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气溶胶对云和降水影响的数值模拟研究（可编辑）
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气溶胶对区域云和降水影响的研究
本文以包括京津冀地区的中国华北地区为例，对该地区的气溶胶影响区域降水的现状及可能的机制进行深入探讨。随着人类活动的加剧，气溶胶的增加导致云凝结核(CCN)增加，从而对降水产生影响的结论已经得到一些观测的证实。但是，目前针对气溶胶对降水的影响程度，还没有以某中尺度范围为研究对象的观测证据：对气溶胶影响降水的重要环节--CCN，也由于观测的限制以及缺少系统性的观测实验，缺乏对其详细和全面的了解。
因此，本研究首先用长时间的降水和能见度地面观测资料，通过有严格检验的统计方法，证明在中尺度的空间范围中，气溶胶的增加会使局地降水减少，给出了气溶胶影响区域降水的实际证据。对地面观测资料分析表明，全年四个季节中，夏季气溶胶对降水有明显的抑制作用。原因可能是由于夏季多对流性降水以及该季节降水量占全年降水量较大引起的。然后，通过中尺度天气模式WRF模拟气溶胶对降水的影响情况和程度，用云滴数浓度(Nc)的变化来模拟降水的变化情况，以此来证明气溶胶可能对降水产生的影响。模拟个例选择了一次冷锋影响下包含对流性降水的降雨过程。选择的Thompson方案和WSM6方案模拟结果表明，Nc增加，各方案的模拟结果均使降水减小。由于冷锋降水对华北地区夏季降水有重要贡献，因此认为此次模拟结果间接证明了气溶胶增加，在气候效应上有抑制区域降水的作用。总的来说，模拟结果表明，气溶胶在夏季对降水的抑制作用和程度与上面历史观测数据的分析结果基本一致，证明了气溶胶在夏季对区域降水的抑制作用。
改进微物理模式需要关于气溶胶和CCN详细的参数化过程，利用系统的地面和飞机观测分析可以得到相应结果。本文利用地面及机载气溶胶和CCN观测设备，对华北地区气溶胶和CCN做了系统的观测，并统计了它们的垂直分布特性。结果表明，在一般条件下，气溶胶和CCN的浓度随高度呈e指数递减，气溶胶活化为CCN的活化率不随高度变化，它随云中的过饱和度(SS)的增长呈指数增加。分析了气溶胶的谱特征和日变化特征，建立了PM10质量浓度与PM2.5数浓度之间的参数化关系；得到了CCN不同过饱和度条件下、不同季节的日变化特点、活化谱拟合参数；根据飞机资料的探测方法和数据特点，选择了有垂直探测的不同下垫面作为研究地点，包括大陆性下垫面(石家庄、邯郸、邢台、唐山、衡水湖)、坝上(张家口、张北、康保)和渤海湾，对这些地点的气溶胶和CCN垂直分布函数的拟合参数进行了比较。最后，将地面观测和飞机观测资料相结合，总结了华北地区大陆性气溶胶和CCN的参数化模型：包括粒子的垂直分布方程；气溶胶活化为CCN的活化率随SS指数变化的规律。为模式中微物理过程的改进提供了重要的参数化依据。
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万方数据电子出版社气溶胶与东亚季风相互影响的研究进展
&&&&2015, Vol. 45 Issue (11):
吴国雄, 李占清, 符淙斌, 张小曳, ZHANG RenYi, 张人禾, 周天军, 李建平, 李剑东, 周德刚, 武亮, 周连童, 何编, 黄荣辉. 2015. 气溶胶与东亚季风相互影响的研究进展. 中国科学：地球科学, 45(11): &&
气溶胶与东亚季风相互影响的研究进展
吴国雄①* , 李占清②,⑥, 符淙斌③, 张小曳④, ZHANG RenYi⑤, 张人禾④, 周天军①,⑥, 李建平②,⑥, 李剑东①* , 周德刚①* , 武亮①, 周连童①, 何编①, 黄荣辉①* &&&&
① 中国科学院大气物理研究所, 北京 100029;② 北京师范大学全球变化研究院, 北京 100875;③ 南京大学大气科学学院, 南京 210093;④ 中国气象科学研究院, 北京 100081;⑤ Department of Atmospheric Sciences, Texas A & M University, Texas 77843, USA;⑥ 全球变化研究协同创新中心, 北京 100875
基金项目：中国科学院第33次科学与技术前沿论坛(编号:L)和国家重点基础研究发展计划项目(编号:)资助
通讯作者：吴国雄, E-mail: ;李剑东, E-mail: ;周德刚, E-mail: ;黄荣辉, E-mail:
摘要：中国科学院地学部在第33 次科学与技术前沿论坛对气溶胶与季风相互作用进行了深入讨论和评估.本文综述了在此次论坛上所报告的国际和中国气溶胶与东亚季风相互作用有关的研究进展.研究表明:(1) 东亚季风能影响气溶胶的输送,特别是可以为由气溶胶引起的持续性强 雾-霾天气过程的生成和发展提供适宜的大气环流背景场,东亚季风还在季节、年际、年代际等多时间尺度上影响气溶胶的输送和空间分布特征,季风区域的高水汽特征还可能影响气溶胶的光学及辐射效应;(2) 已有证据表明气溶胶对于中国部分区域云的物理特征和降水有明显影响,在东南沿海地区,增加气溶胶的含量可能会抑制轻型和中度降水,对强降水可能有强化作用,但是此问题极为复杂,值得深入研究;(3) 东亚夏季风活动的年际变化对中国区域气溶胶浓度和空间分布有明显影响,而且近几十年季风的减弱很可能利于区域气溶胶浓度增加.同时期,中国大气污染排放量的显著增加很可能减小了海陆温差和纬向差异,也不利于季风的增强.此外,文章对未来加强季风与气溶胶相互作用的研究给出了部分参考建议,还指出气溶胶对于东亚季风环流影响研究的不确定性.
气溶胶&&&&
相互作用&&&&
从20世纪80年代以来，全球气候变化不仅已成为世界各国政府和民众关心的重大科学和社会问题，而且是政府间气候变化外交谈判中的热点议题. 气候变化一方面受地球轨道参数、太阳活动、火山爆发、气候系统内部振荡等自然因子的影响，另一方面也日益受到温室气体、气溶胶和土地利用变化等人类活动的影响. 全球很多地区已经遭受气候变化引发的旱涝、严寒酷暑、极端降水频发等自然灾害，这不仅直接影响大众的生活，也影响到各国经济社会的可持续发展. 在气候变化的影响因子中，气溶胶在其中作用的不确定性最大，正受到越来越多的关注().
气溶胶是悬浮于大气中的固体和液体颗粒物的总称. 大气气溶胶来自直接排放(一次源)或者通过大气中的气-粒转化过程形成(二次源). 气溶胶的一次来源包括燃烧排放、扬尘以及植被排放，而其二次形成则包括涉及多相化学过程的成核与增长(; ; ). 一次和二次气溶胶在大气中还会经历物理与化学老化，参与云过程，以及进行长距离传输等(). 比如，大气中颗粒物很多成分源自化石燃料燃烧、汽车尾气排放和居民日常生活等人类活动.
研究已表明气溶胶会通过大气辐射、云物理和降水过程影响地球气候，是非常重要的气候强迫因子(). 气溶胶通过反射和吸收太阳辐射改变气候称之为气溶胶-辐射相互作用或直接气候效应(; )，气溶胶通过改变云的微物理特征和生命周期从而改变辐射和降水通称为气溶胶-云相互作用或间接气候效应(; ; ; ; ). 在云水含量一定的情况下，增加气溶胶粒子使云滴数量增多但云滴平均体积减小了，这会显著地减少有云地区到达地面的辐射，称为第一间接效应()，并且还能够抑制降水的形成从而延长云的生命期，导致更多的短波辐射被云反射掉，称为第二间接效应(; ). 例如，指出由于气溶胶的间接作用，东亚地区的气温日较差减少了0.7℃. 这些效应都可能通过大气环流的反馈作用而放大其影响程度. 要从观测资料中发现影响线索并通过数值模式的验证和理清具体的机理一直是本领域最棘手也是最热门的科学问题. 总体上，由于气溶胶的增加使云滴粒子体积减小而数目增多，从而抑制暖云降水的发展(; ); 另一方面，气溶胶推迟降水的发生会使得云向更高的高度发展，与此伴随的云粒子相态变化会释放潜热，进一步激发对流和云的垂直发展，产生更多的降水(; ; ; ; ). 气溶胶对云和降水的最终作用随具体的微物理、动力和热力等几方面情况而变化(; ).
