[00138355]气溶胶污染的天气和气候效应

气溶胶污染的天气气候效应,或者气溶胶-云降水-辐射相互作用,是当前天气预测和气候预估中最大不确定性因子,是当前大气科学研究焦点问题,也是全球关注重大问题。该过程极为复杂,受多个气象要素影响。该项目在获取准确云特征的基础上厘清气溶胶-云相互作用机理,量化气溶胶直接辐射效应对污染反馈贡献,揭示气溶胶-云相互作用的长波辐射增暖效应和台风降水面积扩大影响,取得如下创新成果： 1.将数值均衡化和离散化概念应用到云识遥感方法,获得高精度云产品 融合计算机图像处理技术和大气遥感反演技术,研发了基于微脉冲激光雷达的云边界和云量反演新方法,性能表现优于美国能源部官方产品。该方法获得广泛应用,并获发明专利。基于该方法的拉曼激光雷达系统同样获得发明专利。这些成果可以确定云生成、发展、消散各个阶段的特征,有助于研究云发展变化的机理,改进模式中的云参数化方案,最终提高局地和全球天气预报、气候预测预估能力。 2.揭示了影响云物理发展过程的多个因子及其影响机理 揭示了华北地区云水含量和垂直速度在气溶胶-云相互作用中的显著影响,进一步突出了气溶胶作为云凝结核的云水竞争和云滴碰并的共同作用物理机制：高云水含量云滴碰并占主导,使云滴有效半径随气溶胶增多而增大,低云水含量云水竞争占主导,导致云滴有效半径随气溶胶增多而减小,为理解气溶胶-云相互作用提供了理论基础。 3.发现了气溶胶的薄云长波辐射增强机制,量化了气溶胶辐射效应的污染增强效应,揭示了气溶胶-云相互作用的台风降水面积扩大效应 首先,提出了气溶胶的长波辐射增强机制,量化了气溶胶-云相互作用对“北极增暖放大效应”的潜在贡献,揭示了其冬春强增暖效应。研究成果被大量引用,包括最新IPCC报告初稿。其次,揭示了气溶胶辐射效应对污染的反馈增强贡献,为大气污染防治提供了重要科技支撑。再次,从观测上发现了气溶胶对台风降水面积的扩大效应,味着气溶胶-云相互作用会改变台风降水特征、造成更大更广的洪涝灾害,对于防灾减灾、极端天气预测等具有重要意义。 4.研究成果概括 在国际顶级大气科学期刊发表多篇论文,成果获得广泛引用,项目第一完成人获国家杰出青年基金,并任Advance in Atmospheric Science等专业期刊编委以及中国气象学会大气物理委员会和中国环境学会环境地学分会委员等。