黑碳气溶胶气候效应研究进展

1、黑碳气溶胶气候效应研究进展摘 要黑碳是目前在全球变化研究中备受关注的焦点问题之一。本文介绍了国内外黑碳气溶胶和沉积物黑碳的研究现状，在黑碳气溶胶方面，重点归纳了其在气候效应方面的作用：黑碳气溶胶吸收太阳辐射，在大气顶产生正辐射强迫，在地表产生负辐射强迫，被认为是导致温室效应仅次于二氧化碳的第二大成分。黑碳气溶胶既可以通过直接气候效应改变地-气系统的辐射平衡，又可以作为云凝结核或冰核改变云的微物理特性，间接影响区域或全球气候。对黑碳气溶胶的辐射强迫及其气候效应的研究现状进行总结和分析后，指出了目前黑碳气溶胶气候效应研究中存在的不确定性，并对未来的相关研究提出了一些建议。关键词：黑碳气溶胶；辐射强

2、迫；气候效应Abstract Black carbon (BC) is an attentive research topic in the field of global change. In this paper, the recent research on black carbon aerosol ans sediment black carbon is reviewed. As we know, black carbon aerosol plays an important role in climate change and has become the second import

3、ant component in green house effect. The top-of-the atmosphere (TOA) forcing is positive and the surface forcing is negative due to black carbon absorbing solar radiation. Black carbon aerosol can strongly absorb the solar radiation in a very broad spectral range from the visible to infrared waveban

4、d, therefore it is thought to be a potential factor that causes the global warming. BC aerosol not only alters the radiation equilibrium of the earth-atmosphere system through its direct effect, but also indirectly affects the global or regional climate through changing cloud microphysical propertie

5、s by acting as cloud condensation nuclei or ice nuclei. In this paper, we reviewed the recent progresses in the studies on the radiative forcing due to BC and its climatic effects, reported the uncertainties existing in current researches, and gave some suggestions for the relevant studies in the fu

6、ture.Key words : black carbon aerosol; radiative forcing; climate effect1 引言黑碳（black carbon, BC）气溶胶是大气气溶胶一种重要的组成成分，主要是含碳物质不完全燃烧产生的不定型碳质。自工业革命以来，世界人口数量快速增长，人类大量使用煤、石油等化石燃料，另外加上农业目的的生物焚烧和汽车尾气的排放，使得大气中黑碳气溶胶的浓度迅速增加。Bond等1对全球黑碳气溶胶的排放作了详细的分析，指出黑碳的排放大约为8.0 TgC/a，其中化石燃料和生物质燃烧贡献4.6 TgC/a，露天焚烧贡献3.3 TgC/a。Ito等

7、2研究表明，2000年全球化石燃料燃烧排放的黑碳气溶胶为2.8 TgC/a，且从20世纪50年代以来增加了约3倍。50年代以前，北美和西欧为黑碳气溶胶排放的最大源，但现在位于热带地区和东亚的发展中国家已成为黑碳最大的源区3。 黑碳气溶胶在大气气溶胶成分中所占比例较小，一般占百分之几到百分之十几，在大气中浓度一般也较低，但它对气候和大气环境的影响却不容忽视。黑碳气溶胶对从可见光到红外波段范围内的太阳辐射都具有强烈的吸收作用，从而增加地-气系统所吸收的太阳辐射能量，增加大气温度，已经被部分研究认为是造成全球变暖的一个潜在因子4-7。目前，对黑碳气溶胶的研究受到世界各国的普遍关注，其源排放、时空分布

8、和环境气候效应已成为当前全球和区域性大气环境与气候变化研究所关注的焦点之一。2 黑碳气溶胶的排放历史黑碳气溶胶的来源主要有两种：自然源和人为源8。自然源排放如火山爆发、森林大火等具有区域性和偶然性，而人为源排放如化石燃料和生物质燃烧却是长期和持续的9。工业革命所带来的是西方资本主义经济的快速发展，也促使美国和西欧资本主义工业化国家成为世界上最大的黑碳排放源10：18世纪末期黑碳排放快速增长，19世纪上半时发展较为平稳。约1950年以来，发达国家通过改良技术，提高煤等化石燃料的利用率，或者直接减少煤的使用量，黑碳的排放量开始下降。但是发展中国家如中国和印度，1950以来黑碳的排放量却在显著增加，

