【基金標書】2011CB403400-氣溶膠-云-輻射反饋過程及其與亞洲季風相互作用的研究

項目名稱： 氣溶膠-云-輻射反饋過程及其與亞洲季風相互作用的研究首席科學家： 張小曳 中國氣象科學研究院起止年限： 2011.1 至 2015.8依托部門： 中國氣象局二、預期目標總體目標:提 高 我 們 對 于 氣 溶 膠 -云 相 互 作 用 這 個 當 今 氣 候 變 化 和 云 降 水 研 究 中 最 不 確 定問 題 的 理 解 ，研 究 我 國 氣 溶 膠 -區(qū) 域 性 大 氣 污 染 對 天 氣 和 氣 候 （特 別 是 亞 洲 季 風 ）的影 響 程 度 。發(fā)展一個包含氣溶膠 對云-輻射-降水影響及其反饋機制、可準確模擬氣溶膠時空分布變化，并能有效耦合到全球 /區(qū)域天氣氣候模式中氣溶膠理化數(shù)值模式系統(tǒng)，建立 霧的數(shù)值預報 方法，并研究空氣污 染對天氣預報的影響，特 別是對云和降水預報的影響； 提 升 我 國 參 與 IPCC第 五 次 評 估 報 告 的 氣 候 系 統(tǒng) 模 式 模擬 中 國 特 點 氣 溶 膠 、詳 細 云 過 程 和 云 輻 射 過 程 的 能 力 ，形成我國新一代氣溶膠-云-輻射氣候模式系統(tǒng)。 更深入、準確地 認識氣溶膠的間接氣候效 應、氣溶膠對云和降水的影響，對亞洲季風的影響程度，以及對未來氣候 變化的影響程度。 為 回 答氣 溶 膠 是 否 應 像 溫 室 氣 體 一 樣 納 入 減 排 、穩(wěn) 定 氣 候 與 控 制 污 染 之 間 的 關(guān) 系 等 氣 候 變化 議 題 中 的 敏 感 問 題 、為 我 國 天 氣 預 報 和 氣 候 預 估 準 確 率 的 提 高 、為 污 染 控 制 的 宏觀 決 策 等 提 供 系 統(tǒng) 、獨 立 的 科 學 支 撐 。實 現(xiàn) 我 國 大 氣 氣 溶 膠 及 其 天 氣 -氣 候 影 響 方 面 的 研 究 與 國 家 的 應 對 氣 候 變 化 、預 報 服 務 需 求 的 無 縫 隙 連 接 。不 僅 將 在 氣 溶 膠 -天 氣 氣 候 變 化 這 一 國 際 研 究 的 熱 點領(lǐng) 域 不 斷 作 出 中 國 科 學 家 具 有 國 際 水 平 的 系 統(tǒng) 、獨 立 的 研 究 成 果 ，還 將 在 提 高 預 報能 力 、更 好 地 預 估 未 來 氣 候 變 化 和 控 制 區(qū) 域 大 氣 污 染 ，以 及 為 國 家 氣 候 變 化 外 交 這些 重 要 國 家 需 求 方 面 ，不 斷 發(fā) 揮 作 用 。鍛 煉 和 形 成 一 批 活 躍 在 國 際 大 氣 科 學 熱 點 領(lǐng)域 的 中 青 年 科 學 家 群 體 ，五 年 中 要 爭 取 再 有 2-3人 進 入 國 際 學 術(shù) 組 織 任 職 ，擴 大 我 國在 此 領(lǐng) 域 的 骨 干 研 究 隊 伍 規(guī) 模 ，提 高 我 國 在 該 領(lǐng) 域 的 整 體 研 究 水 平 。五年預期目標:前2年目標：1) 獲得對中國不同區(qū)域和珠三角典型季風區(qū)大氣氣溶膠化學、物理和光學特性，以及典型揮發(fā)性有機物形成二次有機氣溶膠(SOA) 的主要化學過程（均相和非均相），以及SOA 在老化過程的變化；并在氣溶膠光學特性和云微物理特性方面初步建立有統(tǒng)計或有物理意義的定量聯(lián)系；獲得氣溶膠對云微物理結(jié)構(gòu)影響的三維觀測數(shù)據(jù)，并初步分析結(jié)果；2) 建立兩個分別針對環(huán)境氣溶膠單譜活化特性的觀測系統(tǒng)和單粒子懸浮實驗的室內(nèi)實驗系統(tǒng)，在認識 氣溶膠活化為云凝結(jié)核（CCN）的活化特性隨粒徑、化學成分等的變化特征，以及不同條件下氣溶膠和云滴粒子的增長蒸發(fā)等微物理特性方面取得進展；3) 發(fā)展、完善、更新自主開發(fā)的中國區(qū)域氣溶膠及其前體物排放源清單，并利用反演模式，研發(fā)可為 當前氣候和氣溶膠-云-輻射模式提供最新的氣溶膠及其前體物的排放源的源系統(tǒng)；4) 在發(fā)展的氣體-氣溶膠在線耦合氣溶膠模式（CUACE/ Aero）中實現(xiàn)氣溶膠- 云 -輻射 -降水相互作用的模擬；并形成考慮氣溶膠老化過程的環(huán)境氣溶膠混合狀態(tài)的參數(shù)化方案等；獲得一個可準確模擬氣溶膠分布變化，并能有效耦合到全球/ 區(qū)域天氣氣候模式中、包含氣溶膠對云-輻射- 降水影響及其反饋作用的氣溶膠模式系統(tǒng)；5) 改進氣候模式中適合中國特點的詳細云過程和云-輻射過程的合理描述，改進 氣候模式中非球形氣溶膠和冰云的輻射參數(shù)化方案；6) 提升中國參與IPCC AR5的氣候模式系統(tǒng)對中國特點氣溶膠、詳細云過程和云- 輻射過 程的模擬能力，形成我國新一代氣溶膠-云-輻射氣候模式系統(tǒng)，7) 通過對觀測資料的分析，獲得氣溶膠、云和 亞洲季風的時空變化特征，以及在不同時間尺度和空間尺度上氣溶膠-云的相互作用對亞洲季風的影響，特別是珠三角典型季風區(qū)高污染氣溶膠對較強大季風系統(tǒng)的影響；通過嵌套了氣溶膠-云模式的區(qū)域氣候模式開展氣溶膠對亞洲季風影響及反饋的初步研究；8) 在國內(nèi)外核心刊物上發(fā)表研究論文60篇，其中在SCI收錄的刊物上達到40篇以上。后3年目標：9) 獲得不同化學組成氣溶膠活化成云凝結(jié)核（CCN）的活化率曲線，認識其隨氣溶膠數(shù)濃度分布，粒徑、吸濕性的變化特征； 獲得氣溶膠、 CCN和云滴粒子的時空分布特征，建立符合我國特點的氣溶膠與云微物理量間的參數(shù)化方案；10) 深入研究大氣氣溶膠的活化、云滴增長蒸發(fā)等微物理過程，得到不同地區(qū)CCN活化效率特征，以及不同條件下氣溶膠和云滴粒子的增長蒸發(fā)等微物理特性；11) 改進新的氣溶膠-云-輻射數(shù)值模式系統(tǒng)（CUACE/ Aero-Chem）中降水轉(zhuǎn)化的方案， 分析研究氣溶膠對降水效率的影響。