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    我國學者在大氣環境研究領域取得新進展

    日期 2019-12-26   來源:地球科學部   作者:中國科學技術大學科研部 沈瑋  【 】   【打印】   【關閉

    圖1 二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)和甲醛(HCHO)時空分布。a-c)我國中東部地區2005-2017年NO2、SO2和HCHO平均空間分布;d-f)全國(CHN)及京津冀(BTH)、長三角(YRD)、珠三角(PRD)和四川盆地(SCB)4個重點區域NO2、SO2和HCHO的年均濃度變化

     

    圖2 a)衛星遙感觀測NO2和GAM模型模擬對比;b)氣象因素引起的污染物濃度逐日變化;c)排放引起的污染物濃度逐日變化; d)氣象(紅線)、排放(綠線)引起的污染物濃度年際變化,衛星遙感觀測的污染物濃度年際變化(藍線)及MEIC排放清單的年際變化(三角形)??v坐標零點為2005-2017年觀測濃度的平均值

      在國家自然科學基金項目(批準號:41722501, 91544212, 51778596)等資助下,中國科學技術大學劉誠教授及其合作者基于自主開發的衛星遙感數據產品,在我國大氣污染的長期變化趨勢及其驅動因素研究方面取得最新進展。研究成果以“Satellite UV-Vis Spectroscopy: Implications for Air Quality Trends and Their Driving Forces in China during 2005–2017”(衛星紫外-可見光譜:指示2005-2017年中國空氣質量變化趨勢及其驅動因素)為題,于2019年11月13日在Light: Science & Applications(《光:科學與應用》)上在線發表。論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41377-019-0210-6。

      污染物在大氣中的濃度受到污染源排放和氣象因素的共同影響,準確評估二者的相對貢獻對于大氣污染防治工作具有重要的指導意義,而長期的連續觀測數據是該項研究的有效支撐。衛星遙感在大氣污染物的長期變化趨勢和大范圍空間分布觀測以及數據質量的一致性方面具有獨特的優勢,然而國外官方衛星數據產品都是基于低氣溶膠濃度的大氣環境背景開發,對我國重污染天氣的觀測能力嚴重不足?;贠MI衛星載荷光譜信號,中國學科技術大學劉誠教授課題組開發了適合我國大氣環境的衛星遙感反演算法,獲取了2005-2017年我國中東部地區二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)和甲醛(HCHO)等污染氣體對流層垂直柱濃度的時空分布數據(圖1),發現NO2和SO2在近年已呈現下降趨勢,但是HCOH濃度仍持續上升。

      研究團隊進一步結合氣象參數構建廣義相加模型(GAM),模擬污染物變化趨勢,解析了氣象因素和非氣象因素的各自貢獻(圖2,以NO2為例)。非氣象因素引起的NO2和SO2濃度年際變化與清華大學MEIC排放清單的年變化趨勢高度一致性,表明非氣象因素指示污染源排放。而HCHO主要由揮發性有機物(VOC)二次生成,與VOC排放的關系不顯著。衛星遙感觀測的污染物逐日變化和季節變化與氣象因素引起的變化趨勢較為一致,表明短期變化主要受氣象條件的影響;而年際變化與非氣象因素引起的變化較為一致,并且非氣象因素引起的年際濃度變化幅度遠大于氣象因素,表明年際變化主要受排放的影響。該項研究表明,排放是影響空氣質量長期變化的決定性因素,在排放因素的年際變化幅度還遠大于氣象因素時,減排能夠顯著改善空氣質量,雖然短期的減排效果可能被氣象條件的變化屏蔽。相關研究成果為減排措施在空氣質量改善過程中所起的決定性作用提供了關鍵的科學證據。




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