清洁燃料应用对船舶源硫酸盐气溶胶辐射效应的影响研究

摘要

船舶排放SO₂在海洋大气中形成的硫酸盐气溶胶（PSO₄）可通过气溶胶辐射效应对气候产生显著影响，主要通过直接辐射效应（DRE）和间接辐射效应（IRE）对地球系统产生净冷却效应。本文利用地球系统模式和全球船舶排放清单，研究了在现行的全球0.5%燃料含硫量法规（0.5%S）控制下，以及将部分管控区的0.1%含硫量规定推行至全球的情景下（0.1%S）,船舶源PSO₄及其辐射效应的变化。结果表明：0.5%S控制下船舶源PSO₄浓度全球均值为（58.2±6.5）μg·m^-2,产生（-10.4±1.6） mW·m^-2的DRE。IRE是船舶源PSO₄辐射效应的主要部分，0.5%S控制下船舶源PSO₄的IRE约为（-64.7±40.5） mW·m^-2。航线上的船舶源PSO₄浓度平均约为200μg·m^-2,辐射效应可达-600 mW·m^-2。相比于现行0.5%S法规，在0.1%S情景下，船舶源PSO₄浓度减小了约80%。而从辐射效应来看，全球平均DRE下降至（-2.1±0.4） mW·m^-2,IRE则下降至（-15.2±11.2） mW·m^-2,总辐射效应减弱77%。船舶源PSO₄的辐射效应时空分布很不均匀。在全球范围内，总辐射效应在北半球，尤其是船舶航线密集的北大西洋、北太平洋以及北印度洋的沿岸最大，可达约-350 mW·m^-2。南北半球辐射效应最强的季节均为各自半球的夏季。全球平均水平表明，北半球夏季时船舶源PSO₄的总辐射效应最强(-34.9 mW·m^-2),部分区域可接近-1 200 mW·m^-2;北半球冬季最弱，仅为夏季的不到四分之一。在全球使用更清洁的船舶燃料在减少大气污染的同时也将大幅减弱船舶源PSO₄的制冷辐射效应。

关键词

船舶排放 / 硫酸盐气溶胶 / 辐射效应 / 低硫燃料 / 地球系统模式