自工业革命以来，人类活动已经产生了大量气溶胶，并在很大程度上改变了其成分和空间分布. 过去数十年来，中国和印度等发展中国家随着经济和人口的快速发展，人为气溶胶含量迅速增加. 近期观测显示(; )，中国东部区域气溶胶的浓度在全球仅次于南亚城市，而且一些主要人为源为主的气溶胶(例如，硫酸盐、有机碳、硝酸盐和黑碳等)占有很大比重. 高浓度的区域气溶胶不仅造成了严重的环境问题，直接威胁公众的健康，而且通过如前所述的与辐射和云的相互作用对大气环境、天气与气候产生不同程度的影响.
同时，中国所在的东亚是一个主要季风气候区，温度、降水和大气环流等气候特征具有明显的季节变化特征，其不同时间尺度的变化直接关系到区域的降水和温度变化，是长期以来全球气候变化研究的关键区域. 事实上，水汽和云滴等大气物质的输送亦会受季风环流的直接影响. 由此，气溶胶的生成、排放和输送等过程也会受大气环流因子的影响，其时间变化特征显著地受季风环流变化的影响. 正因为如此，气溶胶与东亚季风相互作用研究已成为当前大气环境和气候变化研究的热点问题，引起学术界广泛关注.
为此，中国科学院地学部在第33次科学与技术前沿论坛对气溶胶与季风相互作用研究进行了回顾和总结. 气溶胶与季风两者相互作用的气候效应有较长期的研究历史，已有的许多研究对有些问题比文中内容要深入和广泛. 本文着眼于当前中国气溶胶环境污染及气候影响问题的重要性和紧迫性，主要侧重于回顾气溶胶与东亚季风区天气和气候相互作用方面的研究. 需要指出的是，此文并不是一个关于这方面研究的全面综述，而主要围绕研讨会的报告和讨论总结，希望能为国家有关部门制定环境和气候长期科学研究规划提供有益参考.
1 中国区域的气溶胶和季风气候特征
与温室气体长效和空间分布相对均匀的特征有所不同，对流层气溶胶在大气中的存留时间短，具有很强的区域分布和时间变化特征. 中国是世界上人口最多国家，人类活动导致的气溶胶分布面积在北半球也是最大的，过去30多年经济发展速度虽然居于世界前列，但也给区域环境和自然资源带来巨大压力. 中国很多地区的能源消耗目前仍以燃煤为主，加之北方冬季供暖影响，由此会产生大量的硫酸盐、硝酸盐、有机碳和黑碳气溶胶排放(). 在中国东部大范围的农业生产活动也会带来以氨气为主的气溶胶前体物排放. 另外，中亚干旱区(包括中国西北干旱区)的很多沙漠源区通过矿物质的向下游地区输送，引起中国东部的矿物气溶胶(如沙尘)在气溶胶中占有很大比重(，). 上述工农业生产的和自然产生的气溶胶共同制约中国 气溶胶，影响包括中国区域在内的东亚区域环境和气候.
为研究中国气溶胶及其气候效应，中国已进行了多次大型科学试验与研究计划. 2001年中国气溶胶网络化观测就与国际ACE-Asia计划连接开展了气溶胶及其气候影响的观测试验(，). 年先后开展了两次东亚地区气溶胶观测及区域气候影响国际合作试验(EAST-AIRE)(，，)，并和目前已建立的网站观测计划协调一致. 已陆续建立的观测网站包括: 中国科学院的中国地区太阳分光观测网(CSHNET)(; )，中国气象局大气成分观测网(CAWNET)(，; )，以及气溶胶地基遥感观测网(CARSNET)()和用于气溶胶综合观测的全国站网; 同时还在一些有代表性的区域站点(如北京、香河、太湖、榆中等)建立了运行至今的气溶胶、云和辐射大气综合观测站(; ; ). 另一方面，已经有数个完成或在研的与气溶胶密切相关的国家重点基础研究发展计划项目，如: “中国大气气溶胶及其气候效应”、“气溶胶-云-辐射反馈过程及其与亚洲季风相互作用的研究”、“云、气溶胶气候效应的观测与模拟研究”、“大气污染物的理化特征及其与气候系统相互作用”、“年代际尺度上全球和中国大气成分与气候的变化及其相互作用”和“中国东部沿海城市带的气候效应及其对策研究”等. 很多开展的国家科研计划和地区科研计划都有关于气溶胶观测及区域气候影响的专题部分，例如，2013年批复的国家自然科学基金项目中以“气溶胶”为题目关键字的多达40项. 这充分表明当前气溶胶研究已成为中国气候相关领域的热点方向.
通过这些综合试验和站点观测，中国科学家已经获取了大量与气溶胶有关的综合观测数据，为研究气溶胶的气候效应奠定了良好的观测基础. 基于这些实测基础，中国气溶胶化学成分及其时空分布特征被陆续揭示出来. 中国东部一些大城市的部分气溶胶质量浓度在全球仅次于南亚城市，在中国PM10质量(空气动力学等效直径不超过10 mm的粒子总质量)浓度中矿物气溶胶(~35%)，硫酸盐(~16%)和有机碳(~15%)的浓度均很高(图 1)，具有相应的散射-冷却效应，有同等效应的硝酸盐和铵类气溶胶也分别占到约7%和5%，且具有相对较高的浓度水平，黑碳占约3.5%(). 值得注意的是中国有机碳气溶胶在碳气溶胶中占比明显高于欧美区域，其中二次有机碳在中国城市和城郊分别约占55%和60%(，). 除矿物质气溶胶而外，中国华北、长三角和珠三角区域大城市各类气溶胶化学成分(硫酸盐、硝酸盐和碳类等)的质量浓度水平有相近的特点(; ). 中国区域高浓度的气溶胶分布已经在卫星反演的光学厚度上面有明显体现. 近期卫星观测分析()表明，中国受人类活动影响的气溶胶光学厚度大值区主要分布于华北平原、四川盆地、华中、长三角和珠三角地区，而且春夏季华北和长江中下游区域的气溶胶光学厚度强于其他地区; 此外，中国东部区域的气溶胶光学厚度明显强于欧美区域()，这与前文所述的质量浓度分布特点相一致. 卫星气溶胶反演()资料分析()还表明: 在华北平原，卫星反演的气溶胶层厚度可以达到2~3 km，其中受城市和工业活动影响的细粒子气溶胶占有相当高的比率. 同时，高浓度的人为源气溶胶也是造成近年来中国东部城市雾-霾天气的重要原因(; )，需要特别关注.
气溶胶不仅在成分和空间分布方面有明显区域特征，而且其化学与微物理特性由于受排放源和大气环境的影响也具有很强的局地性. 以拥有京津特大城市和密集区工业的华北为例，该区域70%的气溶胶与两种或三种其他来源气溶胶存在内混合现象()，经混合后气溶胶潮解点提前，但其吸湿增长能力变小().
图 1 中国大气气溶胶各种化学成分浓度
东亚季风系统不仅仅是一个东亚上空随季节有明显变化的环流系统，也是一个受海洋、陆面、冰雪和高原影响的区域气候系统(; )，很多自然和人为因子都会对其产生影响. 东亚季风区是世界上气候最为脆弱的区域之一，旱涝、严寒酷暑、极端降水等自然灾害频发，不仅给东亚地区的人民生命财产及社会发展带来了严重影响，如每年造成中国约200×108 kg的粮食损失和2000亿元以上的经济损失()，还带来了一系列的社会环境问题. 这是与气候变化的影响分不开的，其中，东亚地区的气溶胶变化是影响气候变化的重要因子之一，为此，气溶胶的变化及其对东亚季风气候的影响正受到越来越多的关注.
