朱崇抒研究院团队在青藏高原吸光性碳气溶胶长时间演变、源贡献及效应研究方面获得进展

时间:2024-07-08  来源: 打印
   青藏高原作为对全球气候变化响应最为敏感的区域之一,在自然和人为排放活动共同作用下,大气升温幅度显著,约达到全球平均值的两倍。吸光性碳气溶胶,包括黑碳(BC, Black Carbon)和棕碳(BrC, Brown Carbon),通过直接和间接辐射效应,促使青藏高原及其周边地区升温;其沉降在冰雪表面亦加速区域冰雪融化,引起系列生态环境问题。青藏高原毗邻南亚和东亚人口密集区,周边人为活动排放和野火生物质燃烧排放等可传输到高原,受限于观测数据和模式模拟准确性,当前对于该区域吸光性碳气溶胶辐射效应和来源贡献的研究仍具有较大不确定性。

近期地球环境研究所科研人员基于2018年至2021年在青藏高原不同区域实地观测,结合实验室化学组分分析、关键组分光学吸收测量和生物质燃烧等关键示踪物分析,综合运用来源解析模型等方法探讨了青藏高原不同区域吸光性碳气溶胶组分浓度时空分布、光学吸收与关键组分关联和来源贡献。

基于机器学习和多源数据,获得1980年、2000年和2020年长时间BCBrC空间变化,发现不同时段BC都是碳气溶胶的主要组分,BC浓度为BrC34倍,两者具有相似的高值分布区域(主要为藏东南和高原边缘区域),BrC/BC比值自19802020时间段有下降趋势。

发现青藏高原BrC光学吸收具有显著时空变化,在高原边缘区域BrC光学吸收和生物质燃烧示踪物浓度较高,甲醇提取BrC光吸收系数高于水提取BrC1.3-1.8倍。发现生物质燃烧源是BrC光学吸收主要贡献源,占比达到29%-35%BrC在高原边缘区域已成为显著增温因子,具有较高直接辐射效应,达到BC25%-47%。相关结果有助于提高对高原吸光性碳气溶胶时空分布和长时间演变特征的理解。

上述成果发表于国际学术期刊Geophysical Research Letters(朱崇抒为第一作者)和Science of the Total Environment (王璐瑶为第一作者)通讯作者为朱崇抒研究员。该研究得到第二次青藏科考(2019QZKK0602)、中国科学院战略性先导科技专项(XDB40030200)和国家自然科学基金项目(42277098)的等联合资助。

Zhu, C.S., Qu, Y., Huang, H., Shi, J.‐L., Dai, W.‐T., Zhang, N.‐N., Wang, N., Wang L.Y., Ji, S.S., Cao J.J., 2024. Brown carbon from biomass burning reinforces the Himalayas and Tibetan Plateau warming. Geophysical Research Letters, 51, e2023GL107269. https://doi. org/10.1029/2023GL107269

Wang L.Y., Qu, Y., Wang, N., Shi, J.L., Zhou, Y., Cao, Y., Yang, X.L., Shi, Y.Q., Liu, S.X., Zhu, C.S., Cao J.J., 2024. Long-term spatial distribution and implication of black and brown carbon in the Tibetan Plateau. Science of the Total Environment 945, 174093. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174093

1、青藏高原BCBrC长时间(198020002020年)演变特征

图2、青藏高原棕碳光学吸收主要源贡献空间差异