9、原因是这些国家煤还是主要的工业燃料，生物质作为燃料大量使用也是普遍存在11。尽管对黑碳排放量的评估还存在极大的不确定性，但是其发展趋势还是能代表一定的现实意义。3 黑碳气溶胶的特性 3.1 颗粒特征黑碳气溶胶颗粒比较小，粒度尺度一般在0.01 1 m之间，粒径中值为0.1 0.2 m，尺度分布呈现积聚态12。沉积物中的黑碳颗粒也有着不同的指示意义：毫米级颗粒（木炭，charcoal），搬运距离通常在火源100m以内，能反映一定范围的火烧情况13，经常性的被地质学家用作恢复地质时期野火发生或者植被重建的工具14-15；而微米级颗粒（烟炱，soot），在没有被氧化和水洗的情况下，几个月后仍然滞留在

10、大气中13，反映的是大气状况16，有研究者用它来示踪化石燃料使用历史或者历史时期的能量结构17。黑碳粒子在大气物理、大气化学、大气光学过程中都具有重要的作用18。例如，可以作为云凝结核，改变云滴尺度分布、云光学特性和云量及云中液态水含量12；作为一种污染物，在大气传输过程中，黑碳气溶胶的表面能够吸附其他污染物，为许多污染物质（如二氧化硫、臭氧等）的非均相转化以及气粒转化过程提供 活性载体并起到催化作用9，19；黑碳粒子的变化将改变大气浑浊和能见度及地表的反照率18。黑碳气溶胶本身不可以由其他污染物反应生成或在大气中经化学过程清除，其清除过程有大气的干湿沉降两种途径12，因此，在大气监测中黑碳气

11、溶胶可以作为污染示踪剂表征气团传输过程12，18。 3.2 光学特性黑碳气溶胶在大气中存在的重要意义在于对太阳辐射的吸收作用。决定其辐射特性的几个物理量包括负折射指数、消光系数、单次散射反照率、不对称因子等等。 3.2.1 负折射指数黑碳气溶胶的吸收特性主要取决于其负折射指数（尤其是虚部）等20。负折射指数与燃烧物质的原生组分及燃烧过程有很密切的关系，随粒子中碳氢含量的变化而变化。黑碳气溶胶粒子越接近于纯碳（如石墨）则折射指数越大9。同一过程所产生的黑碳气溶胶，其虚部在整个波长范围内大约在-1.0 -0.4之间变化，实部的变化不大21。 3.2.2 消光系数粒子的消光系数是散射系数和吸收系数之

12、和22。由于黑碳气溶胶对太阳辐射的强吸收作用，其消光系数的大小主要由吸收系数决定。黑碳气溶胶的粒径在亚微米量级上，因此，其在长波波段的辐射效应非常小。例如，黑碳气溶胶在波长小于1 m的短波范围内具有较强的消光作用，而随着波长的增大，消光作用逐渐减弱（主要是吸收作用）23。 3.2.3 单次散射反照率与不对称因子单次散射反照率为散射系数和消光系数的比值，是气溶胶影响全球和区域气候的关键参数。马井会等21研究指出，黑碳气溶胶的单次散射反照率均小于0.35。Satheesh等24在模拟热带印度洋地区自然和人为气溶胶时所选用的单次散射反照率值为0.2。不对称因子的值一般都小于0.5，呈现出前项散射较小

