海洋源气溶胶理化过程和辐射气候效应的研究Investigation of physical-chemical processes and radiative-climatic effects

of marine source aerosols李嘉伟, 韩志伟*

Jiawei Li, Zhiwei Han*

背景介绍

海洋占地球表面积约71%，中国有300万平方公里的海洋国土面积。海

洋气溶胶是大气气溶胶的重要来源之一，其中海洋释放的一次有机气溶胶

(MPOA)及其气候效应日益受到关注。以往观测发现北大西洋和南大洋藻

华期间MPOA对亚微米粒径段总有机碳浓度增加有重要贡献，可使云凝结

核和云滴数浓度增加几倍，对云有明显的扰动。但针对西太平洋MPOA气

候效应的研究目前仍是空白，本文将海洋生物源气溶胶过程耦合于大气化

学-气候耦合模式RIEMS-Chem, 首次揭示了东亚地区春季MPOA对云、辐

射和降水的影响。

海洋生物源气溶胶MPOA的间接辐射和气候效应

• 海洋地区不同来源气溶胶浓度：海盐 > MPOA > DMS气溶胶

• 海洋源气溶胶直接辐射效应(TOA)：海盐 > MPOA > DMS气溶胶

• 中国东海：Marine Primary Organic Aerosol (MPOA) ~ 海盐

上图: 模式模拟2014年春季海面不同来源气溶胶浓度(μg/m3).

下图: 不同来源气溶胶在大气顶的晴空直接辐射效应(W/m2).

模式发展与验证

参考文献：• Jiawei Li, Zhiwei Han, Xiaohong Yao, Zuxin Xie, Saichun Tan, 2019. The distributions and direct radiative

effects of marine aerosols over East Asia in springtime. Science of the Total Environment, 651, 1913-1925.

• Han Zhiwei, Jiawei Li, Xiaohong Yao, Saichun Tan, 2019. A regional model study of the characteristics and

indirect effects of marine primary organic aerosol in springtime over East Asia. Atmospheric Environment,

197, 22–35.

• Jiawei Li, Zhiwei Han, Xiaohong Yao, 2018. A modeling study of the influence of sea salt on inorganic

aerosol concentration, size distribution, and deposition in the western Pacific Ocean. Atmospheric

Environment, 188, 157–173.

海洋源气溶胶的直接辐射效应

• MPOA使CDNC(云滴数浓度)，COD(云光学厚度)，CLWP(云水路径)，和

CF(云量)增加，使 CDER(云滴有效半径)减小

• MPOA和总气溶胶(人为+自然)使TOA短波辐射通量减少,总体上使降水减少。

图: MPOA(b,d)和总气溶胶(a,c)在大气顶的间接辐射效应(a,b)(unit: Wm-2)

和导致的累积降水变化(c,d) (unit:mm/grid).

• MPOA的间接辐射效应与海盐相当，在海洋上空可占总气溶胶间接辐射

效应的40%； 东亚、东海和西太平洋区域平均，MPOA导致的降水减少

是总气溶胶导致降水变化的18%，32%, 22%。

图: 区域平均MPOA的间接辐射效应IRE(W/m2)及导致的降水变化(mm/grid).

MPOA IRE

MPOA ΔPrecip

Aerosol IRE

Aerosol ΔPrecip