第一工作组科学基础

C.3 气溶胶变化的观测和模拟

　　气溶胶（非常小的气粒或液滴）对地气系统的辐射收支有重要影响。气溶胶的辐射效应主要在两个不同方面，其一，直接影响，气溶胶本身散射和吸收太阳辐射以及红外热辐射；其二，间接影响，气溶胶改变云的微物理特性，进而对云量的大小和云的辐射特性有所影响。气溶胶是由不同的过程产生的，其中包括自然过程（例如沙尘暴，火山爆发）和人为过程（例如化石燃料及生物质燃烧）。大气中对流层气溶胶的浓度在最近几年由于人类活动的排放（既有气溶胶本身的排放，也有其前体物的排放）而有所增加，从而使得辐射强迫增加。大多数气溶胶存留在低对流层（几公里以下），但许多气溶胶的辐射特性对垂直分布非常敏感。气溶胶在大气中参与物理和化学反应，特别是在云中。它们主要是在降雨过程中迅速被清除（一周之内）。因为气溶胶的短寿命以及源的不均匀分布，它们在对流层的分布很不均匀，其中极大值都在源附近。气溶胶的辐射强迫不仅依赖于它们的空间分布，而且依赖于它们的粒子大小，形状，化学组成以及水循环中的其它因子（如云的形成）。从观测试验和理论的角度看，考虑所有的因子，给出气溶胶辐射强迫的精确估计十分具有挑战性。

　　然而，人们在准确定义许多不同气溶胶直接作用方面取得了显著进展。SAR考虑了三种人为气溶胶成份：硫酸盐气溶胶，生物质燃烧气溶胶以及化石燃料燃烧产生的黑碳（烟灰）。观测表明，化石燃料燃烧和生物质燃烧产生的有机物气溶胶十分重要。自SAR以来，考虑与工业气溶胶有关的化石燃料有机碳气溶胶增加将带来总的光学厚度的增加（随之而来的负辐射强迫）。目前人们可以通过观测和用气溶胶辐射模式对这些成份分开进行定量估计，以及对矿物灰尘的辐射强迫范围进行估计，如图9所示。硫酸盐的直接辐射强迫是-0.4wm^-2，生物质燃烧气溶胶是-0.2Wm^-2，化石燃料有机碳气溶胶是-0.1Wm^-2，化石燃料碳黑气溶胶是0.2Wm^-2。然而，不确定性仍然很大。这主要来源于确定大气气溶胶浓度和辐射特性，以及确定人为气溶胶比例的困难，特别是对含碳气溶胶源的了解十分有限。这将使得人们对气溶胶总量估计的误差很大（达到2-3倍），对气溶胶垂直分布估计的误差则更大（达到10倍）。人们对人为灰尘气溶胶的了解也十分有限。结合模式计算，卫星观测使得人们能够定性地识别晴空情况下总的气溶胶的辐射影响，但定量仍然不确定性很大。

　　估算人为气溶胶的间接辐射强迫仍有困难，尽管观测表明在暖云中气溶胶将带来负的辐射强迫。目前有两种不同的方法来估算气溶胶的间接影响：经验方法和机理方法。前者用来估计工业气溶胶的影响，后者用来估计硫酸盐，化石燃料有机碳气溶胶和生物质燃烧气溶胶的影响。另外，分析间接影响模式用来估计气溶胶粒子大小和浓度的初始变化（第一位间接影响），以及估计随从的降水效率的改变（第二位间接影响）。图9所示的研究给出第一位间接影响变化范围的专家判断，现在的结果范围比SAR稍大，第二位间接影响有关的辐射扰动跟与第一位间接影响相比是同符号的，且程度相当。

　　人们对在冰及多相云中的气溶胶的间接辐射影响有所定性了解，但定量了解仍然不够，尽管可以确定是正反馈。目前不可能估计冰核人为源的数目。除了在很低温度（-45°C）各项同性核化过程起主要作用情形下，对云中的冰形成机制至今认识不足。

C.4 观测到的其它人为强迫因子变化

土地利用（反照率）的变化

　　土地利用的变化，其中主要是森林的砍伐，将引起-0.2±0.2 Wm^-2负辐射强迫（参见图8）。在高纬度地区估计影响最大。这是因为森林砍伐将使得相对低反照率的雪盖森林被相对高反照率的雪盖区域而代替。以上的估计建立在假设工业革命之前植被与现在的相同的模拟上。然而，这种强迫的不确定性较大，与本报告中的其它因子相比较，土地利用的变化因子研究廖廖无几。