13、、以后向散射为主的特性，在小于3 m的短波区随波长呈单调递减趋势。 3.2.4 光学厚度马井会等21、张华等25利用辐射传输模式计算出黑碳气溶胶光学厚度在冬 （12 2月）、夏 （6 8月）两季的全球分布情况：黑碳气溶胶光学厚度分布具有明显的季节和地理差异。冬季大于夏季，陆地大于海洋，北半球大于南半球，北半球中高纬地区大于低纬度地区，与黑碳气溶胶的浓度分布基本呈对应关系。季节差异的原因主要是冬季取暖等燃料消耗增多，而地理差异的原因是人类活动主要集中在北半球。不同地区，气溶胶的质量浓度和光学厚度分布并不总是存在一致的对应关系。马井会等21的研究中以西欧和东亚为例，冬季黑碳气溶胶的浓度最大值出现在

14、在西欧，但是，由于其吸收系数和散射系数的最大值在东亚，所以，光学厚度的最大值出现在东亚地区。 3.2.5 地面反照率和天顶角地表反照率（Albedo）为地球表面反射的太阳短波辐射与地面入射太阳短波辐射之比，表示地球表面对太阳辐射的反射能力，是影响辐射强迫的重要因素13-27。张华等25的敏感性试验表明：对流层顶黑碳气溶胶的正辐射强迫和地面负辐射强迫的绝对值随地表反照率的增加线性增大。因此，对相同浓度的黑碳气溶胶，在不同的下垫面情况下，造成的对流层顶辐射强迫的分布和强度会有所不同，由此产生不同的气候效应。黑碳气溶胶在对流层顶的正辐射强迫和在地面的负辐射强迫的绝对值，随太阳天顶角的余弦线性增加。这

15、一现象说明，在同一地区同样浓度的黑碳气溶胶，如果发生的季节和时间不同，对整个地气系统的影响程度就会有所不同25。4 黑碳气溶胶的全球浓度分布按照GADS给出的气溶胶年平均浓度的全球分布，黑碳气溶胶质量浓度分布具有明显的季节和地理差异。陆地高于海洋，北半球高于南半球。冬季北极地区的浓度值较高是由于地处中纬的西欧、北美等城市和工业区排放的污染物向极地输送、转化积累造成的。另外，冬季日光不足和极锋南移对其维持也起了重要作用。浓度最大值冬季高于夏季，与冬季北半球取暖、燃烧量增加有密切关系。西欧是世界上黑碳气溶胶浓度最大的地区，这与其他人的研究结果28，29-32相同，可能与西欧工业发达、汽车多以及人口

16、密集等因子有关。有研究表明，汽车尾气带来的黑碳气溶胶排放是大气，尤其是城市区域大气中黑碳气溶胶的重要来源33。就东亚而言,黑碳气溶胶质量浓度大的区域主要位于大城市和重工业区周围（如中国的中部、东部、华北和东北地区），中国华北和东北排放的黑碳气溶胶向东输送影响朝鲜和日本等地34。中国地区大气边界层黑碳气溶胶浓度最高值位于华北、华东，浓度随季节变化，冬季高、夏季低，冬季浓度高值区位于江苏省。5 黑碳气溶胶的全球光学厚度分布 目前科学界十分关注黑碳气溶胶的气候效应，定量评价黑碳气溶胶在全球辐射强迫、气候效应和气候变化中的作用时，需要知道不同地区黑碳气溶胶排放的可靠数据。气溶胶光学厚度作为气溶胶最基本

17、的光学特性，是研究气溶胶作用的基础14,35。 罗云峰、吕达仁等分析了我国大气气溶胶光学厚度的年、季空间分布特征和年际之间的变化37-38。宗雪梅、邱金桓等利用累积太阳直接辐射资料，反演了逐时气溶胶光学厚度值，分析了气溶胶光学厚度变化特征39。赵秀娟、陈长和等采用6 S模式反演了兰州城市及其附近地区的气溶胶光学厚度40-41。张立盛、石广玉采用两种CTM模拟的硫酸盐和烟尘气溶胶时空分布资料，计算了0.55 m处光学厚度的全球分布。两种资料均模拟出全球几个主要的人类活动中心，指出南半球人类活动影响也不容忽视42。全球仍缺少广泛、长期的黑碳气溶胶浓度观测，有关黑碳气溶胶光学性质的参数、尺度分布、垂

