科研进展

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

  大气气溶胶具有重要的气候、环境和健康效应,一直以来都受到公众和科学界的广泛关注。但由于目前气溶胶与云的相互作用机制认识仍不全面,使得人为气溶胶及其源排放控制引起的气候环境效应估算仍存在很大的不确定性,是大气科学领域重要的国际前沿和研究难点。全球全耦合气溶胶模式,实现气溶胶-云-降水-辐射-动力等过程的相互作用,可以更精确地模拟碳类、硫酸盐和沙尘等不同化学组分气溶胶浓度、光学辐射特性全球时空分布及其演变特征,是开展气溶胶辐射气候环境效应研究的重要工具和主要手段。

  近日,中国科学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),中国科学院青年创新促进会(2020078),中国科学院“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。

  文章信息及链接:

  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

图1气溶胶模式与气候模式耦合示意图

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