李占清：气溶胶影响我国气候变化趋势

大气污染越来越受到人们的关注，但很多人并不知道，与环境问题密切相关的气溶胶与云和降水还存在千丝万缕的联系。

美国马里兰大学大气海洋系教授、国家千人计划专家、北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院“云、气溶胶及其气候效应”国家重大研究项目首席科学家李占清的研究正是针对气溶胶这种大气中的微小粒子。

自2004年以来，李占清带领团队在国内外开展许多相关实验研究。他的研究揭示了地面气溶胶浓度对云高和云厚的显著影响，以及由此产生的降水频次和降水强度的变化，即大气中颗粒物浓度增加，能够显著影响云的形成和发展及伴随的降水过程。在干燥地区或季节，颗粒物增加会抑制降水；在湿润地区或季节，颗粒物增加会增加降水和暴雨强度。

“气溶胶对地面和整层大气的总辐射收支影响并不是特别大，但对地面和大气分别所起的作用大。气溶胶通过散射和吸收使得到达地面的太阳能全天减少20瓦/平方米（白天减少40瓦/平方米）；受气溶胶影响，地面可明显降温。同时，大气吸收能量也很多。在这种情况下，大气变暖，地面变冷，使得大气变得更稳定，污染物更难排放，污染越来越严重，最后只能听天由命寄希望于冷空气暴发。”李占清解释说，“因此，由煤烟或植物燃烧所产生的黑炭气溶胶最不利于大气环境的改善。它们不仅自身构成严重污染，还将其他污染物‘劫持’在近地面边界层内，造成重度污染。”

李占清指出，在分析引起温度变化的原因时，要将气溶胶、温室气体、热岛效应以及天气过程或其他影响因素等区分出来很不容易。这也是全球变化研究的热点和难点。

气溶胶对降水影响也类似。“对我国而言，50年来降水趋势总体呈现出明显的‘南涝北旱’的大趋势。这样的趋势定性来讲，与气溶胶浓度的空间发布和时间变化可能引起的降水变化一致，气溶胶增加，在湿润地区降水的概率增大，但在干燥地区降水的概率减小。当然，一致并不一定说明它就是成因，更不能说是唯一原因。大气环流变化、全球变暖等许多气象因素可能对‘南涝北旱’的降水分布有影响，但是至少可以认为气溶胶是可以贡献到降水趋势中的。”值得注意的是，降水强度也在发生变化。近年来，小雨、毛毛雨在减少，但暴雨却呈现增多趋势。这与气溶胶浓度变化也有关系。“在我们的模式实验中发现，在污染比较严重的情况下，气溶胶对对流性降水和强降水影响非常显著，但对大范围系统性降水影响偏弱。总体而言，气溶胶对大范围降水总量影响未必很显著，但它改变降水的时空分布和强度分布，使得降水更趋极端，对水资源的有效利用不利。”

气溶胶还可能影响风、雷暴、雾、霾的长期变化趋势。在我国大部分平原地区，风速呈现明显减弱趋势，从20世纪60年代至今，平均风速减小高达30%到50%。李占清认为，“这可能与我国季风环流减弱及城市化有关，但与空气污染增加也有关。由于上述气溶胶的辐射效应，使得近地面边界层稳定度增加，风速减小。但在边界层以上的山区则相反，稳定度减小，风速增大。对此，除了气溶胶热力效应外，其他原因则不能解释邻近地区风速变化相左的现象。但应注意，这与气溶胶类型有关。上述现象主要是对吸收型（黑炭）气溶胶。非吸收型气溶胶（硫酸盐或硝酸盐等）同样会减小地面风速，对上层风速影响不大。风速的减小也是我国雾、霾天气增加的一个重要成因。”

李占清团队的研究表明，气溶胶还可能影响风暴和雷暴，而且不同类型气溶胶影响不一样。吸收型气溶胶稳定度增加不利于强对流的发生和发展。在关中平原地区，雷暴天气从20世纪60年代开始有明显减少趋势，雷暴日数已减少近半。但在我国东南地区，这种趋势相反。通过分析卫星的雷暴资料和地面的能见度资料，他们发现，污染增加，雷暴变强，云体变高。这与他们早先利用美国的观测资料发现的结果一致。此类现象在湿润地区和工业污染重的地区尤其明显，如我国的长三角和珠三角地区。（文/中国气象报记者 赵晓妮）