在中國氣象局自主發(fā)展的中尺度天氣數(shù)值模式（GRAPES ）中實現(xiàn)氣溶膠- 云-輻 射三者在線交互式全耦合，并測試能夠業(yè)務運行的區(qū)域性霧-霾天氣數(shù)值預報系統(tǒng)；12) 研發(fā)成功帶有氣溶膠數(shù)值同化的霧-霾天氣數(shù)值預報系統(tǒng)，深入認識當今中國地區(qū)氣溶膠與云（霧）及降水的相互作用機制；13) 以我國參與IPCC AR5的新一代氣溶膠-云-輻射氣候模式系統(tǒng)為主要手段結(jié)合區(qū)域氣候模式，更深入、準確地認識氣溶膠在全球和亞洲區(qū)域的間接氣候效應；14) 評估大氣氣溶膠對區(qū)域和全球氣候的影響程度，特別是氣溶膠的直接和間接氣候效應對亞洲季風的影響程度，且重點研究氣溶膠對降水變化以及季風覆蓋區(qū)變化的影響，并對 比氣溶膠對東亞和對印度季風的不同影響，探索影響亞洲季風、特別是東亞季風 自然及人為變化的因素，并認識亞洲季風異常對氣溶膠重新分布的反饋作用；15) 根據(jù)IPCC給出的排放情景，通過全球和區(qū)域氣候模式，預估未來不同的排放情景下的氣候變化程度，評估氣溶膠在其中的貢獻；基于現(xiàn)有排放源系統(tǒng)以及開發(fā)的源評估及反算系統(tǒng)，計算不同氣候變化情景下因工業(yè)布局、新科技、人口以及其它因子變化的情況下的污染排放情況，評價氣候變化對空氣污染狀況的可能反饋；16) 不斷研究新的氣候變化談判中可能與氣溶膠有關(guān)的議題，提供系列決策咨詢報告，服務國家的氣候 變化外交活動；17) 在國內(nèi)外核心刊物上發(fā)表研究論文80篇，其中在SCI收錄的刊物上達到60篇以上。三、研究方案1）學術(shù)思路本 申 請 擬 設 臵 6個 課 題 ，其 中 第 一 、二 、三 課 題 聚 焦 在 氣 溶 膠 -云 -輻 射 相 互 關(guān) 系的 觀 測 研 究 上 ，為 在 云 模 式 和 中 尺 度 模 式 中 （第 四 課 題 ）、在 全 球 和 區(qū) 域 氣 候 模 式 中（第 五 、六 課 題 ）形 成 和 改 進 適 合 中 國 特 點 的 氣 溶 膠 -云 -輻 射 相 互 作 用 的 數(shù) 值 模 擬 提供 輸 入 ，為 第 四 課 題 模 式 輸 出 的 氣 溶 膠 及 云 微 物 理 特 性 空 間 分 布 ，為 霧 形 成 機 制 的數(shù) 值 模 擬 研 究 等 提 供 輸 入 與 檢 驗 ；第 四 課 題 最 重 要 的 研 究 是 發(fā) 展 一 個 包 含 氣 溶 膠 對云 -輻 射 -降 水 影 響 及 其 反 饋 機 制 、可 準 確 模 擬 全 球 及 中 國 區(qū) 域 氣 溶 膠 時 空 分 布 變 化 ，并 能 有 效 耦 合 到 全 球 /區(qū) 域 天 氣 氣 候 模 式 （第 五 和 第 六 課 題 ）中 的 氣 溶 膠 -云 -輻 射 數(shù)值 模 擬 系 統(tǒng) 。深 入 認 識 當 今 中 國 地 區(qū) 氣 溶 膠 與 云 （霧 ）及 降 水 的 相 互 作 用 機 制 ，建 立霧 的 數(shù) 值 預 報 方 法 ；第 五 課 題 的 主 要 研 究 是 將 氣 溶 膠 -云 -輻 射 數(shù) 值 模 擬 系 統(tǒng) 更 新 耦合 到 中 國 氣 象 局 參 與 IPCC AR5的 全 球 氣 候 模 式 中 ，通 過 全 球 氣 候 模 式 研 究 氣 溶 膠對 云 的 改 變 導 致 的 氣 溶 膠 的 間 接 氣 候 效 應 ，評 估 氣 溶 膠 對 亞 洲 季 風 的 影 響 程 度 ，并評 估 氣 溶 膠 在 未 來 氣 候 變 化 中 的 貢 獻 ，同 時 為 第 六 課 題 區(qū) 域 氣 候 模 式 提 供 邊 界 ；第六 課 題 分 兩 個 主 要 的 部 分 ，一 是 利 用 資 料 研 究 亞 洲 季 風 和 氣 溶 膠 各 自 的 變 化 及 相 互影 響 ，二 是 通 過 區(qū) 域 氣 候 模 式 更 詳 細 地 評 估 氣 溶 膠 對 亞 洲 季 風 環(huán) 流 和 降 水 的 影 響 與反 饋 。同 時 結(jié) 合 第 四 課 題 預 估 在 未 來 不 同 的 氣 候 變 化 情 景 下 的 污 染 排 放 ，認 識 氣 候變 化 對 未 來 中 國 空 氣 質(zhì) 量 的 可 能 影 響 。2）技術(shù)途徑1. 資 料 收 集收 集 過 去 幾 十 年 來 國 內(nèi) 外 的 地 面 試 驗 觀 測 資 料 和 衛(wèi) 星 遙 感 資 料 ，特 別 是 長 期觀 測 網(wǎng) 的 數(shù) 據(jù) ，主 要 的 網(wǎng) 絡 包 括 ： EMEP、IMPROVE；收 集 、整 理 國 際 大 型 觀 測 計 劃JAMEX (A Joint AerosolMonsoon Experiment)，ACPC、ACE-Asia、TRACE-P、TARFOX、INDOEX、AERONET、APEX、ADEC、BSRN、GEBA和 ARM等 觀 測 期間 飛 機 、艦 船 和 地 面 上 的 觀 測 數(shù) 據(jù) 以 及 已 有 的 我 國 氣 溶 膠 、區(qū) 域 本 底 觀 測 站 氣 溶 膠觀 測 資 料 ； 收 集 IGAC，GEWEX等 研 究 計 劃 的 研 究 成 果 ；收 集MODIS、CALIPSO、CloudSat，PARASOL，AURA、MISR、ENVISAT、POLDER、TOMS、AVHRR和 GLI衛(wèi) 星 探 測 資 料 ；收 集 我 國 19612009年 臺 站 的 氣 象 和 氣 溶 膠 相關(guān) 的 觀 測 資 料 。