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IJOC: 探索太阳辐射“变暗”原因的新视角
2018-08-23

  作为地球上所有生命的初级能量来源,太阳辐射深刻地影响着大气、水循环及生态系统。在青藏高原上更是如此,其更稀薄、洁净的空气有以及更低的水汽含量使得接收到了更多的太阳辐射,成为了地表能量预算中最重要的一部分,深刻地影响着冰冻圈。

  有研究表明,自上世纪五十年代以来,世界大部分地区的太阳辐射出现了下降趋势,即所谓的“全球变暗”的现象。该现象持续了数十年,在1990年之后宣告终结日趋明亮(M.Wild等 2005)。这样的扭转过程并未在青藏高原上发现,相反,其呈现出了持续的“变暗”趋势(W. Tang 等 2011)。

  是什么样的原因导致了太阳辐射“变暗”或“变亮”呢?目前,学术界里并未有一致的被广为接受的解释,但基本上可以锁定在大气层,即不用考虑太阳活动,地球公转轨道变动等影响。那么,起主导作用的是云、水汽、臭氧亦或是气溶胶的含量变化呢?有待进一步解答。

  中国科学院青藏高原研究所特聘教授、瑞典哥德堡大学地球科学系陈德亮课题组与国家气候中心合作,提出了探索太阳辐射“变暗”原因的新视角,并以高原上格尔木与拉萨两个辐射观测站为例做了深入分析。过去的研究更多分析太阳总辐射,而该文章作者们认为,结合一个分别模拟太阳直射和散射的模型以及相关的长期(太阳直射和散射)观测可以揭露太阳辐射在大气层中的消光过程(被吸收和散射),进而更明确影响太阳辐射变化的主导因子。具体地,该研究分析了用于模拟太阳直射和散射的辐射系数(直射系数和散射系数),该系数通过对比观测和 Solar Analyst 的模拟进行标定。尽管未能定量地回答云量变化的影响,该研究结果表明,高原大气变湿(升温的结果)在格尔木和拉萨分别解释了解18%和5%的太阳辐射变暗,并基本排除了气溶胶含量变化的因素——这是因为高原上气溶胶对太阳辐射的消光作用主要是通过散射作用,即会导致地表接收到的太阳辐射直射部分减少而散射部分增多,而观测到的这两部分太阳辐射都呈现了降低趋势。

  另外,该研究同时还为青藏高原区域高分辨率太阳辐射估算提供了基础:考虑高原复杂的地形,与其将高原稀数分布的辐射观测直接插值到高分辨率网格上,显然对不受地形影响的辐射系数进行插值会有更好的效果。

  该研究成果由林长贵(博士后)为第一作者,陈德亮教授为通讯作者,文章发表于International Journal of Climatology。该研究得到了中国科学院A类战略性先导科技专项:泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设(XDA20060401)、中国国家留学基金委、气象行业科研专项、瑞典VR、STINT、BECC 和 MERGE 等的资助。

  全文链接:https://doi.org/10.1002/joc.5807

 
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