Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing 大氣成分和輻射驅動力的改變

1. Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing大氣成分和輻射驅動力的改變 林能暉 教授 中央大學大氣物理研究所

2. Table of Contents • 2.1 Introduction and Scope • 2.2 Concept of Radiative Forcing • 2.3 Chemically and Radiatively Important Gases • 2.4 Aerosols • 2.5 Anthropogenic Changes in Surface Albedo and the Surface Energy Budget • 2.6 Contrails and Aircraft-Induced Cloudiness • 2.7 Natural Forcings • 2.8 Utility of Radiative Forcing • 2.9 Synthesis • 2.10 Global Warming Potentials and Other Metrics for Comparing Different Emissions

3. 名詞與縮寫 • 輻射驅動力:Radiative Forcing, RF • 第三次評估報告: The IPCC Working Group I Third Assessment Report, TAR • 溫室氣體: Long-lived Green house gases , LLGHGs • 全球暖化潛勢: Global Warming Potential, GWP

4. 前言 • 輻射驅動力(Radiative Forcing, RF)是一個定量比較人類和自然作用力對氣候變遷影響的概念。在此次的IPCC報告書中，除了估算出個別污染物的RF貢獻，同時估算出所有人為污染物所造成的總RF為+1.6 Wm-2，並指出自1750年起，人類活動極有可能(extremely like; 信賴程度≧95%)造成氣候暖化。

5. 2.1 Introduction and Scope • 本章節主要為更新IPCC Working Group I Third Assessment Report (TAR; IPCC 2001)中第3-6章的資訊。內容主要針對影響氣候系統的媒介和前驅物自1750年的變化趨勢，並估算其所造成的輻射驅動力(Radiative Forcing, RF)。其中媒介(forcing agent)和前驅物(precursors)指包括:溫室氣體、氣膠及其影響的雲、凝結尾、卷雲、地表反照率和自然界中太陽和火山的變化，本文將以輻射驅動力RF來進行影響估算。

6. 2.2 Concept of Radiative Forcing • 輻射驅動力(Radiative forcing; RF)經常被用作於一個氣候變遷的指標，評估和比較人為和自然的氣候影響量，其定義為對流層頂的淨輻射通量的改變量。

7. RF的估算通常使用GCM (general circulation model)資料結合多種方法學

8. 過去2000年以來，大氣中主要的溫室氣體的變化情形，自1975年工業時代以來，濃度持續增加，突顯人為活動貢獻的重要性過去2000年以來，大氣中主要的溫室氣體的變化情形，自1975年工業時代以來，濃度持續增加，突顯人為活動貢獻的重要性

10. 2.3 Chemically and Radiatively Important Gases • 2.3.1 CO2 近年來CO2的量測觀測紀錄

11. 2.3.2 CH4 近年來CH4的量測觀測紀錄

12. 2.3.3 其他京都議定書中相關的氣體 近年來CH4的量測觀測紀錄

13. 2.3.4 蒙特婁合約的氣體 近年來Lalogen-contenting LLGHGs的量測觀測紀錄

14. 2.3.5 OH自由基 近年來OH自由基的量測紀錄

15. 2.3.6 臭氧O3 工業時期以來對流層臭氧增加所造成的RF

16. 2.4 Aerosols 氣膠的輻射效應概念圖

17. 氣膠的觀測: • 地面 • 衛星

18. 自TAR以來，有更多完整的氣膠模組建構在全球大氣模式中，提供估算直接RF，大多的模式水平解析度皆優於2x2，並提供20到30層的垂直解析度。自TAR以來，有更多完整的氣膠模組建構在全球大氣模式中，提供估算直接RF，大多的模式水平解析度皆優於2x2，並提供20到30層的垂直解析度。 • 目前有16個團隊參與Global Aerosol Model Intercomparison ( AeroCom) initiative 進行氣膠RF模擬，模擬結果並和觀測進行比對，以獲得比較可信的結果。 • 部分的AeroCom指出模式的結果比較發現，由於我們對氣膠參數化的了解不足，導致模擬結果會有很大的差異。

20. 氣膠直接輻射驅動力 根據觀測、模式和AeroCom估算的氣膠直接RF

21. 氣膠影響雲(Cloud Albedo Effect) Cloud Albdo Effect所造成的RF比較

22. 2.5 人為改變地表反照率和地表能量收支

23. l地表反照率的改變-Land Use • l地表反照率的改變-Black Carbon in Snow and Ice • lOther Effects of Anthropogenic Changes in Land Cover • l Tropospheric Water Vapour from Anthropogenic Sources • lAnthropogenic Heat Release • lEffects of Carbon Dioxide Changes on Climate via Plant Physiology :‘Physiological Forcing’

24. 2.6 Contrails and Aircraft-Induced Cloudiness

25. 2.7 Natural Forcings • 本章節主要包含兩種主要影響RF的自然力，分別為太陽輻射的變化和火山噴發。 1980年以來太陽輻射亮月平均距平

26. 1600年至今的總太陽輻射變化情形

27. 1860年到2000年的平流層火山硫酸鹽氣膠的光學厚度1860年到2000年的平流層火山硫酸鹽氣膠的光學厚度

28. 2.8 Utility of Radiative Forcing • TAR和其他的評估報告認為RF是一個有用的估算工具，做為評估不同氣候變遷改變機制造成全球氣候衝擊衡量的首選工具。這個章節討論幾個自TAR之後，所進行的測定RF和氣候反應(Climate Response)之研究，特別注意，這些評估都是根據氣候模式的模擬結果。

30. 2.9 Synthesis • 這個章節綜合討論了RF的概念，內容包括RF的不確定性、全球平均的RF、由排放前驅物所造成的全球平均RF、目前排放物的未來氣候衝擊、輻射驅動力和地表驅動力的時間演化、輻射驅動力和地表驅動力的空間分佈。

38. 2.10 Global Warming Potentials and Other Metrics for Comparing Different Emissions • 定義了排放的準則和全球暖化的潛勢(Global Warming Potential, GWP)作為同一基準的比較。