2. 氣 溶 膠 理 化 、光 學 特 性 的 網(wǎng) 絡 化 觀 測依 托 中 國 氣 象 局 大 氣 成 分 觀 測 網(wǎng) （CAWNET），在 中國14個關(guān)鍵區(qū)域的38個代表 性 觀測站（ 圖 1），開 展 近 地 面 層 不 同 粒 級 氣 溶 膠 濃 度 、化 學 組 成 、氣 溶 膠 散 射 、吸收 特 性 、能 見 度 、氣 溶 膠 數(shù) 濃 度 的 連 續(xù) 、網(wǎng) 絡 化 觀 測 ，獲 得 多 粒 級 氣 溶 膠 濃 度(PM10、PM2.5、PM1)、在 7個 波 段 上 的 吸 收 特 性 、散 射 特 性 、能 見 度 、以 及 通 過 濾 紙采 樣 及 實 驗 室 測 定 獲 得 的 六 類 七 種 氣 溶 膠 組 分 （黑 碳 、有 機 碳 、沙 塵 、硫 酸 鹽 、硝 酸。1. 。14。30。鹽 、銨 鹽 及 海 鹽 氣 溶 膠 ）的 濃 度 等 ，獲 得 氣 溶 膠 各種特性及其影響在中國近底層大氣中的時空分布和變化。3. 氣 溶 膠 及 云 特 性 的 地 基 站 網(wǎng) 遙 感 、激 光 雷 達 觀 測 與 衛(wèi) 星 遙 感 -反 演依 托 由 28個 CEMEL太 陽 光 度 計 組 成 的 中 國 氣 象 局 氣 溶 膠 遙 感 觀 測 網(wǎng)（CARSNET）（圖 2）、以 及 90多 個 輻 射 觀 測 站 、數(shù) 臺 激 光 雷 達 ，并 以 科 技 部 2006年 立項 的 氣 溶 膠 973項 目 (2006CB403700)中 已 經(jīng) 發(fā) 展 的 有 中 國 特 色 的 地 基 遙 感 氣 溶 膠 光學 特 性 反 演 方 法 為 基 礎 ，獲 取 我 國 氣 溶 膠 光 學 厚 度 、譜 分 布 、折 射 率 虛 部 、一 次 散 射反 照 率 、消 光 系 數(shù) 分 布 等 氣 溶 膠 關(guān) 鍵 輻 射 特 性 的 系 統(tǒng) 觀 測 資 料 。特 別 是 此 次 申 請 擬通 過 拉 曼 激 光 雷 達 探 索 反 演 折 射 率 虛 部 、一 次 散 射 反 照 率 等 關(guān) 鍵 氣 溶 膠 輻 射 特 性 垂直 分 布 ，同 時 利 用 CARSNET儀 器 中 紅 光 和 近 紅 外 波 段 的 儀 器 云 模 式 狀 態(tài) 散 射 觀測 數(shù) 據(jù) ，探 索 獲 得 不 同 區(qū) 域 歸 一 化 云 指 數(shù) （NDCI）。利 用 聯(lián) 網(wǎng) 觀 測 獲 得 的 不 同 紅 外 窄波 段 ，根 據(jù) 衛(wèi) 星 遙 感 獲 得 的 地 表 反 照 率 ，運 用 Rstar-4B輻 射 傳 輸 模 式 ，并 與 利 用 微 波輻 射 計 與 全 天 空 成 像 儀 、云 雷 達 獲 得 的 結(jié) 果 相 比 較 ，反 演 云 的 氣 溶 膠 光 學 厚 度 與 云滴 有 效 半 徑 、并 評 估 不 同 儀 器 反 演 結(jié) 果 之 間 的 差 異 。2. 。28。CIMEL-318。CARSNET 。在 國 家 衛(wèi) 星 氣 象 中 心 自 主 開 發(fā) 的 陸 上 和 海 上 氣 溶 膠 反 演 的 成 熟 算 法 基 礎 上 ，利 用 風 云 三 號 上 午 星 FY-3A和 風 云 三 號 下 午 星 FY-3B搭 載 的 中 分 辨 率 光 譜 成 像 儀MERSI 1公 里 分 辨 率 、多 時 次 的 全 球 資 料 ，獲 取 研 究 期 間 陸 上 和 海 上 氣 溶 膠 數(shù) 據(jù) 集 。該 工 作 是 氣 溶 膠 -云 -輻 射 相 互 作 用 研 究 的 重 要 支 撐 ；在 氣 溶 膠 算 法 改 進 方 面 ，重 點 引入 中 國 北 方 沙 漠 、半 干 旱 區(qū) 域 地 表 的 雙 向 反 射 實 測 資 料 ，利 用 偏 振 、多 角 度 等 信 息改 進 中 國 區(qū) 域 高 地 表 反 照 率 上 空 氣 溶 膠 的 定 量 反 演 技 術(shù) 。研 究 并 解 決 海 陸 交 界 處 陸上 氣 溶 膠 和 海 上 氣 溶 膠 反 演 結(jié) 果 不 連 續(xù) 的 難 題 。同 時 利 用 國 家 衛(wèi) 星 氣 象 中 心 自 主 開 發(fā) 的 云 檢 測 、云 相 態(tài) 和 云 分 類 的 算 法 ，處 理風 云 二 號 靜 止 衛(wèi) 星 、風 云 三 號 極 軌 衛(wèi) 星 資 料 ，獲 取 研 究 期 間 大 范 圍 、高 時 次 的 云 識別 、云 相 態(tài) 和 云 分 類 數(shù) 據(jù) 集 ，特 別 是 利 用 目 前 國 際 上 最 為 先 進 的 紅 外 高 光 譜 遙 感 技術(shù) ，并 將 NOAA極 軌 衛(wèi) 星 和 FY-2系 列 靜 止 衛(wèi) 星 結(jié) 合 ，結(jié) 合 數(shù) 值 模 式 ，探 索 云 頂 高 度較 為 準 確 的 定 量 遙 感 方 法 。擬 利 用 風 云 三 號 中 分 辨 率 光 譜 成 像 儀 MERSI和 微 波 成 像儀 MWRI的 資 料 ，聯(lián) 合 光 學 和 微 波 遙 感 的 優(yōu) 勢 ，探 索 多 個 高 度 云 光 學 厚 度 、云 中 粒子 有 效 半 徑 的 遙 感 方 法 ，光 學 -微 波 -模 式 多 源 信 息 協(xié) 同 反 演 方 法 獲 得 衛(wèi) 星 遙 感 云 物理 特 性 的 觀 測 資 料 。 將 地 基 遙 感 與 衛(wèi) 星 遙 感 相 結(jié) 合 ，在 氣 溶 膠 光 學 特 性 和 與 云 微 物理 特 性 方 面 建 立 有 統(tǒng) 計 意 義 或 有 物 理 意 義 的 定 量 聯(lián) 系 。