城市学研究2015年第1期 收支的改变。基于能量守恒可知,大气顶气溶胶辐射强迫等于大气与地面辐射强迫之和。由于硫酸 盐气溶胶粒子对太阳辐射的吸收极小,从而硫酸盐气溶胶的大气辐射加热能力很弱,因此大气顶与 地面的辐射强迫量值相当,而符号相反。硫酸盐直接辐射强迫作用主要是增加地气系统反照率,减 少地气系统的能量输入,从而对气候系统起到冷却作用,而这种冷却作用在一定程度上可能部分抵 消温室效应,因此早在20世纪70年代就有学者指出气溶胶辐射强迫在全球或区域尺度上可能减缓 温室气体浓度上升导致的全球变暖。显然对于硫酸盐气溶胶而言,由于硫酸盐气溶胶的大气辐射加 热能力很弱,因此仅仅研究大气顶辐射强迫是可以接受的,但烟尘、沙尘气溶胶与硫酸盐气溶胶显 著不同的特征是两者对太阳辐射都存在不可忽视的吸收,因此对于这两种气溶胶类型来说,仅关注 大气顶的辐射强迫是不够的,还应当知道地面和大气的辐射强迫,因为由于吸收性气溶胶的存在, 导致在垂直方向上的太阳辐射能量重新分配,这将直接影响大气对流、云的生消等重要物理过程 从而影响全球和区域气候 INDOEX实验的最新研究成果表明由于来自印度次大陆的气溶胶存在很强的吸收能力,导致到达 地面的太阳辐射减少量是大气顶太阳辐射增量的3倍,而另外理应到达地表的60%左右的太阳辐射 被气溶胶所吸收。因此吸收性气溶胶直接辐射强迫的大体框架是减少到达地面的太阳辐射,增加 大气吸收和大气顶后向散射,而由于吸收性气溶胶对地表反射辐射的吸收将对大气顶后向散射辐射 有一定的补偿作用,因此,一般而言,吸收性气溶胶的大气顶辐射强迫小于纯散射气溶胶类型。但 吸收性气溶胶的吸收导致的地面太阳辐射减少、大气稳定度增加对水分循环可能产生负面影响,原 因在于对应于地面太阳辐射的减少,地表潜热和感热通量将随之减少(就全球平均而言,约60% 70%地球表面吸收的太阳辐射被蒸发所消耗),而蒸发的减弱则有可能导致降水的减少,另外大气稳 定度增加、抑制大气对流运动也可能是导致降水减少的一个重要机制。降水的减少将削弱气溶胶 的湿清除过程,增加气溶胶在大气中的寿命,从而增强气溶胶的直接辐射强迫。应当指出的是吸收 性气溶胶辐射强迫受许多因素的影响,包括气溶胶的辐射特性,地表状况等,另外云也是影响吸收 性气溶胶直接辐射强迫的一个重要因素,反过来气溶胶的吸收也对云量产生影响。对位于云层以 上的吸收性气溶胶而言,云将增加气溶胶辐射强迫,而对处于云层以下的吸收气溶胶而言,云的覆 盖将减少气溶胶直接辐射强迫。Ⅰ NDOEX观测实验的另一个重要硏究成果是印度洋上空来自印度次大 陆的强吸收性气溶胶通过加热大气,对信风积云产生“燃烧作用”( burning effect),从而减少云量。 INDOEX1998和1999年实验结果表明由于这种“燃烧作用”导致云量下降25%和40%1,但长期云 观测资料表明印度洋上空云量并未出现下降趋势,相反却表现出较弱的上升趋势,这说明还有其他 有待认识的因素在其中起作用1 另一个由于气溶胶的吸收,可能产生了重要气候效应的例子是关于非洲20世纪70年代以来持 续干旱的问题,尽管许多学者从大气环流、海气相互作用等角度对这一现象进行了探讨,但都不能 解释为什么北非持续干旱,因此不少学者另辟蹊径,试图寻找这一现象的其他合理解释。 charney 提出地表覆盖变化与降水之间的正反馈机制来解释这一持续干旱的现象。 Brooks根据沙尘气溶胶收支的改变。 基于能量守恒可知， 大气顶气溶胶辐射强迫等于大气与地面辐射强迫之和。 由于硫酸 盐气溶胶粒子对太阳辐射的吸收极小， 从而硫酸盐气溶胶的大气辐射加热能力很弱， 因此大气顶与 地面的辐射强迫量值相当， 而符号相反。 