利用MERRA-2(The Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications,version 2)再分析资料,分析了1980-2017年丝绸之路经济带沿线区域(30°-50°N、10°-110°E)硫酸盐、黑碳、有机碳、沙尘气溶胶的时空分布特征,然后将沙尘分为自然沙尘和人为沙尘,进而计算出自然气溶胶和人为气溶胶在不同季节的空间分布,定量给出了人为气溶胶的贡献。结果表明:在丝绸之路经济带沿线的东欧地区,经济发达、工业活跃,硫酸盐是最主要的气溶胶类型,占总气溶胶光学厚度的64%,总气溶胶光学厚度每年下降0.0035;在地表裸露、沙尘活跃的5个欠发达地区,沙尘是最主要的气溶胶类型,占总气溶胶光学厚度的46%~65%,其中巴基斯坦-印度地区总气溶胶光学厚度每年增加0.0059;人为气溶胶对总气溶胶的平均贡献为62%~65%;6个区域中北非地区人为气溶胶所占比例最小,为32.8%,东欧地区最大,为73.5%;随着人口密度的增加,人为气溶胶的光学厚度也在增加。人为气溶胶占总气溶胶的比例很高,而且与人口密度正相关。
塔克拉玛干沙漠(Taklimakan Desert,TD)和戈壁沙漠(Gobi Desert,GD)是东亚两个最主要的沙尘源区,对区域甚至全球的能量收支、生态系统及水循环过程都有非常重要的影响.本文利用WRF-Chem模式(The Weather Research and Forecasting model with Chemistry)对比研究了2007~2011年不同季节TD和GD地区的起沙、传输以及沉降情况,探讨了TD和GD地区对整个东亚地区沙尘的贡献.研究结果表明,地形、海拔高度、热力条件以及环流条件的差异导致了两大沙源区在沙尘释放、抬升能力以及远距离输送等方面均有很大不同.GD地区地形平坦,海拔高度相对较高,上空位于南北两支急流汇合处,高空风速大,深厚的对流混合促使高空急流下沉支将更多的高空动量不断下传到对流层中层,导致GD地区中低层风力增大,有利于GD沙尘的垂直抬升.因此,在强西风急流的作用下,GD沙尘容易进行远距离输送,是东亚地区最主要的沙尘贡献区域.春、夏季节GD沙尘传输量分别约占起沙量的35%和31%.TD在东亚地区的起沙能力最强,春季起沙通量为70.54Tg a^(-1),占东亚地区起沙的42%.然而,TD地区身处盆地、三面环山,且近地面多以东风为主,沙漠上空风速较小,因此TD地区不利于沙尘传输,大量沙尘在扬起后又重新沉降到地表(总沉降量约为40gm^(-2)).只有当TD沙尘抬升到4km以上才能进入西风带开始远距离输送,对整个东亚地区沙尘的贡献相对较小,春、夏季节TD沙尘传输量分别约占起沙量的25%和23%.
利用中国气象局提供的0. 5°×0. 5°降水和温度的日值资料,联合ERA-Interim、MERRA2(second M odern-Era Retrospective analysis for Research and Applications)和JRA-55(Japanese 55-year Reanalysis)再分析资料以及全球陆面数据同化系统(Global Land surface Data Asimilation System,GLDAS-2. 0)资料,研究了全球变暖背景下青藏高原夏季地表气温及降水的变化特征,以及该地区大气中水汽含量及水汽输送特征。结果表明,1979—1998年期间,高原的地表气温呈增加趋势,降水呈减少趋势;而在全球增温减缓期间(1999—2010年),地表气温及降水较1979—1998年期间呈现更为显著的增加趋势。在青藏高原上空,大气中水汽含量在1979—2010年间整体呈增加趋势;然而,进一步分析表明,在此期间由外界向高原输送的水汽逐年降低,尤其在1998年后,由于西南季风强度的大幅减弱,使得外界向高原的净水汽输送量减少得更为显著;青藏高原地表蒸散量的分析表明,自1998年后,高原地表的蒸散量显著增加,成为高原地区大气中水汽增加的主要原因。