4. 高 山 站 點 對 氣 溶 膠 -云 相 互 作 用 的 高 空 直 接 觀 測在 大 規(guī) 模 連 續(xù) 網(wǎng) 絡 觀 測 、地 基 遙 感 、激 光 雷 達 和 衛(wèi) 星 遙 感 -反 演 聯(lián) 合 研 究 的 基 礎上 ，選 擇 泰 山 （海 拔 1500米 ）開 展 對 氣 溶 膠 -云 相 互 作 用 的 高 空 直 接 觀 測 。擬 利 用 掃 描電 遷 移 率 粒 徑 分 析 儀 中 的 DMA 選 定 特 定 粒 徑 段 的 粒 子 （關(guān) 注 細 顆 粒 物 30-300 nm），然 后 分 別 利 用 云 凝 結(jié) 核 計 數(shù) 器 和 凝 結(jié) 粒 子 計 數(shù) 器 ，研 究 不 同 過 飽 和 度 比 下 ，氣 溶 膠活 化 為 云 凝 結(jié) 核 的 活 化 效 率 ，并 利 用 氣 溶 膠 質(zhì) 譜 儀 、掃 描 電 遷 移 率 粒 徑 分 析 儀 開 展同 步 觀 測 ，獲 取 細 顆 粒 中 化 學 成 分 （硫 酸 鹽 、硝 酸 鹽 、銨 鹽 、有 機 物 ）的 濃 度 變 化 序 列和 化 學 成 分 的 譜 分 布 、云 凝 結(jié) 核 濃 度 等 資 料 。同 時 利 用 單 粒 子 煙 塵 光 度 計 -SP2，觀測 黑 碳 氣 溶 膠 粒 子 的 數(shù) 濃 度 、質(zhì) 量 濃 度 以 及 粒 徑 分 布 ，并 同 時 觀 測 與 其 它 氣 溶 膠 混合 的 黑 碳 氣 溶 膠 粒 子 的 數(shù) 濃 度 、質(zhì) 量 濃 度 以 及 粒 徑 分 布 ，進 一 步 分 析 混 合 型 粒 子 的時 空 分 布 、輸 送 特 性 及 其 壽 命 等 。結(jié) 合 熱 線 含 水 量 儀 （LWC），霧 滴 譜 儀 ，雨 滴 譜 儀和 微 波 輻 射 計 ，以 及 氣 溶 膠 散 射 、吸 收 儀 ，太 陽 光 度 計 、能 見 度 、分 八 級 氣 溶 膠 采 樣儀 （MOUDI）等 的 同 步 觀 測 ，直 接 觀 測 到 高 空 1500 m的 不 同 粒 徑 化 學 組 成 的 氣 溶 膠 -CCN-云 （霧 ）滴 -輻 射 特 性 及 其 對 降 水 的 影 響 。并 能 夠 在 不 同 季 節(jié) 、不 同 天 氣 條 件 下對 云 的 生 消 過 程 開 展 直 接 和 長 期 的 觀 測 與 研 究 ，弄 清 氣 溶 膠 粒 子 隨 尺 度 和 組 成 變 化的 CCN活 化 特 性 ，以 及 與 云 （霧 ）滴 的 關(guān) 系 ，內(nèi) 外 混 合 的 特 征 等 。為 研 究 我 國 區(qū) 域 大氣 云 （霧 ）形 成 過 程 中 的 氣 溶 膠 作 用 提 供 重 要 的 數(shù) 據(jù) 基 礎 。5. 飛機對氣溶膠-云微物理特征的直接和垂直分布觀測利用項目申請單位中國氣象科學研究院已有的大量氣溶膠和云微物理結(jié)構(gòu)觀測資料，再 結(jié)合項目參與 單位北京人影中心，河北人影中心和山西人影中心的人工影響天氣飛機的飛行業(yè)務，有針對性的設計每年超過 100 架次的飛機觀測氣溶膠、CCN 以及云的微物理特性等。當前在中國的人影飛機中，具備云和氣溶膠分別探測的單位只有北京、河北和山西人影，以及吉林省人影 辦。吉林的氣溶膠污染程度遠低于京津和華北，而北京、河北和山西人影 辦均是本項目申請的參加單位。主要是利用機載氣溶膠 質(zhì)譜(AMS)、 掃描電遷移率顆粒徑譜儀(SMPS)、云凝結(jié)核計數(shù)器和凝結(jié)粒子計數(shù)器、被動腔體氣溶膠粒譜探測儀(PCASP) 、機載粒子測量系統(tǒng)（PMS）、 單顆粒黑碳氣溶膠光度儀(SP2) 等儀器設備，觀測不同季節(jié)、不同天氣條件下，云中不同部位氣溶膠的成分、粒子譜，氣溶膠活化成 CCN 的活化性特性，以及云的各種特征參量的水平和垂直分布特征，弄清不同種類氣溶膠在不同污染程度下活化為 CCN 的活化特性；并分析氣溶膠對太陽輻射在不同高度的影響，以及不同粒徑段氣溶膠粒子對太陽輻射的影響；同時有針對性的開展多架探測飛機同時進行的云下、云內(nèi)、云外氣溶膠、CCN 以及云滴數(shù)濃度和譜分布的同步觀測，將對比分析觀測結(jié)果，研究云體的垂直結(jié)構(gòu)、云中氣溶膠的活化率，并在我國高濃度氣溶膠區(qū)域?qū)ふ覛馊苣z與云滴數(shù)濃度的定量關(guān)系，分析氣溶膠對云體發(fā)展和生命期的影響，建立氣溶膠與云微物理量間參數(shù)化方案。組織開展一架（或多架）專門探測飛機在對流層中層（3000 米）以上不同高度的跨區(qū)域、不同季節(jié)遠距離飛行探測， 研究氣溶膠遠距離輸送過程中與云的聯(lián)系及可能發(fā)生的變化。6. 環(huán)境氣溶膠活化特性和單粒子懸浮實驗的室內(nèi)實驗這方面的研究要認識的兩個具體科學問題是：實際大氣中氣溶膠活化為CCN 的活化效率是如何 變 化的？氣溶膠或者云滴的凝 結(jié)和蒸發(fā)過程如何隨大氣環(huán)境條件改變？ 為此，我 們將建立 2 個針對這 2 個問題的實驗觀測系統(tǒng)：1）環(huán)境氣溶膠單譜活化特性的觀測系統(tǒng)，由氣溶膠進氣系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、DMA、CCNC、和 CPC 等儀器組成，通過測量 300 nm 以下粒子的活化特性，得到該地區(qū)的活化曲線， 這些 觀測結(jié)果將被用于大氣氣溶膠與云相互作用的模式研究；2）單粒子懸浮實驗的室內(nèi)實驗系統(tǒng)，觀測包括氣溶膠譜、環(huán)境氣溶膠整體和單譜活化特性、霧滴譜、 污染氣體和氣溶膠化學成分、和云滴增長蒸發(fā)等微物理過程。