2 气溶胶对东亚区域天气和气候的影响
气溶胶的分布具有很强的区域性，目前已有不少研究探讨气溶胶对于亚洲季风气候的影响，特别是对于南亚区域的影响(; ). 但由于东亚季风气候的影响因子极为复杂，当前气候模式对于东亚区域长期气候变化的模拟仍存在很多困难. 因此，气溶胶对于东亚气候影响的研究更多集中于观测定量分析和基于气候模式的数值模拟研究(; ; ; ; )，尚无非常明确的结论. 鉴于目前量化气溶胶对于东亚天气和气候的影响仍具有很大挑战性，这里从天气和气候两个方面简要回顾有关研究，特别是部分获得较广泛认同的结果.
2.1 气溶胶对局地天气系统的影响
已有一些观测研究表明: 在常年受气溶胶污染的区域，云和降水与大气气溶胶浓度有密切的相关关系. 利用美国南部大平原(South Great Plains，SGP)长期的气溶胶和云观测数据研究了各种天气条件下气溶胶对云和降水的影响，结果表明: 在湿润地区或季节，气溶胶浓度增加会使得云发展更为深厚，降水频率和强度都有显著增加，增大洪涝发生的概率; 相反，在干燥的季节或地区，气溶胶则会抑制云发展，减小降水，增加旱灾发生的概率(图 2和3). 利用全球卫星资料，进一步发现上述现象不局限于SGP地区，还适用于全球其他区域，尤其是热带地区，发展深厚的混合云，其云顶温度和气溶胶含量有显著的负相关关系; 而水云云顶温度和气溶胶浓度没有显著关系. 通过长江三角洲地区月份的地基观测和区域模式研究指出: 污染气溶胶会明显减少地表入射太阳辐射、地表感热和温度，进而影响局地短期降水过程，对区域天气系统有重要影响. 另外，气溶胶的直接与间接效应对云以及降水过程还会产生相反的影响().
图 2 气溶胶对四季平均(a)和夏季(b)云厚的影响
图 3 气溶胶对不同含水量的云的降水频率(a)以及降水量(b)的不同影响
此外，近期的一些观测研究表明，增多的气溶胶对中国部分区域云物理特性和雷暴天气也有所影响. 利用地面气象站的长期观测资料，分析了中国西北陕西地区气溶胶对降水和雷暴的影响，结果表明气溶胶的微物理效应会显著减少地形云降水，而且气溶胶对平原地区弱降水的抑制作用还随着气溶胶浓度的升高而增大，雷暴出现的频率在关中平原地区随着污染浓度的增加而变少. 但是，气溶胶在东南地区呈现相反的影响: 即随着污染浓度的增加而地形云降水变多(). 这些截然不同的变化趋势可能与气溶胶类型有关，在西北，矿物和黑碳气溶胶浓度要明显高于东南地区，因此，在西北气溶胶的辐射、热力效应占主导，但在东南地区相反，气溶胶由云反照率效应引发的增强深对流云效应占主导. 还发现地面温度的降低造成低层大气稳定性的增加，由此引起了气温及对流活动频率的变化，表现为较清净的高山站和污染程度较高的平原站在风速和雷暴等强对流活动方面的长期变化趋势的差异(图 4). 需要指出，西安-华山一带也属于夏季风影响的边缘地带.
图 4 夏季华县和华山的温差变化趋势(a)、西安和华山的风速变化趋势(b)、华山风速与能见度的相关关系(c)及西安雷暴日变化在不同阶段的变化趋势(d)
(a)红色代表日最高气温，蓝色代表日最低气温，黑色代表气温日较差; 修改自
在部分气溶胶重污染地区，局地云物理过程、降水及闪电活动也可能受其影响. 基于中国珠江三角洲地区年7年的降水、闪电和能见度资料分析()，结果表明，强降雨(日均降水大于25 mm)的累计量以及闪电发生频率与同期能见度成反相关联，珠江三角洲地区气溶胶光学厚度与闪电发生的分布也具有显著的一致性. 利用天气模式WRF模拟了珠江三角洲地区2009年3月的一次中尺度强对流系统，模拟结果表明，降水和闪电潜势指数在有气溶胶污染情形下分别增强了16%和50%，气溶胶含量增加会抑制轻型和中度降水，但是对强降水有强化作用(图 5)，有气溶胶污染条件更有利于强化对流天气发生().
图 5 CR-WRF模拟的不同污染情形下的降水概览分布
深蓝色代表污染大气，红色代表清洁大气. 修改自
2.2 气溶胶对区域气候特征的影响
从20世纪60年代至20世纪末，中国区域地面入射太阳辐射总体下降明显(; )，但云量变化不明显(). 估算的近年来中国区域年均大气层顶、地面及大气中的气溶胶辐射强迫值分别是0.4，-15和15 W m−2，由此可认为中国区域太阳辐射变化很可能是大气气溶胶的增加引起的. 这也从中国温度变化的趋势可得到部分印证，温度在中国整体呈上升趋势，但在东部污染较重地区，增温幅度略小. 在中国，如此强的大气和地面的气溶胶辐射强迫可以显著改变大气稳定度和大气环流，这个推测通过大气环流模式的模拟得到证实(): 中国气溶胶的辐射效应对东亚大气环流、气压、温度、湿度和雾产生一系列影响(图 6). 针对热带及中纬度等不同气候区的观测分析和云分辨模式的长期模拟结果，发现传统的气溶胶增强深对流云发展的理论不能完全解释气溶胶的贡献. 为此，他们提出了一个能够更完整地解释新的观测与模拟结果的新理论: 气溶胶的微物理作用和由气溶胶热力效应的共同影响控制了云的发展，使云在云量、云顶高度和云厚等方面有系统性的增加(图 7). 模拟结果显示气溶胶的总间接效应对于大气而言为3~5 W m−2，对于地面而言为-5~-8 W m−2. 与模式模拟结果相对应，地面温度的长期变化趋势也表现为显著降低，而且这一变化与污染程度有密切关系. 的数值试验即表明: 气溶胶的增加对中国东部夏季变冷有直接贡献. 过去数十年中国的降水也有明显的变化趋势，空间上在东部人口稠密和工农业发达地区表现出明显的“南涝北旱”; 时间上也有明显的“小雨变少，暴雨变多”的趋势. 这些变化的成因可能由多种因素造成，其中可能也与复杂的气溶胶和云的相互作用(; )有关联. 如果这些气候变化与气溶胶有关，将对中国水资源利用和社会经济可持续发展等产生重要影响.
图 6 过去30年(年)中国雾发生率(a)及其变化(c)、风(b)和冷空气爆发(d)的变化趋势
图 7 基于资料和高分辨率模式分析提出的大气污染物影响强风暴系统发展的新理论
红点表示云滴，浅蓝色点表示雨滴，蓝色的标记表示冰晶. 在污染环境中，对流核使得云中出现更多更小粒径的水凝物，导致云伸展得更大，层云(砧状云)消散更慢(冰晶的粒径越小，降落速度越慢); 因此，在风暴成熟阶段的云量更大，云顶更高，且变得更厚. 图取自
2.3 气溶胶对东亚季风和全球大气环流的影响
气溶胶对气候及大气环流有重要影响，这已被大量研究所证实，其对于东亚季风的云物理、温度和降水气候平均态及其长期变化影响的有关研究也在逐步展开.
气溶胶对东亚区域的特定影响与本地区的气溶胶特性、天气、气候、地形等密切相关，但这些影响很多受大气环流背景制约，即与季风有关. 夏季风暖湿，强的地面热通量和湿潜能有利于产生强对流，在强对流活跃的夏季，气溶胶很可能会“推波助澜”地增强对流和降水(，); 而冬季风恰好相反，气溶胶则会抑制对流和降水. 制约气溶胶气候效应的另一因素是风切变，弱风切变有利于增强气溶胶效应，反之亦然. 风切变也可能受季风影响，同时这两个因素还有可能产生如下所述的反馈效应: 气溶胶减弱近地面风速，但上层风速所受影响很小，结果造成风切变加强，强对流发展由此受到气溶胶抑制，这样也不利于气溶胶从地面到高层的传输和扩散，气溶胶效应(包括辐射效应和微物理效应)进一步加剧，风切变随之进一步加大，更不利于强对流产生等连锁反应().
