科研進展

JGR-A: 全球耦合气候系统模式CAS FGOALS新发展—全耦合气溶胶模块

  大氣氣溶膠具有重要的氣候、環境和健康效應,一直以來都受到公衆和科學界的廣泛關注。但由于目前氣溶膠與雲的相互作用機制認識仍不全面,使得人爲氣溶膠及其源排放控制引起的氣候環境效應估算仍存在很大的不確定性,是大氣科學領域重要的國際前沿和研究難點。全球全耦合氣溶膠模式,實現氣溶膠-雲-降水-輻射-動力等過程的相互作用,可以更精確地模擬碳類、硫酸鹽和沙塵等不同化學組分氣溶膠濃度、光學輻射特性全球時空分布及其演變特征,是開展氣溶膠輻射氣候環境效應研究的重要工具和主要手段。

  近日,中國科學院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)石广玉院士研究团队的戴铁副研究员和王浩博士研究生,通过与日本国立环境研究所、九州大学以及日本宇宙航空研究开发机构长期合作,成功实现LASG自主研发的我国耦合气候系统模式CAS FGOALS-f3与日本先进全球气溶胶模式SPRINTARS的全耦合研制。利用地面和卫星多源观测资料对新耦合的气溶胶模式进行充分评估发现:模式能够合理地再现全球气溶胶浓度和光学特性的多时空尺度分布特征。基于最新的CMIP6实验方案设计,新耦合的模式能够较好地再现人为气溶胶-辐射相互作用以及人为气溶胶-云相互作用有效辐射强迫的全球地理分布特征。弥补了之前CAS FGOALS-f3仅离线读取气溶胶数据,不能刻画气溶胶源汇过程以及与云-降水-辐射-动力等过程的相互耦合作用这一缺陷。为基于我国自主研发的耦合气候系统模式开展“碳中和”背景下气溶胶及其源排放控制引起的辐射气候环境效应研究提供了重要的手段。

  相关研究成果分别发表于《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》和《Atmosphere》杂志上。研究得到了国家自然科学基金(41875133,41590875,41605083),中國科學院青年创新促进会(2020078),中國科學院“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”战略性先导科技专项(XDA2006010302)以及国家重点研发项目(2017YFC0209803,2016YFC0202001)共同资助。

  文章信息及鏈接:

  Hao Wang, Tie Dai*, Daisuke Goto, Qing Bao, Bian He, Yimin Liu, Toshihiko Takemura, Teruyuki Nakajima, Guangyu Shi (2020). Simulating and Evaluating Global Aerosol Distributions With the Online Aerosol-Coupled CAS-FGOALS Model. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125, e2019JD032097. https://doi.org/10.1029/2019JD032097

  Hao Wang, Tie Dai*, Min Zhao, Daisuke Goto, Qing Bao, Toshihiko Takemura, Teruyuki Nakajima, Guangyu Shi (2020). Aerosol Effective Radiative Forcing in the Online Aerosol Coupled CAS-FGOALS-f3-L Climate Model. Atmosphere, 11(10), 1115. https://doi.org/10.3390/atmos11101115

圖1氣溶膠模式與氣候模式耦合示意圖

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