论文标题：Long-Term Variations in Solar Radiation and Its Role in Air Temperature Increase at Dome C (Antarctica)

论文链接：https://www.mdpi.com/2225-1154/14/2/43

期刊名：Climate

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/climate

南极是地球上气候变化最为敏感的地区之一。近几十年来，南极气候正在变暖。影响气候变暖的过程比较多，各种过程之间存在着复杂的相互作用。目前，关于南极地区气候变暖的原因还没有形成共识。南极具有地球上最干燥和最洁净的大气环境，它为我们研究气候变化提供了一个非常理想的天然实验室。太阳辐射是地球系统最重要的能量来源，太阳辐射及其变化影响着大气、陆地、植物、海洋等子系统中的物理、化学、生物过程，也影响着地球上的气候和气候变化。因此，全面了解南极地区太阳辐射的传输规律则最为基础和非常必要。

中国科学院大气物理研究所白建辉研究小组和国内外学者合作，基于前期发展的太阳总辐射经验模型，研究了2006-2016年南极Dome C站太阳辐射的长期变化、气温上升及其可能机制。总辐射经验模型基于2008-2011年太阳辐射和气象参数测量数据建立，模型的均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）为0.04 MJm⁻² 、2.0%。利用2006-2016年实测数据评价模型，模型的RMSE为0.15 MJm⁻² 、10.9%，模型表现出较好的模拟能力。将此模型用于计算2018-2021年的总辐射，并和对应的测量数据对比，模型的RMSE为0.15 MJm⁻² 、12.5%，模型依然展示出合理的计算结果。因此，将该模型用于研究Dome C站2006-2021年太阳总辐射以及辐射能量对于气温的影响。

研究过程与结果

前期的研究表明，2006-2016年，Dome C站总辐射在缓慢下降，气温上升1.80 ℃。这主要是由于大气中吸收成分和散射成分的增加（增长率分别为1.46%、0.57%），进而带来损失于大气中的吸收辐射和散射辐射增加（增长率分别为0.01%、0.39%），增加的能量中有一部分用于加热大气，造成了气候变暖。

2016年之后，Dome C地区的气候变化也是令人非常感兴趣的，因而对2006-2021年太阳辐射和大气状况做了研究。2006-2021年，地面总辐射的测量值和计算值以每年0.65%、0.76%速率下降；大气中的吸收和散射成分分别以每年0.63%、0.92%的速率增加；损失于大气中的吸收辐射和散射辐射以每年0.29%、0.79%速率增加；气温依然是上升趋势，增加了0.99 °C（Figures 1-3）。新的研究确认了Dome C站在2006-2021年的增温机制和2006-2016年基本相同：大气中吸收和散射辐射能量的增加，同步伴随着大气中吸收和散射成分的增加。观测数据表明，2010-2021年地面向上的长波辐射以每年2.46%速率上升，从而加热大气、带来气温上升。因此，气温升高的基本机制在南极独特的大气环境下被清晰地揭示出来和进一步确认；减缓南极气候变暖应采取的措施为：减少各种排放源向大气排放所有的气液固态成分，包括人为源和天然源、温室气体和非温室气体；控制通过化学和光化学反应生成新的二次产物。

Figure 1. Annual global solar exposures calculated and observed (G), observed diffuse exposure (S), and scattering factor (S/G) at Dome C under all-sky conditions.

Figure 2. Annual air temperature (T), relative humidity (RH), and water vapor pressure (E) at Dome C under all-sky conditions.

Figure 3. Annual losses of global solar exposure (GLA, GLS) caused by absorption and scattering substances and total loss (GL) in the atmosphere at Dome C under all-sky conditions.

利用经验模型计算了Dome C区域的反照率。2006-2021年，地面和大气顶反照率的计算值和卫星反演值均表现出较为一致的下降趋势（Figure 4），它反映出大气和地面吸收性增加的特征以及地面吸收性增加加速冰面融化的物理机制。

Figure 4. Annual calculated and satellite-retrieved albedos at the TOAsur (Top of the Atmosphere and Surface) at Dome C under all-sky conditions.

研究总结

太阳总辐射经验模型对于2006-2021年南极Dome C总辐射表现出较好的模拟能力，可用于计算地面总辐射、大气中的吸收和散射辐射、地面和大气顶的反照率，用于研究太阳辐射和大气成分的相互作用。研究表明，2006-2021年，地面总辐射在下降；大气中的吸收和散射成分在增加，伴随大气中的吸收和散射辐射能量增加，进而引起气候变暖；地面和大气顶的反照率都在下降，故大气和地面的吸收性增加，有利于冰面融化；地面向上长波辐射在增加，是引起气候变暖的另一因素。2006-2016、2006-2021年两个时段，Dome C区域气候都在变暖，它们共同揭示和确认了气温上升的基本机制。为了减缓气候变暖，需控制各种来源气液固态成分的排放及大气中的二次产生，温室气体仅仅是其中的一部分。

原文来自

Bai, J.; Wan, X.; Lupi, A.; Busetto, M.; Zong, X. Long-Term Variations in Solar Radiation and Its Role in Air Temperature Increase at Dome C (Antarctica). Climate 2026, 14, 43. https://doi.org/10.3390/cli14020043

Climate期刊介绍

主编：Dr. Timothy G. F. Kittel （美国科罗拉多大学博尔德分校北极和高山研究所）

Climate (ISSN: 2225-1154) 创刊于2013年，旨在为与气候相关的所有学科领域（涵盖所有尺度）的创新研究、综述文章、新方向论文和短文通讯提供一个开放获取的平台。该期刊鼓励投稿，涵盖气候变化检测与归因、地球系统建模、生态系统、水文和社会经济影响以及气候缓解和适应措施等各个领域。合作协会：American Society of Adaptation Professionals (ASAP)

主题领域包括但不限于：全球、区域和城市气候及其相互作用，气候动态与变率，气候对短期极端事件的影响，化学、气溶胶、云与气候的相互作用，水文气候，空气、土地、水和植物的相互作用，水循环、能量循环和碳循环的相互作用，气候对空气/水质、生态系统、人类健康和粮食生产的影响，气候对经济和社会的影响，气候减缓和适应政策与战略，可持续性、清洁能源和污染控制，地球工程。JCR排名 (2024): Q2, 气象学和大气科学。