诸多研究表明，东亚夏季风环流自20世纪70年代末到20世纪末期间减弱，使得中国东部降水出现“南涝北旱”的异常型(; ; ; ; ; ). 研究认为，黑碳等人为气溶胶排放增加对这种异常型有贡献; 然而，指出，黑碳气溶胶对印度季风的影响比较显著，对于东亚季风的影响相对较弱，观测的东亚季风变化主要源自内部变率. ，)研究也认为，东亚夏季风环流的减弱，可能主要受来自与太平洋年代际变率(PDO)位相转换相联系的热带大洋增暖的影响: 如图 8(a)和(b)所示，无论东亚夏季风环流指数的变化，还是华北降水的变化，都和PDO的位相转换存在密切联系. 对应东亚夏季风环流的减弱，中国东部降水呈现出“南涝北旱”的特征(图 8(c)). 此外，利用观测的SST变化驱动大气环流模式，合理地再现了东亚夏季风环流的减弱特征，并且东亚夏季风环流的这种减弱响应主要受与PDO正位相对应的热带大洋海温的增暖驱动(图 9(a)~(c)); 同时，数值试验结果也显示各种气溶胶的综合作用令夏季风环流有微弱的增强，而不是减弱(图 9(d))，这与基于LASG/IAP AGCM的气溶胶影响试验结果一致，但都与利用全球气候模式研究发现黑碳气溶胶增加有助于中国夏季南涝北旱气候异常的结果有所不同. 一个可能的原因是Menon等的模拟是基于一个重要假定: 中国境内的气溶胶都是强吸收型(气溶胶单散射反射率0.85)，但根据卫星和地面观测推算，中国的气溶胶吸收特性有很强的时空变化. 平均而言，气溶胶的吸收特性比他们假定的明显弱(全国平均气溶胶单散射反射率为0.90)()，根据他们的敏感性试验，如果气溶胶单散射反射率提高到0.90，模式就不能模拟出“南涝北旱”的现象. 的数值模拟研究就显示，硫酸盐、有机碳和黑碳的综合直接气候效应没有贡献中国的南涝北旱; 并且，利用更新的排放资料和耦合有气溶胶过程的气候模式研究进一步证实了上述结果.
图 8 东亚夏季风环流的减弱及与太平洋年代际变率(PDO)位相转换的关系
(a)基于NCEP/NCAR再分析资料的标准化的7月份东亚夏季风环流指数(柱状图，采用的定义); 绿线是PDO指数();(b)标准化的华北(35°~43°N，110°~122°E)区域内23个台站的7月份平均降水量(柱状图); 绿线是PDO指数();(c)年7月降水的线性趋势(单位mm a-1)，绿色的方格代表华北区域(35°~43°N，110°~122°E). 修改自
图 9 不同再分析资料再现的和在不同驱动下模拟的东亚夏季风环流变化
(a)基于NCEP/NCAR再分析资料的东亚夏季风环流指数(柱状图)及其线性趋势(点线);(b)基于ERA-40的东亚夏季风环流指数;(c)全球历史海温驱动下CAM3模式模拟的东亚夏季风环流指数;(d)大气成分(温室气体和气溶胶)驱动下CAM3模拟的东亚夏季风指数. 东亚夏季风指数被定义为20°~40°N和110°~140°E范围内850和200 hPa纬向风切变的标准化序列. 该图表明东亚夏季风环流的减弱主要受与PDO相联系的海温异常驱动. 图修改自
此外，和认为当今气溶胶的增加减弱了东亚季风并抑制中国北纬30°左右区域对流发展(图 10)，有助于区域大气稳定度增强. 的气候模拟结果表明，人为气溶胶会抑制中国华北降水. 利用最新的CMIP5模式结果与气候资料，比较了自然强迫(太阳活动和火山活动)和人为强迫(温室气体和气溶胶)对东亚夏季风年代际变化的影响. 观测中的年的东亚夏季风的减弱在全强迫试验中可以部分再现，但是响应的强度要远远弱于观测; 并且尽管季风环流的变化呈减弱趋势，但是模式难以模拟出“南涝北旱”的降水距平型(图 11(a)和(b)). 分析不同的强迫试验发现，气溶胶对低层环流的减弱起着主要作用，而温室气体有利于低层环流的增强(图 11(d)和(f)). 由于东亚地区人为污染较为严重，使得气溶胶引起的地表冷却最为严重，这样就会导致海陆温差减弱和华北高压异常，从而使得东亚夏季风低层环流减弱(图 12). 类似的气候模式模拟结果也显示，东亚冬季寒潮爆发次数的减少和西北盛行风风速的减弱也与气溶胶的增加有关().
图 10 模拟的气溶胶变化对东亚夏季地表风场的影响
(a)2000年气溶胶增加时的模拟(修改自)，(b)未来RCP4.5情景下年的气溶胶减少时的模拟(修改自Wang等(2015)1))
1)Wang Z L，Zhang H，Zhang X Y. 2015. Projected response of East Asian summer monsoon to future reductions in emissions of anthropogenic aerosols and their precursors. Clim Dyn，accepted
图 11 观测和不同外强迫试验中年夏季海平面气压(填色; 单位: hPa(44 a)-1)和850 hPa风场(矢量; 单位: m s-1(44 a)-1)的线性趋势
(a)观测，(b)全强迫试验，(c)人为强迫试验，(d)温室气体强迫试验，(e)自然强迫试验，(f)气溶胶强迫试验. 图(a)和(b)中的绿色方框代表华北地区(32°~42°N，105°~122°E). 打点区域表示降水趋势通过了90%的显著性检验. 数值模拟试验是CMIP5的17个耦合模式的集合结果. 图修改自
图 12 中国东部年夏季地表气温线性趋势和华北地区的海平面气压趋势的散点图分布(a)及观测和不同外强迫试验中中国东部地区地表气温趋势(b)
(a)中国东部(28°~38°N，105°~122°E)，华北地区(32°~42°N，105°~122°E);(b)东亚夏季风区(0°~50°N，90°~160°E)平均地表气温趋势已经被扣除. 数值模拟试验是CMIP5的17个耦合模式的集合结果. 修改自
由以上不尽相同的研究结论可见，气溶胶对于东亚季风环流的影响研究还有很大不确定性，未来研究有待明确不同种类气溶胶的影响异同，并克服模式自身不确定性对科学结论的影响.
此外，东亚区域气溶胶引起的空气污染不仅能够有效地影响局部的天气系统，也能够通过长尺度的输送与下风向的对流云系统耦合，从而影响到太平洋上的风暴系统的发展(; ). 等结合嵌套有云分辨率模式的全球气候模式与观测资料，认为亚洲(包括东亚)区域污染物的输送能够增强冬季中纬度太平洋风暴系统，对于全球大气环流和气候可能有深远影响.
气溶胶排放影响东亚气候的另外一个重要途径是通过海洋的反馈作用. 例如，印度洋在过去50年的持续增暖，被证明与东亚季风系统的重要成员—西北太平洋副热带高压的年代际西伸直接相关(); 而印度洋的增暖，则受到人为气溶胶排放的直接影响，它显著抵消了温室气体增加所引起的表面海温的增暖幅度，并且这种作用可能主要通过气溶胶的间接效应实现(; ).
3 东亚季风对气溶胶的影响
气象条件会显著影响局地气溶胶的形成、分布、维持与变化，东亚季风环流强弱变化则会直接影响大范围气溶胶的输送和存留时间.
3.1 冬季风环流对气溶胶分布的影响
高含量的气溶胶已经给中国带来了严重的雾-霾污染问题，而且随着过去数十年气溶胶排放的增加，和20世纪70，80年代相比，中国很多地区进入2000年之后霾出现日数明显增多(). 有研究分析了1980年代以来中国霾在中国东部不同区域日益严重导致的能见度下降与气溶胶及其前体气体的排放、人口密度等的联系，指出人类活动导致的排放增加主导了中国东部地区霾的日益频发(). 但是除了与增强的气溶胶排放有关外，中国霾日益严重的显现还可能与同期东亚季风环流的变化有紧密联系.
