PDF《CH4 和N2O 的辐射强迫与全球增温潜能》

4、N2O 等《京都议定书》限排气体是十分必要 的. 本文在前人工作的基础上,利用 HITRAN2K 发布的分子吸收资料和高精度的辐射传输模式,首 先计算了 CH

4、N2O 的瞬时辐射效率和平流层调整 的辐射效率,并考虑了大气寿命对辐射效率的影 响;

其次,根据不同浓度下产生的辐射强迫值,拟 合了简单的气体辐射强迫计算公式,以易于评估未 来气体浓度增加对全球变暖的影响;

最后,计算了 它们在未来 10~500 年的 GWP 和GTP,并对两种 不同的排放测量方法进行了比较.

2 资料与模式介绍 2.1 HITRAN 资料 为了准确地研究气体的温室效应,进行精确的 特别是高光谱分辨率的辐射计算,需要输入大气分 子吸收谱线的资料.本文采用的 HITRAN(HIgh- resolution TRANsmission,高分辨透过率)分子光 谱数据库(Rothman et al.,2005) ,是国际科学界公 认且广泛应用于大气辐射传输计算的基础资料,本 文所用版本是 HITRAN2K.HITRAN2K 分子光谱 数据库既收录了 H2O、CO

2、CH

4、N2O、O3 等大 气中主要气体的各项谱线参数,也给出了臭氧消耗 物质 CFCs 和HCFCs,及其代替品 HFCs、PFCs 和SF6 等诸多化合物的红外吸收截面数据,是本文研

3 期No. 3? 张华等:CH4 和N2O 的辐射强迫与全球增温潜能 ZHANG Hua et al. Radiative Forcing and Global Warming Potentials of CH4 and N2O ? ? ?

747 究的基础.Lu et al.(2012)证明了 HITRAN2K 版 本的 CH4 和N2O 的总线强与目前释放的最新版本 HITRAN08 基本一致,没有太大变化,因此分子光 谱数据的变化不会对本文的计算产生影响. 2.2 辐射传输模式 本文采用的是 Zhang et al.(2003,2006a, 2006b)研制的长波辐射传输方案.该模式是基于 Zhang et al. (2003) 利用 LBLRTM 计算得到的大气 主要温室气体和 CFCs 的吸收系数,根据 Shi (1981) 提出的相关 k-分布吸收系数重排法, Zhang et al.(2003)提出的气体吸收带重叠优化方法, Zhang et al.(2006a)提出的 k-分布间隔的选取方 法,以及 Zhang et al.(2006b)的谱带划分方法建 立起来的.Zhang et al.(2006a)的辐射计算方案 将长波区间分为

17、

21、

27、

55、998 等不同的谱 带,同时考虑了云的作用.在长波区间云的吸收与 发射算法采用了 Nakajima et al.(2000)的计算方 法.Zhang et al.(2006b)给出的高精度的

998 带辐 射传输方案则是将光谱区间 10~49000 cmC1 (0.2~

1000 ?m)划分为

998 个带,长波区间 10~2500 cmC1 (4~1000 ?m)分为

498 个带,每个带的波段 区间均为

5 cmC1 ,k-间隔数量对于每个带都进行了 优化,2~16 不等,具体谱带划分、k -间隔数量以 及吸收气体分布见 Zhang et al.(2006b) .张华等 (2011)证明了利用

998 带辐射传输方案计算温室 气体的辐射强迫和全球增温潜能比利用为气候模 式设计的

17 带方案要精确得多,故本文采用

998 带辐射传输方案进行研究. 该辐射模式中考虑了大气中

15 种温室气体,包括5种主要温室气体: H2O、 CO

2、 O

3、 CH4 和N2O, 和CFCs、HFCs、PFCs 等10 种痕量化合物,并假 设这些痕量气体在大气中混合均匀.CH4 主要在第 105~124 带、第239~278 带和第 424~498 带有吸 收.可见,高光谱精度的

998 带辐射方案由于谱带 划分较细,k-间隔数量多,在计算可以更全面地考 虑气体的强弱带吸收(Zhang et al.,2011) . 此外,模式将整层大气分为

100 层,垂直分辨 率为

1 km, 地面高度设为

0 km, 大气顶取为