大氣氣溶膠重要組成部分的沙塵氣溶膠在傳輸過程中通過多種物理過程對(duì)下游的季風(fēng)氣候產(chǎn)生顯著影響。沙塵氣溶膠直接輻射效應(yīng)通過吸收和散射太陽短波輻射改變局地能量平衡，從而通過“快過程”影響局地?zé)釥顩r及大氣環(huán)流。遠(yuǎn)距離傳輸?shù)胶Ｑ笊峡盏纳硥m氣溶膠通過引起海表能量和海溫變化的“慢過程”進(jìn)一步影響氣候。北非沙漠及東亞沙漠分別作為低緯度沙漠和中緯度沙漠的代表（圖1），源區(qū)內(nèi)沙塵氣溶膠通過大氣環(huán)流被輸送至下游海域，影響海-氣能量平衡進(jìn)而改變海表溫度和局地環(huán)流。目前，這兩種過程對(duì)不同季風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)制作用尚不完全清楚。
近日，中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所博士研究生王安琪及其導(dǎo)師利用耦合沙塵循環(huán)過程的全球氣候模式（CAM4-BAM），運(yùn)用海氣耦合及非耦合模擬試驗(yàn)的研究表明，西非夏季風(fēng)、東亞夏季風(fēng)和南亞夏季風(fēng)對(duì)沙塵氣溶膠響應(yīng)物理過程不完全相同，它們不僅快速地響應(yīng)沙塵氣溶膠直接輻射效應(yīng)，且與沙塵氣溶膠引起的海溫反饋這一慢過程密切相關(guān)。北非沙塵氣溶膠直接輻射效應(yīng)增強(qiáng)西非夏季風(fēng)，而東亞沙塵氣溶膠直接輻射效應(yīng)減弱東亞夏季風(fēng)。降水對(duì)北非及東亞沙塵氣溶膠直接輻射效應(yīng)的快響應(yīng)、慢響應(yīng)及其之和如圖2所示。二者不同的氣候效應(yīng)源于沙塵引起的海表降溫與季風(fēng)區(qū)相對(duì)位置的差異。西亞沙塵氣溶膠直接輻射效應(yīng)在季風(fēng)前期加強(qiáng)南亞夏季風(fēng)而在季風(fēng)后期使其減弱，造成南亞夏季風(fēng)的不同階段氣候效應(yīng)的差異主要來源于沙塵氣溶膠直接輻射效應(yīng)的快響應(yīng)和慢響應(yīng)強(qiáng)度的相對(duì)貢獻(xiàn)。該研究揭示了內(nèi)陸排放的沙塵氣溶膠通過改變下游區(qū)海溫進(jìn)而調(diào)制季風(fēng)系統(tǒng)的物理機(jī)制。
相關(guān)研究成果分別在線發(fā)表在Journal of Geophysical Research: Atmospheres和Frontiers in Environmental Science上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類、B類）的支持。
圖1.沙塵氣溶膠排放通量（單位：10-8 kg m-2 s-1）。虛線框代表北非沙漠（NAD）及東亞沙漠（EAD）
圖2.季風(fēng)降水對(duì)北非及東亞沙塵氣溶膠直接輻射效應(yīng)的快響應(yīng)（a、d），慢響應(yīng)（c、f）及總響應(yīng)（快響應(yīng)+慢響應(yīng)）（b、e）
來源：中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所