利用電場將單個帶電 粒子懸浮在云室內(nèi)，通過改變環(huán)境參數(shù)(溫度、濕度、大氣壓、痕量氣體濃度) 及粒子本身的物理化學特性(大小、成分、相 態(tài))，來研究氣溶膠粒子和云滴在不同的環(huán)境條件下的響應。性(大小、成分、相 態(tài)) ，來研究氣溶膠粒子和云滴在不同的環(huán)境條件下的響應。7. 二次有機氣溶膠形成與老化過程及其影響的非均相化學反應實驗擬建立用于 SOA 形成和老化過程研究的在線動態(tài)檢測設備 ，并集成多種氣溶膠性質(zhì)檢測手段對這一問題進行深入研究。模擬典型揮發(fā)性有機物（異戊二烯、蒎烯及其揮發(fā)性氧化產(chǎn)物）等的主要大氣化學過程（均相和非均相），對形成 SOA的化學成分、粒徑、吸濕性及光學性質(zhì)進行原位在線監(jiān)測 ，并 監(jiān)測氣溶膠活化為CCN 的活化效率與上述 過 程的聯(lián)系，并探索這些過程對 SOA 輻射特性的影響。8. 珠三角典型季風區(qū)氣溶膠對亞洲季風影響的實驗研究依托珠三角城市群大氣成分監(jiān)測網(wǎng)絡、茂名市博賀海洋監(jiān)測平臺、廣東省的業(yè)務天氣監(jiān)測網(wǎng)與大氣化學實驗室精密的大氣氣溶膠粒子譜與成分譜、長短波輻射、湍流通量、微波輻射計、雷達風廓線、激光雷達等觀測儀器，在亞洲季風特別是南海季風爆發(fā)、建立、維持（活躍/非活躍期、雨期/ 非雨期）期間布點開展野外綜合觀測試驗，同時收集華 南、珠三角常 規(guī)天氣監(jiān)測 網(wǎng)的氣象資料， 獲取一套反映珠三角季風區(qū)氣溶膠物理/化學/光學特性、以及季風活動、降水、 輻射、邊界層結(jié)構(gòu)的基礎資料集。通過分析研究珠三角天氣-氣候的特征、氣溶膠和亞洲季風各自變化規(guī)律的研究，得到中國關(guān)鍵季風區(qū)之一的珠三角大氣中氣溶膠濃度、化學組成、物理特性、關(guān)鍵光學特性的時空分布特點和 變化；以及相應季風影響期的輻射、云、降水與邊界層結(jié)構(gòu)等要素的特征。利用細粒子譜監(jiān)測儀（TSI 3936 DMA+CPC、MSP 1000XP）以及氣溶膠可溶性粒子譜監(jiān)測儀（Ambient Ion Monitor URG 9000 Series），特別設計針對核模態(tài)積聚模態(tài)的氣溶膠粒子譜與成分譜的觀測試驗，研究氣溶膠譜的吸濕增長特性，分析氣溶膠作為 CCN 的活化率，結(jié)合輻射以及云量觀測、衛(wèi)星遙感資料分析氣溶膠對季風區(qū)云降水過程的影響機制。利用加強地基觀測資料、衛(wèi)星資料和再分析資料等多種大氣氣溶膠粒子譜、成分譜、 CCN 活化率、地表輻射與邊界層結(jié)構(gòu)等大氣成分與氣象要素耦合配套的資料集，分析亞洲季風特 別是南海季風爆發(fā)、建立、 維持（活躍/ 非活躍期、雨期/非雨期）期間氣溶膠、云、降水和亞洲季風環(huán)流的時空變化特征，分析并估計不同時間尺度和空間尺度上氣溶膠-云時空變化特征對大氣加熱場的影響，特別是研究大氣加熱場的垂直結(jié)構(gòu)（如地表輻射強迫、邊界層結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定度）發(fā)生變化對珠三角區(qū)域季風的發(fā)生、 強度、持 續(xù)時間的影響。從宏微觀上兩方面著手，第一：研究氣溶膠通過直接效應影響輻射加熱，使大氣穩(wěn)定度改變，從而出現(xiàn)對流的異常（云的異常）；氣溶膠影響輻射加熱，改變大氣環(huán)流，使水汽輸送出現(xiàn)異常，從而水汽輻合輻散的變化將導致云的異常；第二：研究氣溶膠的間接效應，研究氣溶膠影響云雨的微觀結(jié)構(gòu)與微物理過程對亞洲季風的影響與反饋作用。9. 完 善 和 更 新 自 主 研 發(fā) 中 國 氣 溶 膠 排 放 源 清 單 ，并 建 立 排 放 源 清 單 評 估 及反 演 系 統(tǒng)通過收集、整理最新的國民經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)、自然 環(huán)境數(shù)據(jù)等資料，建立和完善全面、可靠的資料庫，為更新排放源清單打下基礎 。整理、 過濾有關(guān)中國區(qū)域氣溶膠及其前體物的排放因子資料，在已有工作基礎上，設計并實施關(guān)鍵性的試驗，得到中國某些典型氣溶膠及其前體物的特有排放因子?；谧钚沦Y料， 繼續(xù)發(fā)展和更新前 973 項目開發(fā)的具有月時間分辨率和 0.5°×0.5°空間分辨率的排放源清單。 結(jié)合氣科院氣溶膠理化數(shù)值模擬系統(tǒng)-CUACE/Aero 的使用，完善、改 進氣溶膠排放源清單，提高排放源的時空分辨率。利用地面觀測和衛(wèi)星監(jiān)測資料，分別利用卡爾曼濾波和伴隨等方法，并與觀測對比分析，建立基于源同化技術(shù)的源反演模型，獲得具有較高時空分辨率的動態(tài)的大氣氣溶膠及其前體物排放源清單，驗證和完善源調(diào)查獲得的清單。在氣溶膠模式中在線計算當前的氣溶膠及其前提物的排放強度，并基于現(xiàn)有排放源系統(tǒng)以及開發(fā)動態(tài)排放源模塊，開發(fā)可計算不同氣候變化情景下因工業(yè)布局、新科技、人口以及其它因子變化的情況下的動態(tài)排放源預估系統(tǒng)。10. 氣 科 院 雙 參 數(shù) 云 模 式 CAMS的 發(fā) 展 及 應 用中國氣象科學研究院人影中心從 1990 年以來一直得到了自然科學基金和國家 973 項目的系列支持， 發(fā)展了系列三維 CAMS 對流云、層狀云和中尺度云系模式， “中國氣象科學研究院 CAMS 云分辨模式系列的研制和 應用” 獲得 2005年度氣象局研究開發(fā)獎一等獎。