采用在线耦合大气化学-区域气候耦合模式RIEMS-Chem研究了华北地区冬季霾污染期间气溶胶的辐射反馈作用,定量分析气溶胶-气象相互作用对霾发展过程中主要物理和化学过程的贡献。研究选取3个典型冬季重霾个例进行集合分析(2013年1月8~15日,2014年2月20~26日,2016年12月15~22日)。模式结果与PM观测浓度的对比表明,考虑气溶胶辐射效应可以降低模式偏差16~21%。模式结果显示,霾污染期间,气溶胶辐射效应可以使京津冀地区平均近地面气温下降0.4~1.8°C (-14%~-60%),边界层高度降低30.9~183.6 m (-12%~-31%),PM近地面浓度增加37.7~61.1μg/m3(26%~47%);短波通量、气温、边界层高度的变化幅度与气溶胶光学厚度(AOD)和PM柱浓度成正比,但与PM近地面浓度不一致。集合过程分析的结果显示,在北京地区,霾污染增长阶段PM平均增长率为11.9μg/m/hr,气溶胶辐射反馈效应所起作用约占2.1~9.5μg/m/hr,其中化学生成过程贡献最大。对研究区域所有格点的PM浓度和相应ΔPM浓度(反馈导致的增量)进行线性拟合,发现PM-ΔPM之间具有好的线性关系(相关系数0.95~0.96),显示近地面PM浓度可以作为气溶胶辐射反馈强度的指标;根据上述拟合关系,发现当京津冀地区平均PM浓度超过75μg/m这一阈值时,辐射反馈作用对PM浓度的贡献将超过10%,但这一阈值随城市和具体霾过程有所变化。
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