2 气溶胶

吸湿性强
•铵盐（≒NH3转化）
吸湿性？
中国气象科学研究院
Chinese Academy of Meteorological Sciences
对吸湿性的影响？
二次气溶胶
云（雾）滴
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Li et al., AE, 2011
Global & Regional GAW Stations, CAWAS, CMA
Akdala
（47°06´N，87°58´E，562m asl）
Shangdianzi
（117.07°E, 40.39°N, 293.9 m asl）
Longfengshan
（127.6 °E, 44.73 °N, 310 m asl）
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1）气候为什么会发生变化
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What Factors Determine Earth’s Climate?

internal dynamics
云（雾）滴
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Li et al., AE, 2011
Kö hler 曲线
Sc依赖于干气溶胶粒径的大小（Kelvin效应） 和化学成分（Raoult效应）
中国气象科学研究院
(Lohmann and Luö nd, 2012)
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夏威夷Mauna Loa观象台 测量的大气CO2浓度变化
( Keeling and Whorf, 2004 )
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GAW IP 2016-2020
大气气溶胶化学成分 的气候学浓度
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最近一个太阳周期的太阳总辐照度最小值低于前两个周期。这可能导致了
1986-2008年的-0.04 [-0.08~0.00] W/m2辐射强迫
1998Leabharlann Baidu2012
– TS多处在下行区，可能对期间的增温变缓有贡献
但TSI变化导致的1750—2011年间的正辐射强迫为0.05
[0.00~0.10] W/m2
积聚模态（accumulation mode) Mode value: 300 nm； 10 um
Aerosols rc Clouds 气溶胶吸湿增长和混合方式 Ambient size 非均相化学反应平衡
干湿沉降
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•AR5与AR4的评估相比，认为对于气候相 关的气溶胶过程的理解进一步加深，与气 候相关的气溶胶特性被更好地观测了
硫酸盐 有机碳 硝酸盐 铵 元素碳 矿物气溶胶 海盐
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IPCC AR5 WG1 Ch7 Fig.7.13 Revised from：Zhang et al., Atmos. Chem. Phys., 2012
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黄赤交角
岁差
轨道偏心率
T
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IPCC, 2013: Summary for Policymakers
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Suspended matters: liquids and solids with size distributions
Internally Mixed
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Externally
大气气溶胶的来源
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IPCC AR5, 2013
气溶胶-云的问题是气候变
化驱动因子问题（而且还 涉及环境问题）
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2）气溶胶
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气溶胶和云
张小曳 研究员 中国气象科学研究院
Email：xiaoye@camscma.cn
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2016年春季学期 “气候变化科学概论”
一、气候变化概论 课程中： 关注气溶胶和云的 主要原因?
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大气气溶胶是悬浮在大气中的固体和液体粒子的总称
一次气溶胶
•矿物气溶胶
吸湿性强
•硫酸盐（SO2转化)
吸湿性强
•硝酸盐（≒ NOx转化)
吸湿性？
大气气溶胶-PM
吸湿性强
•海盐 •元素碳 •有机碳 •有机碳 （一部分二次转化）
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太阳辐照度
Myhre et al., 2013
火山爆发后辐射强迫短时期内（大约两年）达到最大。 1991 皮纳图博后，几次小的喷发导致 2008—2011 年间 -0.10 (-0.13~-0.07] W/m2 的辐射强迫（与 1750 年比），和 -0.05 [-0.07~-0.03] W/m2的辐射强迫[与1999—2002年平均值比）。自1750年至今，火山排放的CO2量比人类排放量 至少小100倍。 除去几次大的火山喷发后的短暂时间外，工业革命以来自然强迫仅占人为强迫的很小部分 [高信 度]。特别是，来自卫星观测的太阳辐射和火山气溶胶的有力证据表明，在1980—2011年间，自然 辐射强迫接近0 [-0.1~ 0.1] W/m2
Six General Categories of Particulates
•Geological material
•Sulphates
•Nitrates
Particulates
•Sea salt •Carbonaceous materials •Ammonium products
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visibility
aerosol-light absorption
aerosol-light scattering
meteorology
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大气成分：
主要是温室气体和气溶胶
气溶胶和云
CO2, CH4, N2O, H2O…
核模态（Nucleation mode) Mode value: 10-30 nm
CUACE/Chem （中国气象局化学天气系统）
凝结 Condensation
碰并
爱根核模态（Aitken mode) Mode value: 100-200 nm
Nucleation 核化
[5,7]
k Coagulation
地表吸收
增温效应
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16
The largest unknown contribution comes from aerosol and cloud
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Associated with two National 973 Projects “Aerosol and its Climate Effects” “Aerosol – Cloud-Asian Monsoon”
CAWNET
CARSNET GAW Hourly PM10 (some include PM2.5, PM1)
Waliguan
(36.3°N, 100.9°E , 3810m asl)
In construction Established
LinAn
（119.73 °E，30.3 °N，138m asl）
Zhuzhang
（27°30'N，99°0.5'E，3580 m asl）
Xianning（ 31°24.5′N, 112°59.5′E , 862 m asl)
我国多数区域（尤其是东部）PM10中二次气溶胶>50%，PM2.5中就更高
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张小曳，科学通报，2013
3）云（雾）
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的相态可以形成在大小和类型上
非常广泛的分布 湍流混合使云的特性产生进一
步的变化，尺度可小到几个厘米、
1990-2012年瓦里关CO2年变化趋势
中国气象局大气成分观测网（CAWNET）
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Waliguan Observatory （青海）
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Antarctica
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Jansen et al., 2007


Changes in Earth’s radiation balance were the principal driver of past climate changes, but the causes of such changes are varied In many cases, this can now be done with good confidence, and many past climate changes can be reproduced with quantitative models
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Myhre et al., 2013
2013
+40%
(Lüthi et al.,2008, NOAA)
The atmospheric concentrations of carbon dioxide, methane, and nitrous oxide have increased to levels unprecedented in at least the last 800,000 years.
◦ natural phenomena:
solar variations volcanic eruptions
ocean variations

external factors (called ‘forcings’)
changes in atmospheric compositions
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气溶胶和云
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云微物理结构特征和降雨
云是由液态水 ( 可能是过冷的 ) 、 冰或两者兼而有之混合而成 带有凝结核的云粒子最初非常 小，但随着其上面水汽的附着不 断长大，其微物理机制取决于云