近年来华北地区冬季重雾-霾事件都与弱的冬季风环流有关. 和的观测分析表明，强的局地气溶胶通过减弱入射地表太阳辐射，会增强区域大气层结稳定度，有利于气溶胶不断积聚、凝结和增长，而弱的东亚冬季风非常不利于华北局地气溶胶的向外输送，直接导致华北地区强雾-霾天气的持续. 诊断分析了2013年1月发生在中国东部的大范围持续性强雾-霾天气过程，其结果表明，2013年1月中国东部的东亚冬季风明显偏弱，而区域内对流层中低层出现异常南风，加强了水汽向中国东部地区的输送，为雾-霾天气的发生提供了有利的水汽条件; 此外，与弱东亚冬季风相联系的高空西风急流的减弱，使得水平风垂直切变变小，减弱了天气尺度扰动的发展和大气的垂直混合，造成大气更加稳定，同时，对流层中低层的异常南风减弱了雾-霾向区域外的输送，这些季风环流异常有利于雾-霾天气在中国东部较大区域内的维持和发展. 利用年中国冬季雾-霾天气的长期观测资料，发现中国中东部冬季雾-霾天气明显的年际变化与东亚冬季风存在显著的联系，指出东亚冬季风的年际变化是造成中国中东部冬季雾-霾天气年际变化的重要原因，弱(强)东亚冬季风导致更多(少)的雾-霾天气. 气溶胶增加也可改变大气的热力结构，经过动力响应会影响大气环流. 的工作继续表明，在当前气溶胶排放条件下，年冬季适宜的大气环流条件是导致华北严重雾-霾的主要原因. 同时，利用观测资料分析了北京2013年典型雾-霾时段有机气溶胶的演变过程，发现风速和风向等气象条件是控制局地雾-霾事件周期性变化的关键因素，而冬季的西北风和东北风对于华北污染区清除有直接贡献. 上述工作表明，冬季风对于局地气溶胶的输送、持续和清除等过程具有重要影响.
另外，沙尘也是影响中国的重要灾害性天气之一. 研究显示，东亚近地面的冬季风强度的异常对后期春季沙尘频次和日数有重要影响，并且，沙尘的区域输送受东亚冬季风的控制(; )，并在沙尘出现后减弱海陆热力差异反馈使沙尘暴平息(). 当沙尘能够被输送到太平洋等地区之后，沙尘已被扬起至自由对流层，并在西风的携带下输送，这种穿越太平洋的跨洲输送模式与全球尺度的大气环流变化密切相关().
3.2 夏季风气候对气溶胶的影响
东亚季风作为气候系统的重要组成对气溶胶有重要影响，尤其是影响其大范围的输送和分布特征，伴随季风产生的水汽输送亦会对气溶胶气候效应有所影响.
研究认为，亚洲夏季风会对中国气溶胶分布有所影响. 通过模式和资料分析发现，在地表排放相近的情况下，弱夏季风年，气溶胶大气柱浓度和光学厚度高值区分布偏于中国南部，而之后的强季风年，分布位置则会扩展到中国北方. 东亚季风还会伴随强的水汽输送，增强夏季中国东部区域的大气湿度. ，)的模拟研究认为: 东亚地区相对于欧美地区较强的夏季对流层水汽有助于增强吸湿性气溶胶(如硫酸盐)的吸湿增长，进而会增强其光学厚度和对应的直接辐射强迫，表明东亚的气溶胶辐射效应不仅与气溶胶含量有关，还与区域内的水汽特征紧密联系在一起.
此外，季风对气溶胶的影响表现在季节、年际、年代际等多时间尺度上，这方面的研究尚在起步阶段. 利用全球三维大气化学传输模式(GEOS-Chem)，研究了亚洲夏季风不同系统和夏季风强弱对东亚气溶胶浓度的季节和年际变化的影响. 他们的研究结果表明: 季风的季节变化对气溶胶浓度的季节变化有重要作用，夏季风对气溶胶浓度的影响大于气溶胶季节排放变化的影响，导致东亚地区气溶胶浓度呈现冬季高、夏季低的特征，这是中国东部和美国东部两个地区气溶胶浓度季节变化正好相反的原因. 同时指出: 东亚夏季风与中国东部气溶胶呈反相年际变化，在弱夏季风年(1998年)气溶胶浓度比强夏季风年(2002年)显著偏高，且与季风风场有关的气溶胶通量输送比季风降水导致的气溶胶湿沉降的作用强. 的研究表明: 在春季中国东部地区700 hPa以上大气中有约50%~70%的有机碳是源于南亚地区大量生物质燃烧引起的有机碳排放，伴随着南亚夏季风的输送作用，南亚近地面大量的污染物向上输送到大气中高层，并在环流的作用下除了影响中国东部地区以外，甚至会影响到北美地区(，).
对于中国近几十年来气溶胶浓度的增加，前人的研究常归咎于经济高速发展带来的人为排放的增加，但近期研究发现季风的年代际变化对气溶胶浓度也有显著影响. 利用大气化学传输模式GEOS-Chem模拟研究证实，近几十年来中国东部地区较高的气溶胶浓度，部分是由东亚夏季风年代际减弱所导致的. 他们的结果表明: 在过去60年间即使人为排放不增加的情况下，由于东亚夏季风的年代际减弱所导致的弱东亚夏季风年中国东部地区气溶胶的浓度也要较强东亚夏季风年高出约20%(图 13). 可见，近几十年东亚夏季风的减弱对中国区域气溶胶浓度的增加有贡献，这为重新认识中国区域的高气溶胶浓度特征提供了一个新的视角().
图 13 东亚夏季风指数标准化时间序列与模拟的年中国东部地区夏季平均的近地面PM2.5浓度
绿色柱状图表示用NCEP/NCAR再分析资料计算的年的东亚夏季风指数(EASMI-NCEP); 红色柱状图表示用GEOS-4再分析资料计算的年的东亚夏季风指数(EASMI-GEOS); 虚线表示东亚夏季指数的9年滤波曲线. 由图可见，中国东部地区(110°~125°E，28°~45°N)夏季平均气溶胶浓度与东亚夏季风强度呈现显著的反位相变化(相关系数为-0.65，通过了95%显著性检验). 修改自
4 应对措施和进一步研究建议
综上所述，季风与空气污染(气溶胶)相互作用是目前大气科学和全球气候变化研究中的一个重大前沿科学问题. 污染物向大气中的排放无疑是产生大气污染的前提，但大气污染的形成区域以及污染的程度与气象条件密切相关(). 季风与气溶胶之间存在强的相互作用，但由于观测资料和模式发展的限制，目前对空气污染(气溶胶)-亚洲季风气候相互作用的认识还存在较大不确定性. 要减少这种不确定性必须开展进一步的研究.
(1)要深入了解气溶胶的物理化学特性及生成过程. 尤其包括气溶胶的生长以及转化，气溶胶的光学性质，以及其作为云凝结核(CCN)和冰核(IN)的属性特征. 基于2013年1月中国东部持续性强雾-霾天气的研究，提出了从气象角度应对雾-霾天气的一些对策: 根据天气预报的结果开展雾-霾预报; 制定区域大气污染控制方案时要充分考虑气象预报结果，以提高大气污染控制的科学性和有效性. 目前还比较缺乏对东亚各类气溶胶的物理/化学性质及它们对云-辐射影响的长时间观测和试验数据，尤其是综合观测试验. 为此，需要进一步加强季风区各类气溶胶物理/化学过程的基础研究(观测和试验研究). 建议在中国加强大气气溶胶-云-辐射等大气气象要素的地基、飞机、遥感大型集成观测试验: 1)综合利用主被动遥感技术和采样分析技术手段，获得典型地区气溶胶物理、光学及化学特性、云凝结核特性、云滴谱及时空匹配的大气环境参数综合数据集. 2)不同类型的气溶胶转化为云凝结核的机理、气溶胶的吸湿性增长、成核能力和速率; 气溶胶谱分布廓线的多波长激光雷达系统和气球采样观测系统，云底气溶胶浓度及尺度谱; 发展适用于中国地区的气溶胶谱分布和云凝结核谱的参数化方案，改进气候模式. 3)开发各种尖端观测方法(包括地面遥感、卫星遥感，飞机观测和系留气球)，并结合历史资料，得到中国云宏微观特征的数据资料，包括云量、云顶高度(温度、气压)、云的分层结构、云底高度、云粒子的相态、云水含量、过冷水含量、云水光学厚度、云滴有效半径等参数.
