尘埃气溶胶通过增加散射辐射来提升中国的总初级生产力

《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》：Dust Aerosols Enhance China's Gross Primary Productivity by Increasing Diffuse Radiation

粉尘气溶胶通过改变地表太阳辐射（减少直接辐射8.2W/m2，增加散射辐射5.3W/m2）使中国陆地生态系统GPP年均增加0.11PgC/yr，占全国平均GPP的2%。西北地区影响显著且存在年际波动，研究强调气溶胶辐射效应在碳循环评估和气候模型中的重要性。

　　

摘要

尘埃气溶胶通过调节太阳辐射和影响陆地生态系统生产力，在地球的生物地球化学过程中发挥着关键作用。在中国，广阔的干旱和半干旱地区导致了大量的尘埃气溶胶排放，然而尘埃气溶胶对总初级生产力（GPP）的长期影响尚未得到充分量化。本研究结合了天气研究与预报模型（WRF-Chem）和联合英国陆地环境模拟器（JULES），以量化2000年至2020年间尘埃气溶胶辐射强迫对中国陆地生态系统GPP的影响。结果表明，尘埃气溶胶通过减少直射辐射和增强散射辐射显著改变了地表太阳辐射的组成。由于尘埃气溶胶的影响，年平均直射辐射减少了8.2 ± 0.2 W/m2，而散射辐射增加了5.3 ± 0.1 W/m2，导致总地表太阳辐射净减少了约2.9 W/m2。这些辐射变化使得GPP年均增加了约0.11 ± 0.024 Pg C/yr，占研究期间中国年均GPP（6.44 ± 0.18 Pg C/yr）的约2%。这种增强效应在尘埃气溶胶负荷较高的地区（如中国西北部）尤为明显，并且存在显著的年际变化。本研究强调了尘埃气溶胶与陆地生态系统之间的复杂相互作用，突出了在碳循环评估和气候模型中考虑气溶胶辐射效应的重要性。

通俗语言总结

在这项研究中，我们将WRF-Chem大气化学模型与JULES动态植被模型相结合，量化了2000年至2020年间尘埃气溶胶辐射效应对中国总初级生产力（GPP）的影响。结果表明，尘埃气溶胶通过减少直射辐射和增强散射辐射显著改变了地表太阳辐射的组成。具体而言，尘埃气溶胶导致年平均直射辐射减少了8.2 ± 0.2 W/m2，散射辐射增加了5.3 ± 0.1 W/m2，从而使总地表太阳辐射净减少了约2.9 W/m2。这些辐射变化使得GPP年均增加了约0.11 ± 0.024 Pg C/yr，占研究期间中国年均GPP（6.44 ± 0.18 Pg C/yr）的约2%。

要点

• 尘埃气溶胶通过减少直射辐射和增强散射辐射显著改变了地表太阳辐射
• 尘埃气溶胶导致直射辐射减少了8.2 W/m2，散射辐射增加了5.3 W/m2
• 辐射效应使GPP在研究期间增加了中国年均GPP的约2%