在 CAMS 雙參數(shù)云模式中，實現(xiàn)了預報各種水凝物比質(zhì)量和比濃度的全面雙矩量云分辨模式，包括云雨轉(zhuǎn)化、冰晶核化、繁生；凝結(jié)凝華和水汽過飽和度，雨滴凍結(jié)、雹融化等，以及 預報云滴濃度和 CCN 變化的云滴活化過程等。提出的準 隱式方案解決了水物質(zhì)正定、守恒和計算穩(wěn)定。 該模式系統(tǒng)具備對 4 種對流云、 4 種三維中尺度層狀云進行模擬的能力，較好地模擬了雹暴和山地對流云群、低 渦、冷 鋒降水等過程，并通過改進云物理量初始化方法，能明顯改進初始 6 小 時降水預報。在本申請中，還將對雙參數(shù)云物理方案進行對比，研究改進 CAMS 雙參數(shù)云降水方案中云滴核化過程和云滴數(shù)濃度的模擬技術(shù)，研究與氣溶膠模式嵌套銜接的技術(shù)，以及在 GRAPES 中尺度模式中的有效應用，在第四課題中實現(xiàn)與CUACE/Aero 的嵌套。并利用將中國地區(qū)云的變化與氣溶膠化學組成，以及排放、擴散輸送、 轉(zhuǎn)化和沉降等過 程聯(lián)系起來的模式系統(tǒng)，研究不同條件下氣溶膠對云的微物理結(jié)構(gòu)的影響，研究氣溶膠通過改變云微結(jié)構(gòu)對云降水發(fā)展過程的潛熱的變化和水成物的空間分布的改變導致的云動力過程的影響，評估 GCCN 對降水發(fā)展的作用等。11. 氣溶膠-云- 輻射數(shù)值模擬系統(tǒng)基于前 973 項目發(fā)展的氣體-氣溶膠在線耦合的氣溶膠模式系統(tǒng)（CUACE/ Aero），利用課題 1、2、3 關(guān)于氣溶膠 -CCN-云物理參數(shù)關(guān)系的地面、高山、 飛機觀測和實驗資料，考慮中國地區(qū)氣溶膠的譜分布、 組分以及混合態(tài)特征，開 發(fā)適合中國特點的多組分、多尺度的氣溶膠活化參數(shù)化方案。由此活化方案計算的云滴譜將應用于顯式的云微物理方案，并作為可預報的云微物理方案的輸入，通過發(fā)展和改進中國氣象科學院開發(fā)的雙參數(shù)云模式-CAMS ，在 GRAPES 中實現(xiàn)CUACE/ Aero 與中國氣象科學院開發(fā)的雙參數(shù)云模式 -CAMS 的耦合，將中國地區(qū)云的變化與氣溶膠化學組成，以及排放、擴散輸送、 轉(zhuǎn)化和沉降等過程聯(lián)系起來；并通過一些地面和衛(wèi)星觀測，矯正形成適合于中國的云降水自動轉(zhuǎn)化方案，研究多種組分氣溶膠對不同云的微物理過程及降水的影響，特別是通過潛熱變化和水成物的空間分布改變， 導致的對云動力過程的影響，評估 GCCN 對降水發(fā)展的作用等氣溶膠對降水效率的影響； 考慮非親水性氣溶膠的老化過程，以及確定與親水性氣溶膠進行碰并和冷凝之后且為時間函數(shù)的氣溶膠混合狀態(tài)，并參考課題1和文獻中有關(guān)氣溶膠的內(nèi)部混合的新數(shù)據(jù)，評估某些組 分氣溶膠的內(nèi)、外部混合方案所造成的輻射效應的不同，并與CARSNET 和衛(wèi)星所提供的觀測對比，發(fā)展氣溶膠混合狀態(tài)的參數(shù)化方案，研究區(qū)域中尺度模式（GRAPES）中氣溶膠過程云物理輻射方案的在線交互式完全耦合方法，實現(xiàn)由氣溶膠濃度通過輻射變溫率反饋到模式的溫度場、動力場乃至大尺度環(huán)流的直接輻射效應計算、以及通過影響云的微物理結(jié)構(gòu)，并通過云輻射效應影響天氣的數(shù)值模擬及反饋。研究氣溶膠局地瞬時含量達到很高值是對云和降水的影響，評估氣溶膠直接、半直接和間接輻射效應對較小尺度的天氣系統(tǒng)的作用及反饋。結(jié)合地面及衛(wèi)星觀測的氣溶膠一次散射反照率資料，將吸收性和散射性氣溶膠分類，通過建立的氣溶膠 -云-輻射三者在線交互式全耦合模式系統(tǒng)，尋找吸收性和散射性氣溶膠與云和降水的聯(lián)系，評價吸收和散射氣溶膠對云微物理結(jié)構(gòu)和降水不同的影響程度。繼續(xù)發(fā)展和更新前 973 開發(fā)的中國氣溶膠及其前體物排放源清單，利用地面觀測和衛(wèi)星監(jiān)測資料，分 別利用卡爾曼濾波和伴隨等方法，并與觀測對比分析，開發(fā)既可用于為現(xiàn)有模式系統(tǒng)提供排放信息，也可評估未來排放的新的排放源評估系統(tǒng)。在氣溶膠模式中在 線計算當前的氣溶膠及其前提物的排放強度?；诂F(xiàn)有排放源系統(tǒng)，研發(fā)的動態(tài) 排放源模塊，開 發(fā)可計 算不同氣候變化情景下因工業(yè)布局、新科技、人口以及其它因子變化的情況下的 動態(tài)排放源預估系統(tǒng)。本課題中新發(fā)展的氣溶膠理化數(shù)值模式系統(tǒng)-CUACE/Aero 將在線耦合到大尺度（全球或區(qū)域）氣候模式（課題 5、6）和中尺度模式(GRAPES)中，為此將評估氣溶膠模塊中與時空尺度相關(guān)的氣溶膠-云-降水方案和氣溶膠對流輸送參數(shù)化方案，最優(yōu)的方案將應用于以上兩類模式中。將含有氣溶膠-云-輻射-降水影響機制的 CUACE/Aero 雙向耦合到中國氣象局新一代天氣模式 GRAPES 中，研發(fā)化學天氣數(shù)值同化系統(tǒng)，霧- 霾數(shù)值預報系統(tǒng)，研究可進行天氣預報和空氣污染預報的中國化學天氣預報方法，從氣溶膠-云相互作用的角度，探索提高霧-霾以及天氣預報準確率的方法。利用 CUACE/Aero 耦合的全球或區(qū)域氣候模式，研究空氣質(zhì)量對氣候變化，以及氣候 變化對未來中國空氣質(zhì)量的影響。12. 