气溶胶传输沉降对我国西部及青藏高原影响的大气数值模拟集成分析

The Tibetan Plateau is a sensitive and vulnerable area for climate change. In recent decades, the rapid increase in the aerosol pollution in Tibetan Plateau has seriously affected the climate and ecological environment. Therefore, it is of great significance to study the impacts of transport and deposition of aerosols in the Tibetan Plateau region. The proposed research project is designed to conduct a comprehensive analysis for the interactions between the aerosol pollution and the climate change in the Tibetan Plateau. The study will integrate various methods, including satellite data, ice core analysis data, surface in-situ measurement, global meteorological reanalysis data, and numerical models. The study will focus on (1) the characteristics of emissions in the surrounding.regions of the Tibetan Plateau, (2) long-range transport characteristics of aerosols by moonson and west wind; and (3) deposition characteristics of aerosols in the Tibetan Plateau. This proposed study will provide the valuble scientific information regarding the aerosol pollution in the TIbetan Plateau.

我国西部青藏高原地区是气候变化的敏感区和脆弱区。近几十年来，青藏高原冰川中气溶胶污染物急速增加，严重影响到气候及生态环境。因此，研究我国西部青藏高原地区气溶胶的输送和沉降过程及其影响有着重大的科学意义。本课题将系统地集成卫星资料、冰芯分析资料、地面观测资料、全球气象再分析资料以及数值模式计算，对青藏高原地区的气溶胶污染特征、传输和沉降过程及其受气候变化的影响进行综合研究。着重于（1）青藏高原周边外部的气溶胶污染源的排放；（2）季风与西风带对气溶胶的长距离输送；（3）气溶胶在长距离传输过程中在青藏高原地区的沉降过程。该研究为我国在有关气溶胶与气候的国际谈判以及IPCC评估报告等提供有利的科学依据。

青藏高原是气候变化的敏感区和脆弱区。近几十年来，高原冰川中污染物急速增加，严重影响到气候及生态环境。因此，研究高原地区气溶胶来源、输送、沉降及其影响有着重大的科学意义。本课题系统地分析了冰芯黑碳含量、卫星资料、地面观测和气候再分析资料，并应用数值模式对高原地区气溶胶传输和沉降过程及其受气候变化的影响进行综合评估。结果表明，1）1990年起，西风带输送使得高原西部冰芯黑碳含量呈现快速下降趋势；1980年起，季风输送使得高原东南部冰芯BC含量持续增加，说明南亚、中亚-东欧对青藏高原环境有不同的影响。西风带输送对高原大气黑碳浓度的影响无季节性差异，季节性平均浓度约为215 ng m-3，而季风输送对黑碳浓度的影响有显著的季节变化，季节性平均浓度范围在200 – 323 ng m-3。季风前期，高原上黑碳浓度在3月可达到600 ng m-3，这主要是南亚输送造成的。2）卫星火点资料表明，南亚生物质燃烧有显著的时空变化，4月最强，季风期明显减弱。数值模拟表明，南亚排放的污染物向喜马拉雅地区有明显的输送，同时喜马拉雅山脉阻挡了南亚污染物向高原腹地的长距离输送，对高原冰川有保护作用。在季风前期生物质燃烧产生的黑碳可以传输至喜马拉雅山以及藏东南冰川上，对冰川融化产生重要影响。3）高原冰芯记录了1991-1992年科威特大火事件造成高原北部慕士塔格冰芯中的高浓度黑碳，说明波斯湾排放的黑碳可以输送到高原，并影响到该地区的冰川储量。数值敏感性试验表明，季风期间，中亚输送是主要贡献源；非季风期间，南亚输送是主要贡献源。4）气候再分析资料表明，近40年来高原经历了迅速增温，而数值模拟计算了高原上的2°C升温使得四川盆地湿度减小，边界层高度增加，导致PM2.5浓度降低。同时，2°C升温使得盆地内东风加强，增加了PM2.5从盆地向高原的输送。这表明我国空气污染防治措施的制定还需考虑青藏高原的气候变化。本研究说明青藏高原空气质量会明显受到周边及上游地区的影响，同时高原气候变化也会影响下游地区空气质量，这为厘清高原气候变化及其对污染物扩散传输以及沉降的影提供了科学依据，也为我国在气溶胶与气候变化的国际谈判中获取了有利证据。