AMY 2008 IAP/CAS 2007 年 4 月 24 日

1. AMY 2008IAP/CAS2007年4月24日 这个地球怎么了？ What Happened in our Planet?-Aerosols? 石广玉 CHACC/LASG/IAP/CAS shigy@mail.iap.ac.cn

2. 这个地球怎么了？ 全球气候与环境的变化在震撼着、也在困惑着每个人！ • 地球在1990年前后，从全球变暗（Dimming）变成了全球变亮(Brightening)，马丁-崴而得（Martin Wild）2005年5月在《Science》上的伟大发现 • 全球在变暖，蒸发皿的蒸发量却在减少！ • 中国地面太阳总辐射减小的一个“不和谐伴侣”：云量减少 • 过去八千年的农业文明使全球气温增加了零点八度，而250多年的工业文明却只有零点六度的贡献,《科学美国人》上的Ruddiman, 2005年如是说 • 人为热释放与全球气候变化---这个地球没救了？ • 人类“拯救”地球，还是地球“消灭”人类？盖阿的选择。

3. 1861-2004地表和大气温度的上升 Annual anomalies of global land surface air temperature, 1861 to 2004, relative to 1961 to 1990 (°C) for CRUTEM2v updated from Jones and Moberg (2003). The smooth curves were created using a 21-point binomial filter to give near-decadal averages. The thick solid black curve from CRUTEM2v is compared with a corresponding smoothed curves based on the NCDC (Reynolds and Smith, 2005) series (dashed) and GISS (Hansen et al., 2001) (red dashed). (From Ding and Sun, 2005)

4. 中国近50年平均气温距平变化

5. 温度变化区域分布

6. 从全球变暗到全球变亮 • Martin Wild等人 • From Dimming to Brightening: Decadal Changes in Solar Radiation at Earth’s SurfaceR E P O R T S6 MAY 2005 VOL 308 SCIENCE

7. 1960-1990-2000年间的变化 • 地面入射太阳辐射的变化对人类和陆生环境具有重大影响。1990年前，大量观测纪录表明，陆地表面上的太阳辐射明显减少4%到6% ，并把这种现象叫做全球变暗（dimming）。1990年以来，主要来自北半球的地面观测资料表明，变暗并未持续到1990年代。相反，自1980年代后期，已到处观测到变亮。这种逆转与雲量和大气透过率的变化不相符，并可能对地面气候、水循环、冰川以及生态系统产生重要影响。

8. Fig. 1. Global distribution of surface observation sites used in this study. Sites measuring anincrease in surface solar radiation after 1990 are marked in yellow; sites measuring a decrease are shown in brown. High-quality observation sites fulfilling the BSRN standards (12) are shown as triangles, other sites from the updated GEBA as crosses. Information from 300 sites over Europe and 45 sites over Japan are displayed as aggregated regional means. The majority of the sites show an increase in surface solar radiation after 1990.

9. Fig. 2. Time series of annual mean surface solar radiation measured atworldwide distributed sites from BSRN. Shown are the eight longestrecords from BSRN covering the period 1992 to 2002 for (A)all-skyconditions and (B) clear-sky conditions (24). Solar radiation increasesat all sites under both all-sky and clear-sky conditions over this period.Units W mj2.

10. 马丁等人的结语－１ • 作为结语，我们的资料表明，大量研究报告所展示的1960-1990年间世界各地太阳辐射的减少，并未一直持续下来。相反，1990年代，在大部分具有较好纪录的地点，而且无论是晴空还是有云条件下，都显示出地面太阳辐射的增加。它表明，在1990年代，无云大气和有云大气过程对brightening都有贡献，可能是气溶胶直接和间接效应的相互作用。

11. 马丁等人的结语－２ • 从1980年代中期开始，dimming的不再出现，可能会对地面气候产生显著影响。与1980年代不同，那时太阳能的减少，对由于温室效应的增强带来的向下长波能量的增加可能起了补偿作用，现在这种对温室效应的遮蔽和其他有关影响可能不再起作用，致使1990 年代的温室效应信号变得更为明显。

12. Change in Solar Irradiance during the Past 40 Yrs over China (Shi et al., 2007, JAMC in press)

13. 1991-2000, 中国许多地区的太阳总辐射开始增加

14. 地面温度-蒸发皿蒸发量

15. 地面温度-蒸发量-日照时数 • 中国全国趋势：据国家气候变化评估报告，科学出版社，2005；秦大河等人，2005：气候变化研究进展，1，p4-9 • 转引自：丁，2005 • 黄河流域：据邱新法等人（刘昌明私人通信，发表不详）