18、直分布及与硫酸盐等其他气溶胶混合方式的实验结果更是缺乏，不能为模式提供大量准确的实验数据基础，这也是造成全球辐射模式模拟结果还有很大不确定性的重要原因13。黑碳气溶胶对环境与气候变化的影响的研究在很大程度上依赖于对其时空分布状况的了解和光学特性（光学厚度、相函数、对称度因子、单散射反射率、消光系数等）的准确估计14。有关黑碳气溶胶的光学特性研究是目前国内外研究的难点和热点，不同区域的气溶胶的光学特征可能存在很大差别。 5.1 数据和模型简介全球气溶胶数据集GADS（Global Aerosol Data Set）是由P Koepke M Hess等人研发的，是对d Almeida等人创立的气溶

19、胶气候学的修正版，主要用于气候理论和应用的研究17。数据集中根据气溶胶的时空分布采用混合比的方法描述气溶胶性质，使用5°×5° 经纬网格，是全球模式，它按照粒子的尺度分布和折射指数随波长的变化规律将气溶胶分为10种类型，这10种类型的气溶胶分别是不同物质的混合物，包括内部混合和外部混合。每种气溶胶成分的光学特性是基于Mie散射理论，并假设气溶胶粒子是球形粒子。这些数据可以按照不同季节（包括冬夏两季）、不同相对湿度、不同波长（23波段）和不同类型气溶胶分别处理。本文着重研究黑碳气溶胶的光学厚度分布。GADS的数据利用了不同地区的地基探测资料、卫星资料和直接的气溶胶辐

20、射观测资料的同化，可以代表大气的一般情况。实际大气中，气溶胶粒子的形状很不规则，谱分布也十分复杂。由于气溶胶粒子中尺度较小的粒子相对集中，采用对数坐标较为方便，因此，该分布函数曾为气溶胶和其气候效应专家委员会推荐18。 5.2 黑碳气溶胶光学厚度全球分布特征黑碳气溶胶光学厚度分布具有明显的季节和地理差异。黑碳气溶胶光学厚度陆地大于海洋，北半球大于南半球，北半球中高纬地区大于低纬度地区，冬季大于夏季。表121给出了南北半球及全球黑碳气溶胶在冬夏两季平均光学厚度。黑碳气溶胶光学厚度平均值北半球比南半球大一个量级，北半球冬季比夏季大；而南半球则相反，全球冬季比夏季大，这主要是冬季取暖等燃料消耗增多而

21、引起的。黑碳气溶胶光学厚度的在冬季的地理分布特性（以表221为例），大值区位于人类活动密集的工业发达地区，其中西欧、东亚、北美、中东地区都是黑碳气溶胶光学厚度大值区，说明人类对黑碳气溶胶光学厚度的分布会产生较大的影响，是使黑碳气溶胶光学厚度增加的主要因素，另外，值得注意的是南亚地区黑碳气溶胶的光学厚度也比较大，这大概与秸秆的燃烧以及交通工具的使用有很大的关系。表1 冬夏两季不同区域黑碳气溶胶光学厚度平均值季节北半球南半球全球冬季夏季冬季夏季冬季夏季AOD3.24×10-31.37×10-31.37×10-43.14×10-41.67×10-38

22、.49×104表2 冬季不同地区黑碳气溶胶光学厚度最大值及对应地区的质量浓度值地区东亚30°N 115°E西欧50°N 30°E北美45°N 80°W南美25°S 50°E南非25°S 30°E中东40°N 70°E北极90°N AOD2.75×10-22.55×10-21.47×10-20.81×10-20.81×10-21.63×10-20.59×10-2质量浓度（g/m3）1.35

