黑碳(BC)气溶胶形成于含碳物质的燃烧过程,作为含碳气溶胶的重要组分,它对可见光到红外波段范围的太阳辐射有强烈的吸收作用,能够影响地气系统的辐射平衡,进而对气候产生影响。中国地区BC排放量大,受到公众的广泛关注。本文利用区域环境系统集成模式RIEMS2.0以及王勤耕教授提供的最新的中国2020年、2030年预测BC排放清单,对BC的相关分布及气候效应进行模拟,分析BC辐射强迫以及气候效应的影响,并进一步研究工业、火电、交通、民用四个主要人为源产生的BC气候效应的差异。为了更完善的描述BC排放的月变化,将RIEMS2.0的排放源读取模块进行优化,逐月读取月平均BC排放源数据,进行BC浓度以及气候效应的模拟并着重分析季节差异。本文利用区域气候模式RIEMS2.0,采用敏感性试验的方法,结合未来2020年、2030年中国黑碳排放的情景清单,模拟2020年、2030年中国的黑碳浓度与气候效应,与2010年的排放源模拟结果相比较,分析评估黑碳的减排对中国气候效应的影响。得到以下结论:(1)2020年、2030年BC排放量明显减小,中国区域BC排放总量分别为618.25、299.25Gg/year,排放的空间分布与2010年相似,主要的排放区域位于华北、华中以及四川盆地地区。2020年BC年平均地面浓度空间分布不均匀,大值区位于北京至河北省的南部,2020年与2010年相比华北、江苏南部、湖北东部以及四川盆地BC浓度有4μg/m3左右的下降。2030年BC地面浓度进一步下降,浓度高值区域基本与2020年一致。2030年京津冀、山东省、山西北部、河南北部地区BC地面浓度比2020年下降1μg/m3。(2)2020年,华北、四川盆地以及甘肃省为BC辐射强迫大值区,2030年辐射强迫的空间分布与2020年相似。2010年至2030年,中国大部分地区大气顶辐射强迫、柱辐射强迫减小,地面辐射强迫数值减小。辐射强迫在不同季节的差异较大,三种云天直接辐射强迫区域平均值数值均为冬季最大,春、秋季其次,夏季数值最小。(3)2010年中国中东部大部分地区BC引起的气温改变表现为正变化,升温的大值中心在安徽西部、河南南部以及四川盆地、云南东南部地区,安徽、河南BC气溶胶引起的升温幅度达到0.2K,东部渤海、黄海地区也有0.04～0.12K的升温。2020年在长江中下游地区以及贵州等地仍然为升温效应,山东半岛外海域有0.04～0.08K的升温,2030年四川省东南部有0.24K左右的强烈升温,山东至江苏一带东部海域有0.08K左右的升温,但在浙江以东的区域则有0～-0.04K的降温。分别使用工业、火电、交通、民用单行业的排放源数据进行模拟,分析2020年各行业BC排放的辐射效应以及气候效应。可以得到:2020年,民用行业为四个行业中BC排放总量最大的一个行业,工业和交通次之,BC排放总量最小的行业为火电行业,比其他行业的BC排放量小两个量级。从对总体区域平均BC地面浓度以及柱浓度考虑,民用行业贡献最大,工业和交通次之,火电行业贡献最小。四个行业BC引起的气温变化与BC辐射强迫的分布并不完全呈现出对应的线性关系。夏季BC引起的变温范围比冬季大很多,夏季温度变化的空间分布相对更加复杂。夏季中国受到季风影响以及活跃的中小尺度对流系统活动,BC的长距离传输较为困难且易通过湿清除过程沉降,更多的升降温效应发生在陆地上,并且效果较复杂。不同行业的BC冬季在中国大部分地区尤其是中东部地区普遍引起弱的升温,这种升温的效果受到冬季西风带的影响有东传的趋势。四类人为源BC排放的行业均在长江中下游以北地区引起了负的降水量变化,而在长江以南则对应出现了降水增加的区域。为了更加完善的描述BC排放强度的月变化,修改RIEMS2.0模式读取排放源的模块,逐月读取数据进行当月的排放量初始化,并用完善后的模式再次模拟2020年BC气候效应,主要分析采用月平均排放源以后BC辐射强迫及气候效应的季节差异。分析发现,对于不同季节,春季、冬季在用年平均排放源时大部分地区的地面浓度是高估的,而夏季和秋季部分地区则为明显的低估,尤其夏季青海东部以及秋季东北地区的秸秆露天燃烧导致BC浓度上升的季节变化信号在考虑排放源月变化以后有所突出。四个季节大气顶辐射强迫在整个模拟域内的变化范围差异较大,春季为0～1.1 W/m2,在华北地区、东北以及四川大气顶辐射强迫较大;夏季全国大气顶辐射强迫变化范围为0～1.5 W/m2,青海省东部由于露天秸秆燃烧造成了 1.454W/m2的正辐射强迫;秋季为0～0.8W/m2,秋季华北、东北地区正的大气顶辐射强迫高值区非常明显;冬季为0～1.6 W/m2。夏季BC在长江中下游地区、华北、东北、四川盆地为普遍的升温效应,华中地区为降温。秋季升温的大值中心位于安徽北部至河南,辐射至山东、山西等地有大于0.1K的升温。冬季BC对整个中国东部地区为普遍的升温作用,但升温幅度较小。考虑排放源月变化以后区分不同季节,夏季BC导致长江以北有-0.8mm/day以上的降水减少,长江以南则有0.8mm/day的降水量的增加,而山东、山西北部、北京附近为降水量减少的高值区域。这一结果与前人提出的BC对中国夏季南涝北旱的影响较为一致。