16. 1956-2002中国年平均蒸发量

17. 日照时数

18. 日照与蒸发量

19. 黄河流域近40年蒸发皿蒸发量的气候变化特征 • 邱新法1,2，刘昌明3，曾燕3 • 1. 南京大学城市与资源学系，南京，210093； • 2. 南京气象学院资源环境与城乡规划系，南京，210044； • 3. 中国科学院地理科学与资源研究所，北京，100101

20. 图1 气象站点分布图 （注：图中☆为西宁、西安、太原、郑州、济南） 所用资料站点分布（123个气象站逐月20cm口径蒸发皿蒸发量）

21. 不同气候区和季节蒸发量

22. 年蒸发量与累积距平（？） 1960-1974年：黄河流域蒸发皿蒸发量基本上均高于40年平均水平；1982年：为主要的转折年，1982年之后基本低于40年平均水平； 1996年之后开始略有回升。

23. 1960-2000年黄河流域蒸发皿蒸发量季节变化特征（(a)春季；(b)夏季；(c)秋季；(d) 冬季）

24. 蒸发皿蒸发量空间分布图（单位：mm/10a）

25. 季节空间分布图（单位：mm/10a）（(a)春季；(b)夏季；(c)秋季；(d) 冬季）

26. 图10 1960-2000年黄河流域年平均温度变化 1960-2000年黄河流域年平均温度变化

27. 图11 1960-2000年黄河流域日照百分率变化 日照

28. 西宁地区蒸发量、总辐射、日照与年降水量

29. 结语 • 利用黄河流域及其周边123个气象站1961-2000年20cm口径蒸发皿资料，分析了黄河流域蒸发皿蒸发量的气候变化趋势。结果表明，就整个流域平均而言，尽管在1960-2000年期间，黄河流域年平均温度升高了0.6℃，但蒸发皿蒸发量却呈明显下降趋势，黄河流域年蒸发皿蒸发量在20世纪80-90年代较60-70年代下降了136mm，下降幅度为7.5%；不同季节对照发现，蒸发皿蒸发量的下降主要表现在夏季和春季，秋季和冬季不明显；对黄河流域蒸发皿蒸发量气候变化的空间分析表明，局部区域与整个流域的气候变化趋势并不完全同步，黄河流域上游和下游蒸发皿蒸发量呈下降趋势，中游呈持平和略有上升趋势；对蒸发皿蒸发量下降的原因分析表明，日照百分率下降从而导致太阳总辐射的下降是蒸发皿蒸发量下降的主要原因。

30. 云对地球辐射的影响（注意：高、低云的不同效果）云对地球辐射的影响（注意：高、低云的不同效果）

31. 中国地区云变化（1984-2000）（据丁－石等人）

32. 中国地区总云量分布特征 • 我国平均总云量的分布呈现出南方多，北方次之，中间北纬40°附近云量最低. • 多云中心位于西南地区，东部沿海地区和藏南地区，其中最大的多云中心是西南地区。 • 青藏高原西部地区，以及从塔里木盆地沿昆仑山脉和祁连山脉的北麓向东，经河套地区，太行山以东的华北平原，直到渤海湾的带状区域，为云量的低值区。

33. 总云量的变化趋势（1984-2000） • 在气候显著变暖和全球总云量趋于减少的背景下，中国地区云量也在减少，减少约3.6% • 新疆西部和东北部分地区，呈增加态势 • 中部少云地区的云量减少较为显著；多云地区总云量的变化不大

34. 中国地区不同云类云量的年际变化 • 中、低云云量变化趋势不明显. • 高云量的减少非常明显，减少幅度为2.7%，约占平均高云量的14.4%. • 中国地区平均总云量的减少主要是由于高云量的减少引起的.

35. 不同季节高云量变化趋势 • 春季平均高云量减少超过3%，占春季平均高云量的16%. • 冬季，平均高云量减少约为2.7%，约占冬季平均高云量的28%. • 中国地区的高云量的减少主要发生在春、冬两季.

36. 中国地区云水路径的变化趋势 • 中国地区年平均云水路径增加约18g/m**2,增加幅度超过了平均云水路径的25％，变化显著. • 中国地区云水路径呈普遍增加的趋势. • 中国地区平均云水路径近年来在各个季节都有增加，其中，冬季增加最为显著，增加约30g/m**2.