23、01.5550.8970.4960.4960.9920.3176 黑碳气溶胶的气候效应黑碳气溶胶通过直接和间接两种效应，作用到大气辐射强迫过程中。通过直接效应改变地气系统辐射平衡，并且其直接辐射强迫作用已经超过甲烷，成为大气中导致温室效应的仅次于二氧化碳的第二大重要成分12，47-48。大气环流气候模型模拟也显示，由黑碳引起的海冰缩退和雪面反照率所带来的气候效应是二氧化碳的倍49；Jacobson认为对于某一时间段而言，减少黑碳和有机碳的排放比减少二氧化碳和甲烷的排放更能减慢全球变暖48；在喜马拉雅高海拔地区，由黑碳产生的辐射加热可能与由二氧化碳等温室气体所造成的气温升高对积雪、海冰融化具有同

24、样重要的意义50。间接效应是指通过云微物理等过程影响云凝结核、云反照率、云量等要素，从而间接对区域和全球气候变化造成影响。 6.1 辐射强迫的变化根据全球热平衡的传统理论观点，二氧化碳等温室气体通过吸收地球辐射和红外线，并阻挡红外线通过而产生温室效应使地球变暖18，黑碳气溶胶则通过黑碳粒子对太阳辐射的强烈吸收作用，在大气顶产生正的辐射强迫，减少到达地表的太阳辐射，在地表产生负的辐射强迫50。Ramanathan等的研究表明，黑碳气溶胶吸收太阳辐射，在大气中的辐射强迫是2.6 Wm-2，减少了到达地表的太阳辐射，从而形成负辐射强迫值-1.7 Wm-2，而大气顶辐射强迫值为二者之和0.9 Wm-2

25、 50；Haywood和Ramaswam通过将生物质燃烧与化石燃料燃烧所产生的黑碳进行外部混所得辐射强迫估计值为0.4 Wm-2 51；有很多研究者利用气候循环模型（circulation climate models, GC-MS）所得的强迫值在0.2 0.4 Wm-2之间变化52；Jacobson利用GATORG模型模拟黑碳气溶胶的混合状态，外部混合时为0.27 Wm-2，完全的内部混合时为0.78 Wm-2 53；IPCC第4次评估报告给出黑碳的直接辐射强迫范围是0.20 0.40 Wm-2 54。总之，研究者不同，所得的估计值也就存在较大的差异。差异产生的原因有很多，如（1）黑碳气溶胶

26、在垂直剖面分布和单次散射反照率选取上存在差异，其辐射强迫的测量和估算也就存在较大的不确定性55；（2）不同的混合状态下估算的黑碳辐射强迫值不同56。到目前为止，很多学者的研究都忽视了黑碳与其他气溶胶的内部混合状态47，56，即使内部混合时的辐射强迫值是外部混合的2.9倍53；（3）复折射指数尤其是虚部的选取也会造成强迫值的变化20；（4）云的影响。当黑碳气溶胶存在于云内或云上时，辐射强迫加强；在云下时，辐射强迫会减弱12，57。另外，其吸收特性也依赖于黑碳粒子与云滴混合状态，内部混合时的吸收特性要大于外部混合20；（5）黑碳浓度的观测值一般在离地面2 km的地方最大，大部分模型的模拟却是在地表

27、50。 6.2 温度的变化Ramanathan等50认为，在全球尺度上，大气顶正的辐射强迫所带来的是地球表面温度的升高，幅度是0.5 1 ；在区域尺度上，受辐射对流的综合影响，大气顶正的辐射强迫决定了地气系统对黑碳气溶胶辐射强迫的响应，因此，大气和地面温度都有所升高。在从地面到海拔12 km范围内，包括北极在内的北半球大部分地区增温幅度高达0.6 55，58；全球尺度上的增温达0.3 0.4 59。但是，在局部地区由黑碳辐射强迫造成的地球表面变冷或变暖，将依赖于大气和地表如何耦合在一起的细节，因此，地球上的不同地区不论在符号上还是在数量上都会有不同的反应。美国前总统布什把Jacobson（20