(2)加强季风与气溶胶相互作用的数值模拟研究. 尽管当前关于季风与气溶胶相互作用大部分结果主要基于数值模拟，然而，不同结果之间有很大差异、乃至存在彼此矛盾之处. 模式自身的不确定性也是研究重点之一，因为不同的模式对温室气体和气溶胶等外强迫的响应彼此存在差异，特别是在对气溶胶所有间接气候效应考虑的完整程度、气溶胶-云-气候相互作用双向耦合的模拟能力等方面，模式间的差异很大，直接影响到模拟结果的可信度. 因此，需要加强季风与气溶胶相互作用的数值模拟研究，完善气候模式与大气化学模式的耦合以及气溶胶过程，特别是要加强东亚季风气候与气溶胶等空气污染相互作用的双向耦合模拟试验. 此外，模式研发工作需要兼顾不同尺度、不同精细度，包括空间尺度为米量级的大涡模式、公里级的云解析模式、局地的单柱模式，到全球气候模式.
(3)加强大气物理-大气化学-季风气候动力学之间的(综合或者交叉)研究. 未来需要进一步加强利用包括气溶胶间接、直接和半直接效应的全球和区域气候模式，开展对于过去不同时期亚洲季风气候的影响及其反馈研究，特别是对季风降水影响的研究，同时借助中尺度模式对气溶胶-降水相互作用的长期性作定量评价. 此外，还有待定量估算自然变率和外强迫变化对东亚季风长期变化的贡献. 气溶胶通过大气辐射和云物理过程相互作用对季风季节内振荡活跃期与中断期位相转换也有影响. 除了季节内尺度，季风-气溶胶相互作用应该还体现在季节、年际、年代际等不同时间尺度上. 在气候模式中如何更好地描述季风-气溶胶相互作用及其影响是未来需要深入研究的一个重要问题.
到目前，研究主要集中在气溶胶对大气环流和气象要素的影响，关于季风环流和降水等大气变量对气溶胶的影响研究相对薄弱. 气溶胶和季风的相互作用是双向的，它们之间的关系错综复杂、相互渗透，有关它们彼此相互作用的研究还很少. 区分排放和大气条件对气溶胶污染相对贡献的研究还很少，值得进一步研究. 还有必要使用多尺度建模框架(MMF)的方法实现云解析模块对全球气候模式中云参数化方案的替代，来进一步解析亚格子尺度云的动力和微物理变化. 另外，也可以使用模式嵌套的方法去评估气溶胶-季风的相互作用，即首先使用包含精确微物理方案的云解析WRF模式进行区域性和季节性的模拟从而计算出气溶胶引起的绝热强迫，然后再将得到的绝热强迫加入到全球气候模式当中. 只有通过开展大气物理-大气化学-季风气候动力学之间的综合交叉研究，我们才有望取得突破.
致谢 感谢美国宇航局加州理工学院空气推进实验室的王元，美国科罗拉多大学波尔得分校机械工程系的张丽，北京师范大学全球变化研究院的杨新和张芳，中国科学院大气物理研究所廖宏、朱建磊、宋丰飞、林壬萍、钱诚、陈晓龙和德国马普气象研究所李红梅等人在本文的编写中提供的帮助.
范学花, 陈洪滨, 夏祥鳌. 2013. 中国大气气溶胶辐射特性参数的观测与研究进展.
郭其蕴. 1983. 东亚夏季风强度指数及其变化的分析.
黄荣辉. 2004. 中国重大气候灾害的形成机理和预测理论研究综述.
穆穆, 张人禾. 2014. 应对雾霾天气: 气象科学与技术大有可为.
吴兑, 吴晓京, 李菲, 谭浩波, 陈静, 曹治强, 孙弦, 陈欢欢, 李海燕. 2010. 中国大陆年霾的时空变化.
辛金元, 王跃思, 李占清, 王普才, 王式功, 温天雪, 孙扬. 2006. 中国地区太阳分光辐射观测网的建立和仪器定标.
宇如聪, 周天军, 李建, 辛晓歌. 2008. 中国东部气候年代际变化三维特征的研究进展.
张莉, 丁一汇, 任国玉. 2005. 我国北方沙尘天气演变趋势及其气候成因分析.
张人禾, 李强, 张若楠. 年1月中国东部持续性强雾霾天气产生的气象条件分析.
张小曳, 孙俊英, 王亚强, 李卫军, 张蔷, 王炜罡, 权建农, 曹国良, 王继志, 杨元琴, 张养梅. 2013. 我国雾-霾成因及其治理的思考.
Ackerman A S, Toon O B, Hobbs P V. 1995. A model for particle microphysics, turbulent mixing, and radiative transfer in the stratocumulus-topped marine boundary layer and comparisons with measurements.
Albrecht B. 1989. Aerosols, cloud microphysics, and fractional cloudiness..
Andreae M O, Rosenfeld D, Artaxo P, Costa A A, Frank G P, Longo K M, Silva-Dias M A F. 2004. Smoking rain clouds over the Amazon.
Bollasina M A, Ming Y, Ramaswamy V. 2011. Anthropogenic aerosols and the weakening of the South Asian summer monsoon.
Che H Z, Zhang X Y, Chen H B, Damiri B, Goloub P, Li Z Q, Zhang X C, Wei Y, Zhou H G, Dong F, Li D P, Zhou T M. 2009. Instrument calibration and aerosol optical depth validation of the China Aerosol Remote Sensing Network.
Chin M. 2012. Dirtier air from a weaker monsoon.
Ding A J, Fu C B, Yang X Q, Sun J N, Pet&j& T, Kerminen V M, Wang T, Xie Y, Herrmann E, Zheng L F, Nie W, Liu Q, Wei X L, Kulmala M. 2013. Intense atmospheric pollution modifies weather: A case of mixed biomass burning wither fossil fuel combustion pollution in the eastern China.
Dong L, Zhou T J. 2014. The Indian Ocean sea surface temperature warming simulated by CMIP5 models during the 20th century: Competing forcing roles of GHGs and anthropogenic aerosols.
Dong L, Zhou T J, Wu B. 2014. Indian Ocean warming during
simulated by a climate system model and its mechanism.
Fan J W, Zhang R Y, Tao W K, Mohr K I. 2008. Effects of aerosol optical properties on deep convective clouds and radiative forcing.
Fan J W, Yuan T L, Comstock J M, Ghan S, Khain A, Leung L R, Li Z Q, Martins V J, Ovchinnikov M. 2009. Dominant role by vertical wind shear in regulating aerosol effects on deep convective clouds.
Fan J W, Leung L R, Rosenfeld D, Chen Q, Li Z Q, Zhang J Q, Yan H R. 2013. Microphysical effects determine macrophysical response for aerosol impact on deep convective clouds.
Forster P, Ramaswamy V, Artaxo P, Berntsen T, Betts R, Fahey D W, Haywood J, Lean J, Lowe D C, Myhre G, Nganga J, Prinn R, Raga G, Schulz M, Van Dorland R. 2007. Changes in atmospheric constituents and in radiative forcing.
Guo S, Hu M, Zamora M L, Peng J F, Shang D J, Zheng J, Du Z F, Wu Z J, Shao M, Zeng L M, Molina M J, Zhang R Y. 2014. Elucidating severe urban haze formation in China.
He B, Bao Q, Li J D, Wu G X, Liu Y M, Wang X C, Sun Z B. 2013. Influences of external forcing changes on the summer cooling trend over East Asia.
Hu Z Z. 1997. Interdecadal variability of summer climate over East Asia and its association with 500-hPa height and global sea surface temperature.
Huang J P, Minnis R, Chen B, Huang Z W, Liu Z Y, Zhao Q Y, Yi Y H, Ayers J K. 2008a. Long-range transport and vertical structure of Asian dust from CALIPSO and surface measurements during PACDEX.
Huang J P, Zhang W, Zuo J Q, Bi J R, Shi J S, Wang X, Chang Z L, Huang Z W, Yang S, Zhang B D, Wang G Y, Feng G H, Yuan J Y, Zhang L, Zuo H C, Wang S G, Fu C B, Chou J F. 2008b. An overview of the semi-arid climate and environment research observatory over the Loess Plateau.