氣溶膠氣候效應，特別是間接氣候效應的模式研究根據(jù)科技部 2006 年立項的氣溶膠 973 項目(2006CB403700)的研究成果， 中國氣象局氣候系統(tǒng)模式 BCC_AGCM2.0.1 已經(jīng)實現(xiàn)了與中國氣象局氣溶膠模式系統(tǒng) (CUACE/Aero) 的雙向耦合，形成了氣溶膠-輻射-氣候模式系統(tǒng)（BCC_AGCM2.0.1_CUACE/Aero）。該模式系統(tǒng)將參與 IPCC AR5 的典型數(shù)值試驗比較研究。在新的項目申 請中，全球模式基于（BCC_AGCM2.0.1_CUACE/Aero），區(qū)域氣候模式以 RegCM3 為基礎，將更新嵌套第 4 課題新發(fā)展、包含氣溶膠對云-降水-輻射相互作用的氣溶膠數(shù)值模擬系統(tǒng)（CUACE/Aero-Chem），形成新的 BCC_AGCM2.0.1_CUACE/Aero-Chem 和RegCM3_CUACE/Aero-Chem,并通過分析最新的衛(wèi)星遙感資料(CloudSat 和CALIPSO)，得到對東亞和全球云結(jié)構(gòu)的進一步認識，以此為基礎，改進以云的垂直相關(guān)性為基礎的云產(chǎn)生器算法，建立大尺度模式中不能分辨的次網(wǎng)格云的垂直重疊和水平結(jié)構(gòu)處理方法，通過蒙特卡洛獨立氣柱近似（McICA ），來計算網(wǎng)格平均的輻射通量和加熱率，改 進氣候模式中次網(wǎng)格云-輻射處理方案，減少云輻射反饋的不確定性。此外利用中國氣象科學院研制的雙參數(shù)云模式，和觀測部分課題獲得氣溶膠 CCN 活化率，以及云滴和進入云的氣溶膠之間的定量聯(lián)系，在氣候模式中改進氣溶膠-云相互作用的處理，并建立非球形氣溶膠粒子和冰云粒子輻射參數(shù)化，形成我國新一代氣溶膠-云-輻射-氣候模式系統(tǒng)。在此基礎上，研究中國代表性區(qū)域氣溶膠的垂直分布特征及其對氣溶膠和云的輻射強迫的影響，模擬所有氣溶膠綜合的直接和間接強迫對全球氣候的影響，預估未來氣候變化中氣溶膠的貢獻程度。13. 氣 溶 膠 對 亞 洲 季 風 影 響 程 度 研 究利用現(xiàn)代統(tǒng)計診斷方法，分析地基觀測資料、 衛(wèi)星資料和再分析資料等多種氣溶膠和氣象要素觀測資料，包括：氣溶膠指數(shù)、氣溶膠光學厚度、季風指數(shù)、溫度、云量、云的光學厚度、云滴有效半徑、降水、輻射資料和OLR等的時空變化特征等，研究氣溶膠、云和亞洲季風之間的相互作用。即：一方面研究氣溶膠、云和亞洲季風變化的統(tǒng)計關(guān)系，另一方面 診斷大氣加熱場的時空變化，研究氣溶膠的時空分布特征與大氣加熱場之間的關(guān)聯(lián)，以及大氣加 熱場垂直結(jié)構(gòu)變化對亞洲季風的發(fā)生、 強度和持續(xù)時間 的影響。同時在課題5和課題6中，分別利用考慮了中國特點氣溶膠-云過程和云輻射反饋過程的全球氣候模式和區(qū)域氣候模式，研究全球變化背景下，不同類型氣溶膠在不同混合狀態(tài)下的直接和間接輻射強迫及其氣候效應。并特別通過敏感試驗，研究氣溶膠的直接和間 接氣候效應對亞洲季風的影響程度，且重點研究氣溶膠對降水的變化以及季風覆蓋區(qū)變化的影響。利用 診斷分析的大氣加熱場的結(jié)果，與模式輸出的大氣加熱場對 比， 綜合模式和統(tǒng)計結(jié) 果評估氣溶膠對大氣加熱場和亞洲季風的影響及反饋。 課題6區(qū)域模式所需要的邊界由課題5的全球模式提供。 同時 ，全球和區(qū)域氣候模式均根據(jù) IPCC AR5提供的情景開展未來氣候變化成度的預估，并 評估其中氣溶膠的 貢獻。四、年度計劃研究內(nèi)容 預期目標第一年完成大規(guī)模氣溶膠云立體觀測的準備工作并開始獲取觀測數(shù)據(jù)；開始氣溶膠云物理過程室內(nèi)實驗的各項準備工作；收集最新的數(shù)據(jù)資料，更新中國區(qū)域氣溶膠排放源清單，利用反演模式對排放源清單進行處理；發(fā)展和改進已有的云模式；收集氣溶膠、云和亞洲季風的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，研究其變化特征及相互作用。1) 初步獲得對中國不同區(qū)域和珠三角典型季風區(qū)大氣氣溶膠化學、物理和光學特性；2) 建立兩個分別針對環(huán)境氣溶膠單譜活化特性的觀測系統(tǒng)和單粒子懸浮實驗的室內(nèi)實驗系統(tǒng)；3) 發(fā)展、完善、更新可 為當前氣候和氣溶膠- 云- 輻射模式提供最新的氣溶膠及其前體物的排放源的源系統(tǒng)；4) 改進氣候模式中適合中國特點的詳細云過程和云-輻射過程的合理描述；5) 通過對觀測資料的分析，獲得氣溶膠、云和亞洲季風 的時空變化特征，以及在不同時間 尺度和空間尺度上氣溶膠-云的相互作用對亞洲季風的影響，特別是珠三角典型季風區(qū)高污染氣溶膠對較強大季風系統(tǒng)的影響；6) 在國內(nèi)外核心刊物上發(fā)表研究論文25篇，其中在SCI 收錄的刊物上不少于13篇。研究內(nèi)容 預 期目標第二年研究二次有機氣溶膠的主要化學過程，分析氣溶膠光學特性與云微物理特性的相關(guān)關(guān)系及定量聯(lián)系；進行不同粒徑、不同化學組成氣溶膠的活化試驗及云滴粒子的增長蒸發(fā)試驗；改進氣溶膠數(shù)值模擬系統(tǒng)中云輻射降水相互作用模塊，并形成考慮氣溶膠老化過程的環(huán)境氣溶膠混合狀態(tài)的參數(shù)化方案等；在中國參與IPCC AR5的氣候模式系統(tǒng)及區(qū)域氣候模式系統(tǒng)中嵌套耦合課題四研發(fā)的氣溶膠、云、輻射模塊，研究氣溶膠對亞洲季風的影響與反饋。