28、01）在Science上发表的研究结果当做依据，认为京都议定书上只谈到了二氧化碳的排放，忽视了黑碳气溶胶所带来的温室效应，从而拒绝在京都议定书上签字，看来黑碳气溶胶所涉及的不仅仅是环境问题。 6.3 大气棕色云灰霾又称大气棕色云（Atmospheric brown clouds，简称ABCs），是一种由于大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10 km的空气普遍有浑浊现象60。大气棕色云是化石燃料燃烧和传统生物燃料燃烧形成的，由亚微米的黑碳气溶胶、硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶及飞灰等组成。科学家已经通过地面观测卫星数据等手段对大气棕色云有了较为广泛的认识61-63。大气棕色云中除

29、去黑碳气溶胶部分，剩余的部分成为非黑碳气溶胶。相对于黑碳气溶胶全球增温效应来说，非黑碳气溶胶所带来是降温效应62。非黑碳气溶胶反射更多的太阳辐射，增加行星反照率，在地表和大气顶产生负的辐射强迫，强迫估计值达-2.7和-2.3 Wm-2 55，62；其间接效应和黑碳相比，都是对降雨产生抑制作用，不同的是，非黑碳气溶胶作为云凝结核，在云底产生更多的云滴颗粒，但是，由于其有效直径变小，抑制了雨滴的形成。黑碳是通过吸收太阳辐射加热云层，加快了云滴蒸发，降低了云层的相对湿度，从而抑制降水的形成62，64。Ramanathan认为62，对空气中污染物的逐步控制对于未来气候变化有显著的作用。如果非黑碳气溶胶

30、的排放量得到控制，可使1850年以来的大气顶辐射强迫增加2.3 Wm-2 ，从而使系统的累积气温增加大约3 （IPCC）；如果不改变非黑碳气溶胶的排放量，通过控制黑碳气溶胶排放所带来的正辐射强迫的减少，将降低全球变暖和海冰消退的程度，并在一定程度上减缓温室效应的压力。7 结论黑碳气溶胶在大气气溶胶的气候效应中扮演着复杂而重要的角色，因此研究黑碳气溶胶的辐射强迫及其气候效应对区域或全球气候变化具有极其重要的意义，同时对保护大气环境和人体健康也具有积极作用。由于黑碳气溶胶的生命周期比较短，因此我们能够通过控制它的排放快速地达到减缓全球变暖的效果。在未来的研究中，我们认为如下几个方面是研究的重点：完

31、善的源排放数据的获取与分析；气溶胶表面的多相化学反应及其与其他气溶胶的混合状态的研究；黑碳气溶胶对冰川融化的影响及气候反馈；黑碳气溶胶的间接气候效应。通过观测数据分析和数值模拟相结合的方法尽可能减小黑碳气溶胶气候效应的不确定性。参考文献1Bond T C, Streets D G, Yarber K F, et al. A technology-based global inventory of black and organic carbon emissions from combustion J. J Geophys Res, 2004, 109 (14203).2Ito A, Penne

32、r J E. Historical emissions of carbonaceous aerosols from biomass and fossil fuel burning for the period 1870-2000 J. Global Biogeochem Cycles, 2005, 19, GB2028.3Bond T C, Bhardwaj E, Dong R, et al. Historical emissions of black and organic carbon aerosol from energy-related combustion, 1850-2000 J.

33、 Global Biogeochem Cycles, 2007, 21.4Hansen J, Sato M, Ruedy R, et al. Global warming in the twenty-first century: an alternative scenario J. 5张华, 马井会, 郑有飞. 黑碳气溶胶辐射强迫全球分布的模拟研究J. 大气科学, 2008, 32 (5): 1147-1158.6Ramanathan V, Carmichael G. Global and regional climate changes due to black carbon J. Natu