Huang J P, Wang T H, Wang W C, Li Z Q, Yan H R. 2014. Climate effect of dust aerosols over East Asian arid and semi-arid regions.
Huang R H, Chen J L, Huang G. 2007. Characteristics and variations of the East Asian monsoon system and its impacts on climate disasters in China.
Huang Y, Dickinson R E, Chameides W L. 2006. Impact of aerosol indirect effect on surface temperature over East Asia.
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). 2013. Climate Change 2013-The Physical Science Basis: Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
Jiang Y Q, Liu X H, Yang X Q, Wang M H. 2013. A numerical study of the effect of different aerosol types on East Asian summer clouds and precipitation.
Khain A P, BenMoshe N, Pokrovsky A. 2008. Factors determining the impact of aerosols on surface precipitation from clouds: An attempt at classification.
Koren I, Martins J V, Remer L A, Afargan H. 2008. Smoke invigoration versus inhibition of clouds over the Amazon.
Lau K M, Kim M K. 2006. Asian summer monsoon anomalies induced by aerosol direct forcing: The role of the Tibetan Plateau.
Lee K H, Li Z Q, Wong M S, Xin J Y, Wang Y S, Hao W M, Zhao F S. 2010. Aerosol single scattering albedo estimated across China from a combination of ground and satellite measurements.
Li G H, Wang Y, Lee K H, Diao Y W, Zhang R Y. 2008. Increased winter precipitation over the North Pacific from
inferred from the global precipitation climatology project.
Li H M, Dai A G, Zhou T J, Lu J. 2010. Responses of East Asian summer monsoon to historical SST and atmospheric forcing during .
Li J D, Sun Z A, Liu Y M, Li J N, Wang W C, Wu G X. 2012. A study on sulfate optical properties and direct radiative forcing using the LASG-IAP general circulation model.
Li J D, Wang W C, Sun Z A, Wu G X, Liao H, Liu Y M. 2014. Decadal variation of East Asian radiative forcing due to anthropogenic aerosols during
and the role of atmospheric moisture.
Li L J, Wang B, Zhou T J. 2007. Contributions of natural and anthropogenic forcings to the summer cooling over eastern China: An AGCM study.
Li Q, Zhang R H, Wang Y. 2015. Interannual variation of the wintertime fog-haze days across central and eastern China and its relation with East Asian winter monsoon. Int J Climatol, doi: 10.1002/joc.4350
Li W J, Shao L Y. 2009. Transmission electron microscopy study of aerosol particles from the brown hazes in northern China.
Li Z Q, Chen H, Cribb M, Dickerson R, Holben B, Li C, Lu D, Luo Y, Maring H, Shi G, Tsay S C, Wang P, Wang Y, Xia X, Zheng Y, Yuan T, Zhao F. 2007a. Preface to special section on East Asian Study of Tropospheric Aerosols: An International Regional Experiment (EAST-AIRE).
Li Z Q, Niu F, Lee K H, Xin J Y, Hao W M, Nordgren B, Wang Y S, Wang P C. 2007b. Validation and understanding of Moderate Resolution Imaging Specteroradiometer aerosol products (C5) using ground-based measurements from the handheld Sun photometer network in China.
Li Z Q, Zhao X P, Kahn R, Mishchenko M, Remer L, Lee K H, Wang M, Laszlo I, Nakajima T, Maring H. 2009. Uncertainties in satellite remote sensing of aerosols and impact on monitoring its long-term trend: A review and perspective.
Li Z Q, Lee K H, Wang Y S, Xin J Y, Hao W M. 2010. First observation-based estimates of cloud-free aerosol radiative forcing across China.
Li Z Q, Niu F, Fan J W, Liu Y G, Rosenfeld D, Ding Y N. 2011a. The long-term impacts of aerosols on the vertical development of clouds and precipitation.
Li Z Q, Li C, Chen H, Tsay S C, Holben B, Huang J, Li B, Maring H, Qian Y, Shi G, Xia X, Yin Y, Zheng Y, Zhuang G. 2011b. East Asian Studies of Tropospheric Aerosols and their Impact on Regional Climate (EAST-AIRC): An overview.
Lin J C, Matsui T, Pielke R A, Kummerow C. 2006. Effects of biomass-burning-derived aerosols on precipitation and clouds in the Amazon Basin: A satellite-based empirical study.
Liu X D, Yan L B, Yang P, Yin Z Y, North G R. 2011. Influence of Indian summer monsoon on aerosol loading in East Asia.
Luo Y F, Lu D R, Zhou X J, Li W L, He Q. 2001. Characteristics of the spatial distribution and yearly variation of aerosol optical depth over China in last 30 years.
Luo Y X, Zheng X B, Zhao T L, Chen J. 2014. A climatology of aerosol optical depth over China from recent 10 years of MODIS remote sensing data.
Ma J Z, Xu X B, Zhao C S, Yan P. 2012. A review of atmospheric chemistry research in China: Photochemical smog, haze pollution, and gas-aerosol interactions.
Meehl G A, Arblaster J M, Collins W D. 2008. Effects of black carbon aerosols on the Indian monsoon.
Menon S, Hansen J E, Nazarenko L, Luo Y F. 2002. Climate effects of black carbon aerosols in China and India.
Myhre G, Shindell D, Bréon F M, Collins W, Fuglestvedt J, Huang J P, Koch D, Lamarque J F, Lee D, Mendoza B, Nakajima T, Robock A, Stephens G, Takemura T, Zhang H. 2013. Anthropogenic and natural radiative forcing. In: Stocker T F, Qin D, Plattner G K, et al., eds. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press
Niu F, Li Z Q, Li C, Lee K H, Wang M Y. 2010. Increase of wintertime fog in China: Potential impacts of weakening of the Eastern Asian monsoon circulation and increasing aerosol loading.
Niu F, Li Z Q. 2012. Systematic variations of cloud top temperature and precipitation rate with aerosols over the global tropics.
Qian Y, Wang W G, Leung L R, Kaiser D P. 2007. Variability of solar radiation under cloud-free skies in China: The role of aerosols.
Qian Y, Gong D Y, Fan J W, Leung L R, Bennartz R, Chen D L, Wang W G. 2009. Heavy pollution suppresses light rain in China: Observations and modeling.
Ramanathan V C P J, Crutzen P J, Kiehl J T, Rosenfeld D. 2001. Aerosols, climate, and the hydrological cycle.
Rosenfeld D. 2000. Suppression of rain and snow by urban and industrial air pollution.
Rosenfeld D, Lohmann U, Raga G B, O’Dowd C D, Kulmala M, Fuzzi S, Reissell A, Andreae M O. 2008. Flood or drought: How do aerosols affect precipitation? Science, 321:
Shi G Y, Hayasaka T, Ohmura A, Chen Z H, Wang B, Zhao J Q, Che H Z, Xu L. 2008. Data quality assessment and the long-term trend of ground solar radiation in China.
Shi Y J, Ge M F, Wang W G. 2012. Hygroscopicity of internally mixed aerosol particles containing benzoic acid and inorganic salts.
Shindell D T, Lamarque J F, Schulz M, Flanner M, Jiao C, Chin M, Young P J, Lee Y H, Rotstayn L, Mahowald N, Milly G, Faluvegi G, Balkanski Y, Collins W J, Conley A J, Dalsoren S, Easter R, Ghan S, Horowitz L, Liu X, Myhre G, Nagashima T, Naik V, Rumbold S T, Skeie T, Sudo K, Szopa S, Takemura T, Voulgarakis A, Yoon J H, Lo F. 2013. Radiative forcing in the ACCMIP historical and future climate simulations.
Song F F, Zhou T J, Qian Y. 2014. Responses of East Asian summer monsoon to natural and anthropogenic forcings in the latest 17 CMIP5 models.
Sun Y L, Jiang Q, Wang Z F, Fu P Q, Li J, Yang T, Yin Y. 2014. Investigation of the sources and evolution processes of severe haze pollution in Beijing in January 2013.
Tao W K, Chen J P, Li Z Q, Wang C, Zhang C. 2012. Impact of aerosols on convective clouds and precipitation.
Twomey S. 1977. The influence of pollution on the shortwave albedo of clouds.
