中国云和气溶胶光学特性及其气候效应研究-大气物理研究所中层大气实验室

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2. 中国云和气溶胶光学特性及其气候效应研究
(1)主要内容:
在科技部973课题、国家自然科学基金重点项目、重大国际合作项目、面上项目等资助下,与欧美研究机构合作,针对我国气溶胶-云-辐射时空分布特征建立了先进的气溶胶地基遥感监测网络,围绕气溶胶-云-辐射过程及相互作用、气溶胶气候效应等科学问题开展了深入研究。
建立了由8个自动太阳光度计站和25个手持太阳光度计站组成的中国地区气溶胶光学特性地基遥感监测网络,建立了3个气溶胶-云-辐射综合观测站,加入了国际著名气溶胶和辐射监测网络-AERONET和BSRN。 发展了独特的利用宽波段辐射观测资料反演气溶胶和云光学特性参数的方法,为气溶胶观测研究提供了一种全新的方法,使我国气溶胶光学厚度资料序列向后延伸30年至上世纪60年代,这对于气溶胶气候效应研究具有重要应用价值。 基于地基气溶胶监测网络观测数据,系统分析了我国气溶胶光学特性时空分布特征、验证了多个气溶胶卫星遥感产品。首次给出了影响气溶胶气候效应的核心因子-单次散射反照率全国平均接近0.90,北方偏低而南方偏高。MODIS气溶胶光学厚度版本4产品系统偏高,主要原因在于算法中地表反照率估计偏低,而版本5产品有显著改进,但亮地表地区MODIS仍然系统偏高。 综合利用地基和卫星气溶胶和辐射观测资料,建立了气溶胶辐射强迫参数化方法,获得了我国典型地区气溶胶辐射强迫季节变化特征,气溶胶吸收加热大气,从而大气更加趋于稳定,不利于污染物的扩散。 基于1960-2000年以来我国地表太阳辐射观测资料,比较了NCEP再分析资料和卫星遥感产品,表明我国太阳辐射期间每10年下降4.6%,主要下降阶段发生在1990年以前,1990-2000年期间,地表太阳辐射有微弱上升趋势。我国气溶胶光学厚度显著上升是导致我国地表太阳辐射下降的首要原因。
(2) 主要的科技创新贡献:
建立了中国地区气溶胶光学特性监测网络和具有国际先进水平的气溶胶-云-辐射综合观测站,获得了目前中国大陆上时间最长系统完整的资料。
开发了基于地基宽带太阳辐射反演气溶胶和云光学特性反演算法,得到了自1960年代以来我国气溶胶光学厚度变化特征。新的气溶胶反演方法使我国气溶胶光学厚度资料序列长度延伸了30年至上世纪60年代,这对于气溶胶气候效应研究具有重要应用价值。
建立了我国气溶胶直接辐射强迫参数化方法,并获得了我国华北和华东地区气溶胶直接辐射强迫季节变化特征。
系统评估了多个气溶胶卫星遥感产品,并指出了卫星反演算法对于中国存在的问题,为气溶胶卫星反演算法的改进指出了方向。
(3) 国内外影响的主要证据:
研究成果以40多篇论文形式发表在国内外知名地学学术期刊上,如《J. Geophys. Res.》、《Geophys. Res. Lett.》,并被广泛引用,SCI他引总次数超过100次。
建立的气溶胶和辐射地基遥感监测站加入了国际知名监测网络—AERONET/PHOTONS和BSRN,观测资料被国内外研究人员广泛使用。
已与美国能源部、美国宇航局、美国马里兰大学、法国Lille科技大学等国外研究机构和大学建立了良好合作关系,与这些科研机构的顶尖科学家如B. Holben, V. Ramanathan, 和R. Dickenson等就气溶胶和云光学特性及其气候效应开展了大量观测研究。
(4) 相关主要论文:
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