37. 中国地区平均云顶温度的变化 • 平均云顶温度总体呈显著上升趋势，升幅达7K以上. • 从分布上看，我国大部分地区平均云顶温度都有很大程度的升高. • 各个季节都有增加，其中春季和冬季增加最为显著

38. 平均云光学厚度的变化 • 在1984－2000年间，中国地区平均云光学厚度呈显著增加趋势，增幅约为1. • 大部分地区云的光学厚度呈增加的趋势，其中，青藏高原东南部地区，西南地区以及大兴安岭一带地区，增加最显著 • 中国地区平均云光学厚度近年来在各个季节都有增加，其中冬季增加最为显著

39. 晴空反射短波辐射通量变化趋势（TOA） • 晴空大气层顶反射短波辐射通量呈增加趋势 • 从分布上看，中国东部地区反射能力增加显著 • 晴空大气层顶反射短波辐射的显著增加，很可能是由于近年来人为气溶胶排放增加引起的.

40. 晴空射出长波辐射通量变化趋势（TOA） • 晴空大气层顶射出长波辐射通量略有增加，但趋势不明显. • 东部地区，大气层顶出射长波辐射在减少，而西部地区在增加. • 原因分析：由于气溶胶浓度的增加，可能吸收部分地表向上的长波辐射能量，并以自身较低的温度向上发射长波辐射，净的效果使得这些地区晴空大气层顶射出长波辐射有所减少。而西部地区大气层顶，射出长波辐射的增加，则使由于地面温度的增加引起的.

41. 全天大气层顶反射短波辐射通量的变化趋势 • 中国地区大气层顶对短波辐射的反射能力在增加. • 从变化趋势分布上看，与云光学厚度的变化有很好的对应，可见大气层顶反射短波辐射的增加，主要是由于云光学厚度的变化引起的。

42. 全天大气层顶射出长波辐射辐射通量的变化 • 大气层顶向上长波辐射通量近年来呈显著增加趋势. • 变化趋势分布与平均云顶温度及高云量的变化趋势分布有很好的对应 • 高云量的减少，造成平均云顶温度大幅升高，是近年来大气层顶射出长波辐射通量显著增加的主要原因

43. 大气层顶云短波辐射强迫的变化（TOA） • 云短波辐射强迫＝云天净辐射通量－晴空净辐射通量 • 由于晴空和全天候大气层顶反射短波辐射通量都在增加，两者差的变化不大，因而，大气层顶云短波辐射强迫的年际变化趋势不明显 • 但从分布上看，不同地区大气层顶云短波辐射强迫的变化趋势有差异。中国大部分地区云的短波辐射强迫在增加，但高原以东部分地区在减小。

44. 云长波辐射强迫的变化（TOA） • 长波云辐射强迫＝晴空净辐射通量－云天净辐射通量 • 中国地区晴空大气层顶射出长波辐射通量的变化幅度较小，而有云大气层顶射出长波辐射通量在显著增加 • 近年来，中国地区大气层顶云的长波辐射强迫在减小。即云的温室效应在减弱，这种变化对其下的地表和大气净的效果为冷却

45. 大气层顶云的净辐射强迫的变化（TOA） • 大气层顶云的净辐射强迫在增加 • 从分布上看，除了高原以东部分地区在减少，其余各地都有不同程度的增加，其中，高原主体增加最为显著 • 表明近年来，中国地区上空云的变化对其下的地表和大气的起冷却作用

46. 平均高云量减少 人类活动影响 近年来中国地区云特性气候响应 气候反馈 云顶高度降低 晴空 大气 层顶 反射 短波 辐射 增加 人为 气溶胶 排放增加 云顶温度增加 大气层顶射出 长波辐射增加 CCN浓 度增加 对地表和低层 大气冷却 （负反馈过程） 云体厚度变薄 云粒子数 浓度增加 云水路径增加 云光学厚度增加 大气层顶反射 短波辐射增加 主要变量之间的相互关系框架

47. 云量、云光学厚度、云高对辐射强迫的影响 • 以Ac=0.49, τc=9.0，Hc=5.5Km为例(单层有效云层) • 如果取ΔAc=-0.02,Δτc=-0.5和ΔHc=0.3Km(这些取值均在其平均值的5%左右)， • 可得ΔFc分别为1.356，1.686，2.035 W.m-2 • 三者的和为5.077W.m-2，已经大于CO2倍增所产生的辐射强迫3.75 W.m-2 • 如果取ΔAc=+0.02,Δτc=+0.5和ΔHc=-0.3Km • 可得ΔFc分别为-1.363，-1.598，-1.217 W.m-2，三者的和为-4.178W.m-2，幅度与CO2倍增所产生的辐射强迫3.75 W.m-2不相上下，但符号相反。

48. 结　语 • 政　府：多给钱 • 科学家：多研究

49. 谢　谢