IPCC Fourth Assessment Report: Climate Change 2007
第一工作组的报告 - 自然科学基础

TS.2.2 气溶胶

和以前相比,目前可以更好地量化气溶胶的直接辐射强迫,这体现了自TAR以来的一个主要进展,当时对几个分量的科学认识水平很低。现在,首次可以得到所有气溶胶的总直接辐射强迫为–0.5±0.4Wm–2,科学认识水平为中等。大气模式已经得到改进,许多模式现在能够描述所有重要的气溶胶分量。气溶胶的特性变化很大,这会影响它们吸收和散射辐射的程度,因而不同类型的气溶胶可能具有净的降冷或变暖效应。在北半球许多大陆地区,可以清楚地辨别出主要由硫酸盐、有机碳、黑碳、硝酸盐和工业粉尘组成的工业气溶胶。实地观测、卫星和地基观测的改进(见图TS.4)已经能够验证全球气溶胶模式的模拟结果。这些改进允许首次对气溶胶的总直接辐射强迫进行量化,这是自TAR以来的一个重要进展。单一气溶胶的直接辐射强迫仍不确定。根据模式估算,硫酸盐的辐射强迫约为–0.4±0.2Wm–2,来自化石燃料的有机碳的辐射强迫为–0.05±0.05Wm–2,来自化石燃料的黑碳的辐射强迫为+0.2±0.15Wm–2,生物质燃烧的辐射强迫为+0.03±0.12Wm–2,硝酸盐的辐射强迫为–0.1±0.1Wm–2,矿物粉尘的辐射强迫为 –0.1±0.2Wm–2。两个最近的排放储量研究支持来自冰芯的资料,认为全球人为硫酸盐排放在1980~2000年期间减少,硫酸盐强迫的地理分布也发生改变。{2.4, 6.6}

总的气溶胶光学厚度

图TS.4

图TS.4. (上)通过卫星观测资料确定的2001年1~3月在中等可见光波段总的气溶胶光学厚度(由于自然和人为气溶胶产生);(下)2001年8~10月总的气溶胶光学厚度,说明了工业的和生物质燃烧产生的气溶胶的季节性变化。资料来自卫星观测,并得到图中所示地点的两种不同地基观测资料的补充(详见2.4.2节)。{图2.11}

自TAR以来,在估算生物质燃烧、硝酸盐和矿物粉尘所产生的直接辐射强迫方面已经取得重大进展。对于生物质燃烧产生的气溶胶,目前估算的直接辐射强迫已经从负值变为接近零,这是因为估计值受到这些气溶胶在云层以上出现的强烈影响。首次得到了硝酸盐气溶胶的辐射强迫。对于矿物粉尘,其直接辐射强迫的范围缩小了,这是因为其人为分量估计值减小。{2.4}

人为气溶胶对水云的影响可产生间接的云反照率效应(参见TAR中最初的间接效应),首次得到的最佳估计值为–0.7[–0.3~1.8]Wm–2。自TAR以来,估算液态水云反照率效应的全球模式数量已经大大增加,并且以更为严格的方式对这些估计值进行了评估。对这一辐射强迫的估算来自多个模式的研究,考虑了更多的气溶胶种类,并更详细地描述了气溶胶—云的相互作用过程。包括更多气溶胶种类或受卫星观测资料约束的模式研究,倾向于产生相对较弱的云反照率效应。尽管自TAR以来已经取得进展,缩小了强迫估计值的范围,但在观测和过程模拟两方面仍然存在很大的不确定性,导致低的科学认识水平,相对于TAR的很低水平而言,已经是一个提高。{2.4, 7.5, 9.2}

气溶胶的其它效应包括云的生命期效应、半直接效应和气溶胶—冰云的相互作用。这些效应被看成是气候响应的一部分,而不是辐射强迫。{2.4, 7.5}