34、re, 2008, 1: 221-227.7Koepke P, Hess M, Schult I, et al.Global Aerosol Data Set. Report No. 243 of Max-Planck-Institut for Meteorologie, Hamburg, ISSN 0937-1060, 1997.8李杨, 曹军骥, 张小曳, 等. 2003年秋季西安大气中黑碳气溶胶的演化特征及其来源解析J. 气候与环境研究, 2005, 10 (2): 229-237.9郑安桥, 苏亚欣, 赵敬德. 黑碳气溶胶研究现状J. 能源环境保护, 2007, 21 (5): 4-9

35、.10Novakov T, Ramanathan V, Hansen J E, et al. Large historical changes of fossil-fuel black carbon aerosolsM. Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory, 2002, 1-17.11许黎, 王亚强, 陈振林, 等. 黑碳气溶胶研究进展: 排放、清除和浓度J. 地球科学进展, 2006, 21 (4): 352-360.12Koch D. Transport and direct radiative forcing of c

36、arbonaceous and sulfate aerosols in the GISS GCM.J. Geophys. Res., 2001, 106 (17): 2031120332.13Chung S H, Seinfeld J H. Global distribution and climate forcing of carbonaceous aerosols.J. Geophys. Res., 2002, 107 (19): 4407.14Roberts D L, Jones A. Climate sensitivity to black carbon aerosol from fo

37、ssil fuel combustion.J. Geophys. Res., 2004, 109.15Kristjánsson J E, Iversen T, Kirkevag A, et al. Response of the climate system to aerosol direct and indirect forcing: Role of cloud feedbacks.J. Geophys. Res., 2005, 110.16董真，黄世鸿，李子华. 相对湿度对大气气溶胶可见辐射吸收的影响J. 气象科学, 2000, 20 (4): 487493.17吴涧，符淙斌.

38、近五年来东亚春季黑碳气溶胶分布输送和辐射效应的模拟研究J. 大气科学, 2005, 29 (1): 111119.18延昊，矫梅燕，毕宝贵，等. 国内外气溶胶观测网络发展进展及相关科学计划J. 气象科学, 2006, 26 (1): 110-117.19刘菲，牛生杰. 北方沙尘气溶胶光学厚度和粒子谱的反演J. 南京气象学院报, 2006, 29 (6): 775-781.20罗云峰，吕达仁，周秀骥，等. 30年来我国大气气溶胶光学厚度平均分布特征分析J. 大气科学, 2002, 26 (6): 721-730.21刘新罡，吕达仁，肖稳安，等. 北京晴天紫外波段气溶胶光学厚度反演与分析J. 南京

39、气象学院学报, 2005, 28 (1): 51-57.22宗雪梅，邱金桓，王普才. 近10年中国16个台站大气气溶胶光学厚度的变化特征分析J. 气候与环境研究, 2005 ,10 (2): 201-208.23赵秀娟，陈长和，张武. 利用MODIS资料反演兰州地区气溶胶光学厚度J. 高原气象, 2005, 24 (1): 97-103.24顾宇丹，牛生杰. 贺兰山地区沙尘气溶胶瞬时谱分析及拟合J. 南京气象学院学报, 2006, 29 (4): 500-506.25张立盛，石广玉. 全球人为硫酸盐和烟尘气溶胶资料及其光学厚度的分布特征J. 气候与环境研究, 2000, 5 (1): 67-7

40、4.26秦大河，丁一汇，苏纪兰. 中国气候与环境演变(上)M. 北京:科学出社, 2005: 464-477.27白建辉，王庚辰. 黑碳气溶胶研究新进展J. 科学技术与工程, 2005, 5 (9): 587.28M Hess, P Koepke and I Schult. Optical properties of aerosols and clouds.The Software Package OPAC, 1998: 831-843.29Deepak A and H E Gerber (eds.). World Climate Programme,WCP-55.Report the exp

41、erts meeting on aerosols and their climatic effects. Geneva:WMO, 1983: 107.30Ogren J A, Charls R J. Elemental carbon in the atmosphere: cycle and lifetimeJ. Tellus, 1983, 35B: 242-254.31Sun X S, Peng P, Song J Z, et al. Sedimentary record of black carbon in the Pearl River estuary and adjacent north

