[00132026]大气环境与气候相互作用研究

大气污染和气候变化是当前我国社会经济发展面临的两大严峻挑战,本成果紧扣这一现实问题,在气象要素调制自然源排放影响空气污染、气候变化影响气溶胶和O3浓度、大气污染物影响气候变化等方面开展了创新性研究,不仅为协同治理大气污染和应对气候变化提供了科学依据,还为后续的多圈层多尺度交叉研究奠定了理论基础。本成果累计发表SCI论文37篇 （IF＞5的6篇）。在大气环境-气候变化相互作用领域产生了重要影响,研究结果被政府间气候变化专门委员会第五次气候变化评估报告（IPCC AR5）、《第三次气候变化国家评估报告》等权威报告引用,并被《Nature Geoscience》期刊“News and Views”栏目特别报道。本材料中的8篇代表性论文被SCI他引396次,单篇最高SCI他引104次。主要科学发现有： （1） 揭示了自然源排放对全球和局地大气成分的贡献。陆地生态系统通过植物源挥发性有机物 （BVOCs）、沙尘和野火等自然排放影响气溶胶和O3浓度。利用数值模式与观测数据相结合的方式,对比研究了美国和中国BVOCs排放的时空演变特征,量化了不同地区自然源排放对二次有机气溶胶和地表O3的贡献。除了植物源,陆表还有大量沙尘排放。为了研究沙尘气溶胶对空气质量和天气气候的影响,本成果自主研发了一个全球沙尘传输模式（GMOD）,并将其耦合到中科院大气所气候模式IAP9L-AGCM 中。基于GMOD的模拟结果被《Nature Geoscience》、《PNAS》等权威期刊论文引用,也被IPCC AR5评估报告引用。 （2） 揭示了东亚夏季风年际和年代际变化对我国大气污染的影响机制。研究发现季风变率与气溶胶浓度成反比,而与O3浓度成正比。东亚夏季风70年代末出现由强向弱的转型,导致中国东部向北的经向输送减弱,更多气溶胶粒子堆积在我国东部,使得局地PM2.5浓度相比70年代以前平均升高了18%。因此,东亚夏季风的年代际减弱,对我国当前PM2.5的防治提出了更高要求。这一重要发现被《Nature Geoscience》期刊的“News ＆ Views”栏目作为专题进行了报道。在此基础上,后续研究发现全球变暖导致东亚冬季风减弱,如果人为排放强度不变,未来京津冀地区冬季灰霾重污染事件发生频率可能会增加50%,相关成果作为封面论文2017年发表在《Nature Climate Change》,并被国内外多家媒体采访报道。 （3） 揭示了气溶胶和O3通过辐射效应与气候变化之间的双向反馈机制。研究发现,全球变暖使得更多硝酸盐气溶胶转化为气态,减少了硝酸盐和铵盐等气溶胶粒子浓度;同时气溶胶减少使得地表温度升高,减弱大气稳定度而促进对流性降水,更进一步降低未来气溶胶的浓度。综合考虑大气成分与气候的双向反馈,使得地表温度平均升高0.4℃,加剧了全球变暖的趋势。这一成果被《Nature》和《Nature Climate Change》等期刊多次引用,也是IPCC AR5列出的2个最早进行气溶胶-气候双向耦合模拟研究之一。在此基础上,后续研究发现中国北方沙尘排放的年代际减弱使得局部地表升温,减弱了海陆热力对比降低了风速,因此沙尘-气候相互作用进一步加剧了中国东部的灰霾污染,相关成果2017年发表在《Nature Communications》。