Wang H J. 2001. The weakening of Asian monsoon circulation after the end of 1970’s.
Wang Y, Wan Q, Meng W, Liao F, Tan H, Zhang R. 2011. Long-term impacts of aerosols on precipitation and lightning over the Pearl River Delta megacity area in China.
Wang Y, Fan J W, Zhang R Y, Leung L R, Franklin C. 2013a. Improving bulk microphysics parameterizations in simulations of aerosol effects.
Wang Y, Khalizov A, Levy M, Zhang R Y. 2013b. New Directions: Light absorbing aerosols and their atmospheric impacts.
Wang Y, Zhang R Y, Saravanan R. 2014a. Asian pollution climatically modulates mid-latitude cyclones following hierarchical modelling and observational analysis.
Wang Y, Wang M H, Zhang R Y, Ghan S J, Lin Y, Hu J X, Pan B W, Levy M, Jiang J H, Molina M J. 2014b. Assessing the impacts of anthropogenic aerosols on Pacific storm track using a multi-scale global climate model.
Wu G X, Guan Y, Liu Y M, Yan J H, Mao J Y. 2012. Air-sea interaction and formation of the Asian summer monsoon onset vortex over the Bay of Bengal.
Xia X A, Chen H B, Philippe G, Zong X M, Zhang W X, Wang P C. 2013. Climatological aspects of aerosol optical properties in North China Plain based on ground and satellite remote-sensing data.
Xin J Y, Wang Y S, Li Z Q, Wang P C, Hao W M, Nordgren B L, Wang S G, Liu G R, Wang L L, Wen T X, Sun Y, Hu B. 2007. Aerosol optical depth (AOD) and Angstrom exponent of aerosols observed by the Chinese Sun Hazemeter Network from August 2004 to September 2005.
Yan L B, Liu X D, Yang P, Yin Z , North G R. 2011. Study of the impact of summer monsoon circulation on spatial distribution of aerosols in east Asia based on numerical simulations.
Yang X, Ferrat M, Li Z Q. 2013a. New evidence of orographic precipitation suppression by aerosols in central China.
Yang X, Yao Z Y, Li Z Q, Fan T Y. 2013b. Heavy air pollution suppresses summer thunderstorms in central China.
Yang X, Li Z Q. 2014. Increases in thunderstorm activity and relationships with air pollution in southeast China.
Yu R C, Wang B, Zhou T J. 2004. Tropospheric cooling and summer monsoon weakening trend over East Asia.
Yu R C, Zhou T J. 2007. Seasonality and three dimensional structure of the interdecadal change in East Asian monsoon.
Zhang H, Wang Z L, Guo P W. 2009. A modeling study of the effects of direct radiative forcing due to carbonaceous aerosol on the climate in East Asia.
Zhang H, Wang Z L, Wang Z Z, Liu Q X, Gong S L, Zhang X Y, Shen Z P, Lu P, Wei X D, Che H Z, Li L. 2012. Simulation of direct radiative forcing of aerosols and their effects on east Asian climate using an interactive AGCM-aerosol coupled system.
Zhang L, Liao H, Li J P. 2010a. Impacts of Asian summer monsoon on seasonal and interannual variations of aerosols over eastern China.
Zhang L, Liao H, Li J P. 2010b. Impact of the southeast Asian summer monsoon strength on the outflow of aerosols from South Asia.
Zhang L, Henze D K, Grell G A, Carmichael G R. 2012. Assessment of the sources, distribution and climate impacts of black carbon aerosol over Asia using GEOS-Chem and WRF-Chem. 2012 AGU Fall Meeting Abstracts. San Francisso: AGU Fall Meeting
Zhang Q, Streets D G, Carmichael G R, He K B, Huo H, Kannari A, Klimont Z, Park I S, Reddy S, Fu J S, Chen D, Duan L, Lei Y, Wang L T, Yao Z L. 2009. Asian emissions in 2006 for the NASA INTEX-B mission.
Zhang R Y, Suh I, Zhao J, Zhang D, Fortner E C, Tie X X, Molina L T, Molina M J. 2004. Atmospheric new particle formation enhanced by organic acids.
Zhang R Y, Li G H, Fan J W, Wu D L, Molina M J. 2007. Intensification of Pacific storm track linked to Asian pollution.
Zhang R Y, Khalizov A F, Pagels J, Zhang D, Xue H X, McMurry P H. 2008. Variability in morphology, hygroscopic and optical properties of soot aerosols during internal mixing in the atmosphere.
Zhang R Y. 2010. Getting to the critical nucleus of aerosol formation.
Zhang R Y, Khalizov A, Wang L, Hu M, Xu W. 2012. Nucleation and growth of nanoparticles in the atmosphere.
Zhang X Y, Arimoto R, An Z S, Chen T, Zhang G Y, Zhu G H, Wang X F. 1993. Atmospheric trace elements over source regions for Chinese dust: Concentrations, sources and atmospheric deposition on the Loess Plateau.
Zhang X Y, Arimoto R, An Z S. 1997. Dust emission from Chinese desert sources linked to variations in atmospheric circulation.
Zhang X Y, Cao J J, Li L M, Arimoto R, Cheng Y, Huebert B, Wang D. 2002a. Characterization of atmospheric aerosol over Xian in the South Margin of the Loess Plateau, China.
Zhang X Y, Lu H Y, Arimoto R, Gong S L. 2002b. Atmospheric dust loadings and their relationship to rapid oscillations of the Asian winter monsoon climate: two 250-kyr loess records.
Zhang X Y, Gong S L, Shen Z X, Mei F M, Xi X X, Liu L C, Zhou Z J, Wang D, Wang Y Q, Cheng Y. 2003. Characterization of soil dust aerosol in China and itstransport/distribution during 2001 ACE-Asia.
Zhang X Y, Wang Y Q, Zhang X C, Guo W, Gong S L. 2008a. Carbonaceous aerosol composition over various regions of China during 2006.
Zhang X Y, Wang Y Q, Zhang X C, Guo W, Niu T, Gong S L, Yin Y, Zhao P, Jin J L, Yu M. 2008b. Aerosol monitoring at multiple locations in China: Contributions of EC and dust to aerosol light absorption.
Zhang X Y, Wang Y Q, Niu T, Zhang X C, Gong S L, Zhang Y M, Sun J Y. 2012. Atmospheric aerosol compositions in China: Spatial/temporal variability, chemical signature, regional haze distribution and comparisons with global aerosols.
Zhang Y H, Hu M, Zhong L J, Wiedensohler A, Liu S C, Andreae M O, Wang W, Fan S J. 2008. Regional integrated experiments on air quality over Pearl River Delta 2004 (PRIDE-PRD2004): Overview.
Zhao X J, Zhao P S, Xu J, Meng W, Pu W W, Dong F, He D, Shi Q F. 2013. Analysis of a winter regional haze event and its formation mechanism in the North China Plain.
Zheng G J, Duan F K, Su H, Ma Y L, Cheng Y, Zheng B, Zhang Q, Huang T, Kimoto T, Chang D, P&schl U, Cheng Y F, He K B. 2014. Exploring the severe winter haze in Beijing: The impact of synoptic weather, regional transport and heterogeneous reactions.
Zhou T J, Yu R C, Li H M, Wang B. 2008. Ocean forcing to changes in global monsoon precipitation over the recent half-century.
Zhou T J, Gong D Y, Li J, Li B. 2009a. Detecting and understanding the multi-decadal variability of the East Asian Summer Monsoon? Recent progress and state of affairs.
Zhou T J, Yu R C, Zhang J, Drange H, Cassou C, Deser C, Hodson D L R, Sanchez-Gomez E, Li J, Keenlyside N, Xin X G, Okumura Y. 2009b. Why the Western Pacific subtropical high has extended westward since the late 1970s.
Zhou T J, Song F, Lin R, Chen X, Chen X. 2013. The 2012 North China floods: Explaining an extreme rainfall event in the context of a long-term drying tendency [in “Explaining Extreme Events of 2012 from a Climate Perspective”].
Zhu J L, Liao H, Li J P. 2012. Increases in aerosol concentrations over eastern China due to the decadal-scale weakening of the East Asian summer monsoon.}