42、ern South China SeaJ. Geochemistry, 2008, 23: 3464-3472.32Dai X, Boutton T W, Glaser B, et al. Black carbon in a temperate mixed-grass savannaJ. Soil Biology and Biochemistry, 2005, 37: 1879-1881.33Clarky D A, None J K. Soot in the Arctic snowpack: a cause for Perturbations in radiative transferJ. A

43、tmospheric Environment, 1985, 19 (12): 2045-2053.34Gustafsson, Geschwend P M. , The flux of black carbon to surface sediments on the New England continental shelfJ. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1998, 62: 465-472.35白建辉, 王庚辰. 黑碳气溶胶的研究新进展J. 科学技术与工程, 2005, 5 (9): 585-592.36章秋英, 牛生杰, 沈建国, 等. 半干旱区冬春季黑

44、碳气溶胶吸收特性的观测研究J. 中国沙漠, 2009, 29 (1): 183-188.37Liu L, Mishchenko M I, Menona S, et al. The effect of black carbon on scattering and absorption of solar radiation by cloud dropletsJ. Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 2002, 74: 195-204.38马井会, 郑有飞, 张华. 黑碳气溶胶光学厚度的全球分布及分析J. 气象

45、科学, 2007,27 (5): 549-556.39章澄昌, 周文贤. 大气气溶胶教程M. 北京: 气象出版社, 1995: 276-317.40李建云, 张杰, 田密. 中国地区黑碳气溶胶直接辐射效应的数值模拟研究J. 气象与减灾研究, 2009, 32 (1): 15-24.41Satheesh K S, Ramanathan V, et al. A model for the natural and anthropogenic aerosols over the tropical Indian Ocean derived from Indian Ocean Experiment dat

46、aJ. Journal of Geophysical Research, 1999, 104: 27, 421-427.42张华, 马井会, 郑有飞. 黑碳气溶胶辐射强迫全球分布的模拟研究J. 大气科学, 2008, 32 (5):1147-1158.43张杰, 张强, 郭铌, 等. 应用EOS-MODIS卫星资料反演西北干旱绿洲的地表反照率J. 大气科学, 2005, 29 (4): 510-517.44杨娟, 陈洪滨, 王开存, 等. 利用MODIS卫星资料分析北京地区地表反照率时空分布及变化特征J. 遥感技术与应用, 2006, 21 (5): 403-407.45郑安桥, 苏亚欣, 赵

47、敬德. 黑碳气溶胶研究现状J. 能源环境保护, 2007,21 (5): 4-9.46秦世广, 汤洁, 温玉璞. 黑碳气溶胶及其在气候变化研究中的意义J. 气象, 2001, 27 (11): 3-7.47Jacobson M Z, Strong radiative heating due to the mixing state of black carbon in atmospheric aerosolsJ. Nature, 2001: 695-697.48Jacobson M Z. Control of fossil-fuel particulate black carbon or org

48、anic matter, possibly the effective method of slowing global warmingJ. Journal of Geophysical Research, 2002, 107.49Flanner M G, Zender C S, Randerson J T, et al. Present-day forcing and response from black carbon in snowJ. Journal of Geophysical Research, 2007, 112.50Ramanathan V, Carmichael G. Glo

49、bal and regional climate changes due to black carbonJ. Nature, 2008: 221-227.51Haywood J M, Ramaswamy V. Global sensitivity studies of the direct radiative forcing due to anthropogenic sulfate and black carbon aerosolsJ. Journal of Geophysical Research, 1998, 103 (D6): 6043-6058.52Highwood E J, Kinn

50、ersley R P. When smoke gets in our eyes: the multiple impacts of atmospheric black carbon on climate, air quality and healthJ. Environment International, 2006, 32: 560-566.53Jacobson M Z. A physically-based treatment of elemental carbon optics: Implications for global direct forcing of aerosolsJ. Journal of Geophysical Research, 2000, 27 (2): 217-220.54IPCC. Climate Change 2007: The Physical Science Basis、Contribution of Working Group to