中国地区臭氧前体物对地面臭氧的影响

利用GEOS-Chem模式的数值试验结果,研究中国地区NOx和两类VOCs对O3质量浓度分布及其化学机理的影响。研究表明,NOx的减少会使得中国西部O3质量浓度显著降低,但在冬季NOx的减少会使得东北、华北地区O3质量浓度上升。而京津唐地区由于VOCs/NOx比值偏低,不能通过单一减少NOx来控制O3质量浓度。VOCs排放的减少会使得我国东部地区O3质量浓度大幅减少,其中人为VOCs的减少能降低我国东部地面O3质量浓度,而生物VOCs的减少只能在夏秋季有效减少我国东部地区35°N以南区域的地面O3质量浓度。控制地面O3质量浓度时,中国西部主要考虑NOx的减排,东部35°N以北主要考虑AVOCs的减排,而30~35°N应同时考虑AVOCs和BVOCs的减排,在30°N以南的地区,则需要全面考虑NOx和VOCs的减排。

中国东部气溶胶在天气尺度上的辐射强迫和对地面气温的影响

本文应用WRF-Chem（Weather Research and Forecasting—Chemistry）模式研究中国东部地区气溶胶及其部分组分（硫酸盐、硝酸盐和黑碳气溶胶）在天气尺度下的辐射强迫和对地面气温的影响.5个无明显降水时间段（2006年8月23～25日、2008年11月10～12日、2008年12月16～18日、2009年1月15～17日和2009年4月27～29日）的模拟显示,气溶胶浓度呈现显著的白天低,夜间高的日变化特征,且北方区域（29.8°～42.6°N,110.2°～120.3°E）平均PM2.5近地面浓度（40～80μg m-3）高于南方区域（22.3°～29.9°N,109.7°～120.2°E,30～47 μg m-3）.气溶胶对地面2m温度（地面气温）有明显的降温效果,在早上08：00（北京时,下同）和下午17：00左右最为显著,最高可降低约0.2～1 K,同时气溶胶的参与改善了模式对地面气温的模拟.本文还通过对2006年8月23～25日一次个例的模拟,定量分析了气溶胶及其部分组分（硫酸盐、硝酸盐和黑碳气溶胶）的总天气效应（直接效应＋间接效应）、直接效应和间接效应分别对到达地面的短波辐射和地面气温的影响.北方区域平均气溶胶直接效应所造成的短波辐射强迫要高于南方区域,分别为-11.3 Wm^-2和-5.8Wm^-2,导致地面气温分别降低了0.074 K和0.039 K.南方区域平均气溶胶间接效应所产的短波辐射强迫高于北方区域,分别为-14.4 W m^-2和-12.4W m^-2,引起的地面气温的改变分别为-0.094K和-0.035K.对于气溶胶组分,硫酸盐气溶胶的直接效应和间接效应的作用相当,其总效应在北方和南方区域平均短波辐射强迫分别为-7.0 Wm^-2和-10.5 Wm^-2,对地面气温的影响为-0.062 K和-0.074 K,而硝酸盐气溶胶的作用略小.黑碳气溶胶使得北方和南方区域平均到达地表的太阳短波辐射分别减少了6.5 Wm^-2和5.8 W m^-2,而地表气温则分别增加了0.053 K和0.017 K,相比于间接效应,黑碳气溶胶的直接效应的影响更加显著.

北京大气中SO_2、NO_x、CO和O_3体积分数变化分析

为了探讨北京市大气污染物的污染水平和变化特征,2004年8月—2005年7月对北京大气中SO2、NOx、O3和CO体积分数进行了连续观测,并对比分析不同季节的变化特征。结果表明,SO2体积分数呈双峰曲线日变化,在08:00和23:00出现峰值。SO2采暖季日振幅明显高于非采暖季日振幅,采暖季SO2体积分数要比非采暖季高出3倍以上。NOx、CO体积分数在早晨07:00和傍晚20:00左右出现峰值,NOx体积分数最大值可达130×10-9,而CO体积分数最大值可达3300×10-9。NO有明显的日变化和季节变化,而NO2白天夜晚都维持在同一水平,且季节变化也不大。O3体积分数夏季远远高于冬季,日变化均呈单峰型分布,午后14:00—15:00出现峰值。

中国近地面PM_(2.5)质量浓度卫星遥感数据集比较及历史趋势分析

随着对大气污染问题的日益重视,监测大气颗粒物质量浓度也成为了热门研究领域。针对现行两种流行算法(基于模式模拟和基于机器学习)产生的近地面PM_(2.5)质量浓度科学数据集进行了比较分析,利用城市年均PM_(2.5)监测数据定量评估两数据集的不确定性,并通过空间自相关分析对两数据集的空间合理性进行了评价。同时,还利用标准差椭圆分析研究了2000–2018年间主要污染区域(北京、天津、河北、河南、山西、山东等地)PM_(2.5)的时空演变趋势。结果表明,基于机器学习算法产生的数据集(CHAP)具有较高的精度,适用于区域性空气质量研究;而基于模式模拟算法产生的数据集(vanDonkelaarA)具有合理的空间分布,更适合于大尺度、长时间的污染趋势分析。由标准差椭圆分析发现,2000–2018年研究区域标准差椭圆中心的位置整体向东北方向移动;2013年前PM_(2.5)分布范围及年均值在波动中呈现整体上升的趋势,随后显著下降,造成PM_(2.5)浓度下降的主要因素是有效管控措施的实施。研究结果为中国区域的细颗粒物污染研究的数据集选取提供了参考依据,为大气细颗粒物污染的防控提供科学支撑。