近日，赵纯教授带领的中国科学技术大学大气环境数值模拟实验室利用中国科大版本的WRF-Chem模式，研究了青藏高原地区黑碳传入机制，揭示了喜马拉雅山脉复杂地形对数值模拟青藏高原地区黑碳输入过程的重要作用以及阐明了南亚夏季风前期黑碳向高原传输的主要机制，研究成果以“Impact oftopography on black carbon transport to the southern Tibetan Plateau during thepre-monsoon season and its climatic implication”为题发表于领域内顶级SCI期刊《AtmosphericChemistry and Physics》中。

以往的研究表明青藏高原上大气中的吸收性气溶胶会通过影响辐射、云、地表积雪而影响南亚季风环流及降水。高原大气中的吸收性气溶胶主要来自输入源，这使得认知青藏高原上气溶胶的输入机制成为一个重点关注的科学问题。青藏高原南部的喜马拉雅山脉复杂地形给研究该地区的气溶胶传输机制带来了很大的难度。虽然已有部分研究利用观测数据指出了复杂地形可能会影响传输过程，然而具体的影响机制仍凾待解决。数值模拟实验是研究地形作用的重要方法，然而由于复杂地形要求模式具备高空间分辨率，从而大大增加了数值模拟的难度和计算量，因此目前利用高分辨率数值模拟实验来揭示该区域复杂地形对气溶胶传输影响的研究还很少。

图1 复杂地形和平滑地形实验的地形高度的空间分布以及二者的差异

因此在本研究中，赵纯教授团队利用中国科大版本的国际主流区域大气模式WRF-Chem，其中包括了气溶胶辐射强迫诊断、气溶胶-积雪反照率效应、气溶胶浓度变化过程分析等自主研发的模块，适用于在高空间分辨率下研究气溶胶的传输机制及对辐射等效应的影响。研究开展了两组覆盖整个喜马拉雅山脉区域的高空间分辨率（4km）数值模拟实验，分别使用比较接近真实的复杂地形数据和比较平滑的理想地形数据（图1）。结果分析表明该区域盛行的大尺度西风带和白天由于太阳辐射加热引起的小尺度偏南风气流是南亚黑碳跨喜马拉雅山脉传输到高原的主要机制。复杂地形增强了跨喜马拉雅山脉的黑碳传输，导致高原的黑碳输入量增强了近50%（图2），这也导致了高原大气中黑碳辐射效应的增强以及积雪中黑碳辐射强迫的不均匀分布。复杂地形的影响机制主要是加大近地面朝向高原的南风输送、增强了部分的山谷风、以及解析了更深的山谷所导致的黑碳输入通量增大（图3）。研究结果指出在季风前期时段，数值模拟中使用空间分辨率低于20 km的平滑地形数据可能会在估算青藏高原大气中吸收性气溶胶的辐射效应时引入较大的偏差。

图2 复杂地形和平滑地形实验跨越喜马拉雅山脉的黑碳输入量的逐日累积量

图3 复杂地形作用机制示意图

这项研究得到国家重点研发计划（2016YFA0602001）、国家自然科学基金（91837310）、第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0605）和中国大学基础研究基金的资助。赵纯教授为通讯作者，张梅心硕士生为论文第一作者。