1) 獲得典型揮發(fā)性有機物形成二次有機氣溶膠(SOA)的主要化學過程（均相和非均相），以及 SOA在老化過程的變化；在氣溶膠光學特性和云微物理特性方面初步建立有統(tǒng)計或有物理意義的定量聯(lián)系；獲得氣溶膠對云微物理結(jié)構(gòu)影響的三維觀測數(shù)據(jù)，并初步分析結(jié)果；2) 在認識氣溶膠活化為云凝結(jié)核（CCN）的活化特性隨粒徑、化學成分等的變化特征，以及不同條件下氣溶膠和云滴粒子的增長蒸發(fā)等微物理特性方面取得進展；3) 實現(xiàn)氣溶膠-云- 輻射-降水相互作用的模擬；獲得一個可準確模擬氣溶膠分布變化，并能有效耦合到全球/區(qū)域天氣氣候模式中、包含氣溶膠對云- 輻 射- 降水影響及其反饋作用的氣溶膠模式系統(tǒng)；4) 提升中國參與IPCC AR5的氣候模式系統(tǒng)對中國特點氣溶膠、詳細云過程和云- 輻射過程的模擬能力，形成我國新一代氣溶膠-云-輻射氣候模式系統(tǒng)；5) 通過嵌套了氣溶膠-云模式的區(qū)域氣候模式開展氣溶膠對亞洲季風影響及反饋的初步研究；6) 在國內(nèi)外核心刊物上發(fā)表研究論文35篇，其中在SCI 收錄的刊物上不少于27篇。研究內(nèi)容 預 期目標第三年繼續(xù)進行氣溶膠云立體大規(guī)模觀測，重點分析飛機和高山觀測獲得的氣溶膠和云凝結(jié)核觀測數(shù)據(jù)；通過室內(nèi)試驗深入研究大氣氣溶膠的活化、云滴增長蒸發(fā)等微物理過程；改進模式中的降水轉(zhuǎn)化方案，分析研究氣溶膠對降水效率的影響；評估大氣氣溶膠對區(qū)域和全球氣候的影響程度，特別是氣溶膠的直接和間接氣候效應對亞洲季風的影響程度，且重點研究氣溶膠對降水變化以及季風覆蓋區(qū)變化的影響，并對比氣溶膠對東亞和對印度季風的不同影響。1) 獲得不同化學組成氣溶膠活化成云凝結(jié)核（CCN）的活化率曲線，認識 其隨氣溶膠數(shù)濃度分布，粒徑、吸濕性的變化特征；2) 深入研究大氣氣溶膠的活化、云滴增長蒸發(fā)等微物理 過程，得到不同地區(qū)CCN 活化效率特征 ；3) 在中國氣象局自主發(fā)展的中尺度天氣數(shù)值模式（GRAPES）中實現(xiàn)氣溶膠- 云 -輻射三者在 線交互式全耦合；4) 探索影響亞洲季風、特別是東亞季風自然及人為變化的因素，并認識亞洲季風異常對氣溶膠重新分布的反饋作用；5) 在國內(nèi)外核心刊物上發(fā)表研究論文25篇，其中在SCI 收錄的刊物上不少于20篇。第四年進一步深入分析我國不同區(qū)域氣溶膠、CCN 和云滴粒子的 時空分布特征及相互關(guān)系；利用條件控制試驗研究各種條件下氣溶膠和云滴的微物理特征；在氣溶膠模式系統(tǒng)基礎上發(fā)展霧霾天氣數(shù)值預報系統(tǒng)；根據(jù)IPCC給出的排放情景，通過全球和區(qū)域氣候模式，預估未來不同的排放情景下的氣候變化程度；基于現(xiàn)有排放源系統(tǒng)以及開發(fā)的源評估及反算系統(tǒng)，計算不同氣候變化情景下因工業(yè)布局、新科技、人口以及其它因子變化的情況下的污染排放情況。1) 獲得氣溶膠、CCN和云滴粒子的時空分布特征，建立符合我國特點的氣溶膠與云微物理量間的參數(shù)化方案；2) 獲得不同條件下氣溶膠和云滴粒子的增長蒸發(fā)等微物理特性；3) 研發(fā)成功帶有氣溶膠數(shù)值同化的霧- 霾天氣數(shù) 值預報系統(tǒng)，深入認識當今中國地區(qū)氣溶膠與云（霧）及降水的相互作用機制；4) 評估氣溶膠氣候變化中的貢獻；評價氣候變化對空氣污染狀況的可能反饋；5) 在國內(nèi)外核心刊物上發(fā)表研究論文25篇，其中在SCI 收錄的刊研究內(nèi)容 預 期目標物上不少于20篇。第五年完成所有的觀測、測試、數(shù)據(jù)分析及模式研究內(nèi)容，歸納、總結(jié)研究成果。1) 不斷研究新的氣候變化談判中可能與氣溶膠有關(guān)的議題，提供系列決策咨詢報告，服務 國家的氣候變化外交活動；2) 在國內(nèi)外核心刊物上發(fā)表研究論文30篇，其中在SCI 收錄的刊物上不少于20篇。一、研究內(nèi)容1）擬在大規(guī)模、長期的氣溶膠物理-化學-光學特性網(wǎng)絡化觀測的基礎上，開展由地基、高山站、飛機、 衛(wèi)星遙感、室內(nèi)實驗系統(tǒng)分析和典型季風區(qū)觀測與實驗相結(jié)合的氣溶膠-云相互作用的研究，為氣溶膠-云-輻射數(shù)值模擬系統(tǒng)提供輸入與檢驗； 2）同時將觀測與深入的數(shù)值模擬相結(jié)合，在自主研發(fā)和更新的氣溶膠排放源清單的支持下，發(fā)展一個包含氣溶膠 對云-輻射-降水影響及其反饋機制、可準確模擬全球及中國區(qū)域氣溶膠時空分布變化，并能有效耦合到全球/區(qū)域天氣氣候模式中的氣溶膠-云-輻射數(shù)值模擬系統(tǒng)。深入認識當今中國地區(qū)氣溶膠與云（霧）及降水的相互作用機制，研究霧的數(shù)值預報方法，結(jié)合本申請團隊上一 973項目研發(fā)的區(qū)域性霾天氣的數(shù)值預報系統(tǒng)，形成區(qū)域性霧-霾天氣數(shù)值預報系統(tǒng)； 3）將氣溶膠-云- 輻射數(shù)值模擬系統(tǒng)更新耦合到中國氣象局參與 IPCC AR5的全球氣候模式中，研究氣溶膠對云的改變導致的氣溶膠間接氣候效應，通過全球模式研究氣溶膠對亞洲季風的影響程度，并評估氣溶膠在未來氣候變化中的貢獻；4）通過對觀測資料的分析，獲得氣溶膠、云和 亞洲季風的時空變化特征，并研究不同時間尺度和空間尺度上氣溶膠-云的相互作用對亞洲季風的影響。利用全球模式提供的邊界場，并通 過耦合了氣溶膠-云-輻射數(shù)值模擬系統(tǒng)的區(qū)域氣候模式，評 估氣溶膠的直接和 間接氣候效應對亞洲季風的影響程度，研究氣溶膠與亞洲季風相互作用的機制。 評估在未來氣候變化中氣溶膠的作用。并預估在未來不同的氣候變化情景下的污染排放，認識氣候變化對未來中國空氣質(zhì)量的可能影響。