硫酸盐直接辐射强迫作用主要是增加地气系统反照率， 减 少地气系统的能量输入， 从而对气候系统起到冷却作用， 而这种冷却作用在一定程度上可能部分抵 消温室效应， 因此早在 ２０ 世纪 ７０ 年代就有学者指出气溶胶辐射强迫在全球或区域尺度上可能减缓 温室气体浓度上升导致的全球变暖。 显然对于硫酸盐气溶胶而言， 由于硫酸盐气溶胶的大气辐射加 热能力很弱， 因此仅仅研究大气顶辐射强迫是可以接受的， 但烟尘、 沙尘气溶胶与硫酸盐气溶胶显 著不同的特征是两者对太阳辐射都存在不可忽视的吸收， 因此对于这两种气溶胶类型来说， 仅关注 大气顶的辐射强迫是不够的， 还应当知道地面和大气的辐射强迫， 因为由于吸收性气溶胶的存在， 导致在垂直方向上的太阳辐射能量重新分配， 这将直接影响大气对流、 云的生消等重要物理过程， 从而影响全球和区域气候。 ＩＮＤＯＥＸ 实验的最新研究成果表明由于来自印度次大陆的气溶胶存在很强的吸收能力， 导致到达 地面的太阳辐射减少量是大气顶太阳辐射增量的 ３ 倍， 而另外理应到达地表的 ６０％左右的太阳辐射 被气溶胶所吸收［８］ 。 因此吸收性气溶胶直接辐射强迫的大体框架是减少到达地面的太阳辐射， 增加 大气吸收和大气顶后向散射， 而由于吸收性气溶胶对地表反射辐射的吸收将对大气顶后向散射辐射 有一定的补偿作用， 因此， 一般而言， 吸收性气溶胶的大气顶辐射强迫小于纯散射气溶胶类型。 但 吸收性气溶胶的吸收导致的地面太阳辐射减少、 大气稳定度增加对水分循环可能产生负面影响， 原 因在于对应于地面太阳辐射的减少， 地表潜热和感热通量将随之减少 （就全球平均而言， 约 ６０％ ～ ７０％地球表面吸收的太阳辐射被蒸发所消耗）， 而蒸发的减弱则有可能导致降水的减少， 另外大气稳 定度增加、 抑制大气对流运动也可能是导致降水减少的一个重要机制［９］ 。 降水的减少将削弱气溶胶 的湿清除过程， 增加气溶胶在大气中的寿命， 从而增强气溶胶的直接辐射强迫。 应当指出的是吸收 性气溶胶辐射强迫受许多因素的影响， 包括气溶胶的辐射特性， 地表状况等， 另外云也是影响吸收 性气溶胶直接辐射强迫的一个重要因素， 反过来气溶胶的吸收也对云量产生影响［１０］ 。 对位于云层以 上的吸收性气溶胶而言， 云将增加气溶胶辐射强迫， 而对处于云层以下的吸收气溶胶而言， 云的覆 盖将减少气溶胶直接辐射强迫。 ＩＮＤＯＥＸ 观测实验的另一个重要研究成果是印度洋上空来自印度次大 陆的强吸收性气溶胶通过加热大气， 对信风积云产生 “燃烧作用” （ｂｕｒｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）， 从而减少云量。 ＩＮＤＯＥＸ１９９８ 和 １９９９ 年实验结果表明由于这种 “燃烧作用” 导致云量下降 ２５％和 ４０％ ［１１］ ， 但长期云 观测资料表明印度洋上空云量并未出现下降趋势， 相反却表现出较弱的上升趋势， 这说明还有其他 有待认识的因素在其中起作用［１２］ 。 另一个由于气溶胶的吸收， 可能产生了重要气候效应的例子是关于非洲 ２０ 世纪 ７０ 年代以来持 续干旱的问题， 尽管许多学者从大气环流、 海气相互作用等角度对这一现象进行了探讨， 但都不能 解释为什么北非持续干旱， 因此不少学者另辟蹊径， 试图寻找这一现象的其他合理解释。 Ｃｈａｒｎｅｙ ［１３］ 提出地表覆盖变化与降水之间的正反馈机制来解释这一持续干旱的现象。 Ｂｒｏｏｋｓ ［１４］ 根据沙尘气溶胶 ·２５６· 城 市 学 研 究 ２０１５ 年第 １ 期