中国田间秸秆焚烧排放的含碳气溶胶对直接辐射的影响

Crop residual burning in field could be very popular in China with vast agricultural area. It emits and produces a large amount of carbonaceous aerosols, in which the black carbon, primary and secondary organic carbon are important light absorbers for short wavebands. However, the absorptions were often neglected and a homogeneous mixing state were assumed in chemistry climate models, they led underestimations or overestimations of direct radiative effects by carbonaceous aerosols. In this study, we will measure in situ the black carbon to organic matters ratios for various crop burning. The 1-D module for calculating the optical properties will be improved by using the black carbon to organic matters ratios and wavelengths in parametrization. Finally, the WRF-Chem model with the crop fire emission inventory based on MODIS fire radiative power data developed by the applicants will be applied to evaluate the direct radiative effects by carbonaceous aerosols emitted from crop fires in China.

秸秆田间燃烧在中国农村十分普遍，它排放和生成大量黑碳、一次和二次有机碳，这些含碳气溶胶对大气紫外和可见光具有较强的吸光作用。化学气候模拟普遍存在低估甚至忽略有机碳吸光性，假设黑碳和有机碳均匀内混或均匀外混而导致过低或过高估算黑碳的吸光性等问题。最新研究发现，生物质燃烧排放有机物的吸光率是黑碳有机碳比值和短波波长的函数。但是，中国农作物种类繁多，燃烧方式和欧美国家很不一样。如何科学评估秸秆焚烧排放对短波辐射影响是需要解决的难题。本研究将首先利用稀释通道方法实地采集不同种类秸秆焚烧样品，建立黑碳有机碳比值数据库，改进气溶胶光学参数的计算模块，利用化学气候模拟系统WRF-Chem，并结合申请者已经研发的基于MODIS 辐射功率数据反演的田间小火排放清单，最终达到准确评估我国田间焚烧排放的含碳气溶胶对大气辐射的影响。该研究有助于进一步研究室内秸秆焚烧、森林和草原大火等生物质燃烧对大气辐射的影响。

秸秆田间燃烧在中国农村十分普遍，它排放和生成大量黑碳和有机碳，这些含碳气溶胶对大气紫外和可见光具有较强的吸光作用。化学气候模拟普遍存在低估有机碳吸光性，同时导致黑碳辐射效应的估算不准确等问题。最新研究发现，生物质燃烧排放有机物的吸光率是黑碳与有机碳比值和短波波长的函数。但是，中国农作物种类繁多，燃烧方式和欧美国家很不一样。如何科学评估秸秆焚烧排放对短波辐射影响是需要解决的难题。.本研究的主要研究内容包括：采集不同种类秸秆焚烧样品，建立黑碳有机碳比值数据库，改进气溶胶光学参数的计算模块，利用化学气候模拟系统WRF-Chem，基于MODIS 辐射功率数据反演的田间小火排放清单，准确评估我国田间焚烧排放的含碳气溶胶对大气辐射的影响。.主要研究成果为：已经建立黑碳有机碳比值数据库，改进并验证了气溶胶光学参数的计算模块，基于MODIS 辐射功率数据反演的田间小火排放清单，利用化学气候模拟系统评估了我国田间焚烧排放的含碳气溶胶对大气辐射的影响。.关键数据包括：我国生物质燃烧的黑碳有机碳比值数据库，考虑有机碳吸光的气溶胶光学参数的计算模块，我国近20年田间小火排放清单，我国主要农作物产区的田间焚烧排放的含碳气溶胶对大气辐射效应。.该研究有助于进一步研究大气辐射、大气污染和生态效应等方面的研究，可望对田间秸秆燃烧期间，大气颗粒物和臭氧污染、太阳辐射的吸收和散射效应、植被生态碳排放与吸收等方面具有重要科学意义。