西北研究院等青藏高原黑碳气溶胶来源研究获进

来源:http://www.szjksh.com 作者:公务员 人气:133 发布时间:2020-01-23
摘要:在“全球变化及应对”重点专项的支持下,“黑碳的农业与生活源排放对东亚气候、空气质量的影响及其气候-健康效益评估”项目团队揭示了黑碳气溶胶跨南北区域相互传输影响。 黑

在“全球变化及应对”重点专项的支持下,“黑碳的农业与生活源排放对东亚气候、空气质量的影响及其气候-健康效益评估”项目团队揭示了黑碳气溶胶跨南北区域相互传输影响。

黑碳是由化石燃料和生物质不完全燃烧产生、仅次于CO2的大气升温因子,具有强烈吸光性。当黑碳气溶胶沉降到冰川、积雪、海冰等冰冻圈表面后,将降低雪冰表面的反照率,加大雪冰对太阳辐射的吸收,进一步加速冰冻圈消融,对区域气候和水循环带来影响。

中国地质大学(武汉)环境学院孔少飞教授团队通过对华北平原南部和华中地区设置的5个黑碳气溶胶观测站的同步在线观测数据的研究表明:污染天气条件下,由化石能源燃烧产生的黑碳使得大气中黑碳的质量浓度和吸收系数分别增加了26.4%-163%和18.2%-236%;南方城市来源于生物质燃烧产生的黑碳浓度在逐渐降低,而在北方和郊区,生物质燃烧产生的黑碳呈上升趋势。冬季重污染期间,黑碳不仅可以从北向南传输,也可以从南向北传输(图1)。黑碳在传输过程中,其质量浓度和吸收系数会增加,而吸收系数随波长的衰减指数会降低(图2)。

青藏高原毗邻南亚黑碳高排放区,已有研究发现,南亚黑碳气溶胶能够跨越喜马拉雅山被传输到青藏高原内陆地区。目前,南亚黑碳气溶胶跨境传输通量和传输途径尚不清晰,不同区域不同季节对青藏高原黑碳气溶胶的贡献量也需进一步研究。

该研究对于理解黑碳气溶胶在关键传输节点,尤其是农村和郊区黑炭理化和光学性质及在传输过程中的变化具有重要意义;同时,城市和郊区、南方和北方的差异可为区域性灰霾期间各地制定精细的污染减排管控措施提供依据,也可为黑碳对区域空气质量影响模拟等提供基础数据支撑,相关成果发表在《Atmospheric Chemistry and Physics》。图片 1

据此,中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室、青藏高原地球科学卓越创新中心康世昌团队联合中山大学、瑞典哥德堡大学开展了相关模拟研究。该团队通过数据同化、次网格地形参数化、下垫面静态数据更新及对比不同化学方案,显著提高了新一代中尺度大气化学-气象模式在青藏高原上的适用性。通过敏感性试验分析,发现青藏高原黑碳主要来自于南亚的人为排放。在非季风期,青藏高原有61.3%的黑碳来自于南亚的人为排放;季风期南亚的人为排放黑碳的贡献率为19.4%。非季风期,中亚和印度西北部的黑碳可以通过西风传输到青藏高原。同时,喜马拉雅山脉局地的山谷风也是非季风期黑碳气溶胶跨境传输的重要途径。在季风期高原以南地区存在辐合上升气流,将低层黑碳气溶胶携带到大气中高层,随后被南风气流传输到青藏高原。该研究明确了南亚人为排放对青藏高原黑碳的贡献及其传输过程和机制,可为政府决策、环境外交和气候谈判提供科学参考数据,为国际间黑碳减排合作提供有效指导。

图1 PM2.5的空间分布和观测点位位置及气团轨迹来源聚类(红安HA、漯河LH、随县SX、武汉WH、襄阳XY)图片 2

相关成果发表在Journal of Geophysical Research上。该研究得到了国家自然科学基金、中科院重点部署项目和冰冻圈科学国家重点实验室开放课题的资助。

图2 各点位黑碳地表传输强度(微克/每秒/每平方米)的时间序列

论文链接

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图1.非季风和季风期青藏高原周边不同区域人为排放黑碳气溶胶的贡献量(浓度:ug m-3)和贡献率。a-d,中国东部;e-h,南亚;i-l,中亚;m-p,中国北部。

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图2.不同区域不同季节人为排放对青藏藏高原黑碳的贡献率

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图3.不同季节不同高度风场与黑碳气溶胶的分布

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图4.黑碳气溶胶沿经向的垂直分布

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