科研系统

中国生态系统研究网络大气分中心(SCAS-CERN)

  主任:王跃思 研究员

  党支部书记:辛金元 研究员

  副主任:胡波 研究员、吉东生 正研级高工

  联系人:王莉莉 刘妍妍

  Email:wll@mail.iap.ac.cn 

  电话(传真):010-62362389

  简介

  中国生态系统研究网络大气分中心(SCAS-CERN) 成立于1994年,设在中国科学院大气物理研究所,同时也作为研究所的一个研究中心。中心主要任务有两个方面,其一是负责中国生态系统研究网络45个野外实验站气象辐射和大气环境联网观测的质量控制与管理;其二是开展大气化学的基础研究工作。包括:温室气体、化学活性气体和气溶胶及化学成分的观测和理论研究。近年来,围绕大气环境污染问题,以大气化学与环境联网观测技术创新为牵引,带动基础理论和数值模式不断发展突破,建立了国家/区域尺度的大气化学与环境观测平台(CARE-China),开拓性、前瞻性、综合性的开展了大规模、多层面和多尺度的联网观测研究,为国家大气污染防治、气候变化评估和生态文明建设提供了重要科学技术支撑。通过20多年的不懈努力,现已发展为一个以联网观测实验研究为核心,基础理论研究发展为动力的综合研究中心。多年来一直承担着科技部的国家重点研发计划、973、863、国家自然科学基金、中国科学院科技先导专项、国家大气专项及院地合作等项目或课题,已获得国家科技进步二等奖奖3项,北京市科学技术一等奖1项。

  研究方向

  对流层大气化学;大气边界层物理;温室气体与陆地生态系统碳氮循环;气象辐射与大气污染的相互作用;区域大气污染对全球气候变化、环境空气质量的影响和人体健康效应;环境分析化学仪器研制;观测方法标准和标准物质,等研究。

  人员结构

  中心拥有一支由研究员、副研(高工)、博士后、博士和硕士研究生等高级科研人才组成的综合性研究队伍;拥有一批当今世界最先进的大气科学研究设备和技术支持系统。现有正式在编研究员6人、副研和高工7人、中初级人员5人,博士后3人,研究生20人(包括联合培养),项目聘用人员3人。

  研究员:

  王跃思https://publons.com/researcher/1575582/yue-si-wang 

  胡波https://publons.com/researcher/2555118/bo-hu/ 

  辛金元https://publons.com/researcher/594957/jinyuan-xin/ 

  吉东生https://publons.com/researcher/1960726/dongsheng-ji/ 

  潘月鹏https://publons.com/researcher/1427943/yuepeng-pan/metrics/ 

  孙扬https://publons.com/researcher/3466631/yang-sun/ 

  副研究员(部分)

  唐贵谦https://publons.com/researcher/1488160/guiqian-tang/ 

  刘子锐https://publons.com/researcher/1722226/zirui-liu/ 

  王莉莉https://publons.com/researcher/1042898/lili-wang/ 

  科研成果

  从成立至今,不仅取得了丰硕的科研成果,而且培养了一批优秀人才,并形成一支稳定的、研究能力极强的大气化学与环境科学研究队伍。研究成果被国内外研究部门、业务部们和产业部门广泛应用,截止目前累计发表论文600余篇,引用超过1.5万次,平均每年发表学术论文40篇,其中一半以上为SCI收录论文。王跃思研究员为科睿唯安2019年度全球“高被引用科学家”。专利(含实用新型)16项,软件著作权5项。获得国家科技进步二等奖3项,院自然科学院一等奖1项,北京市科学技术一等奖1项,首届“首都环境保护奖”先进集体奖,因奥运会举办期间的特殊贡献,被北京市委、北京市人民政府和北京奥组委授予“北京奥运会残奥会先进集体”、科技部授予“科技奥运先进集体”、中央国家机关工会联合会授予“中央国家机关五一劳动奖状先进集体”。

  代表性成果

  大气化学与环境联网观测和空气污染成因机制研究

  围绕大气环境污染问题,以大气化学与环境联网观测技术创新为牵引,带动基础理论和数值模式不断发展突破,建立了国家/区域尺度的大气化学与环境观测平台,开拓性、前瞻性、综合性的开展了大规模、多层面和多尺度的联网观测研究,为国家大气污染防治、气候变化评估和生态文明建设提供了重要科学技术支撑。

  1.多层面和多尺度的大气化学与环境联网观测.

  依托中国生态系统研究网络(CERN),1990年开始在45个野外台站开展全国尺度的气象辐射观测,使用自主设计的观测规范与标新技术系统,重点开展与生态环境过程密切相关的紫外、光合有效辐射和土壤热通量等要素的全国联网观测,成为CERN观测-研究-示范的重要内容,取得的创新性技术方法荣获国家科技进步二等奖(2011年,单位排名第三)。基于CERN联网综合观测,率先给出了我国紫外/光合有效辐射的时空分布格局,发现云与气溶胶的共同作用是影响我国紫外/光合有效辐射空间分布的关键因子,而气溶胶则是紫外辐射年际变化的主要影响因子。构建了适用于中国国情的紫外/光合有效辐射历史数据重构模型,为定量评估辐射变化对农业和自然生态环境的长期变化提供了科学支撑。首次建立总辐射与PM2.5的定量关系,定量评估了气溶胶、臭氧对紫外/光合有效辐射衰减的作用。近10年紫外与光合有效辐射方面本研究团队发表论文数量占中国在该领域发文总数的14%,单位排名国内第一(24/717)。此成果陆续获得中科院野外台站运行费、中科院先导专项、国家基金委面上项目等多个项目资助。

  2.京津冀大气污染成因的化学物理机制和源汇过程.

  全国联网观测确认了京津冀及周边区域是我国大气污染最严重的区域之一。为此,研究团队依托地面站联网、地基遥测、塔基梯度观测和卫星遥感等技术,从2007年开始,逐步建成了区域天-空-地一体化的大气化学与环境综合立体观测网,首先填补了我国跨行政区、多重技术和多因子联网观测的空白。经多年的软硬件调试和反复演算,率先开展了北京及周边区域大气混合层高度演变的高密度联网观测,创新性建立了利用常规业务激光云高仪反演混合层高度的新算法(Tang et al., ACP, 2016)。研究成果形成了外场观测-过程机理-数值模式的闭合方法体系,成功地向业务部门示范推广,并因此获国家科学技术进步二等奖1项(单位排名第3)。观测网多年研究发现,北京重污染形成过程与传统认知的“污染越重周边传输越多”的观点不相符,用观测事实提出了“北京重霾污染始于周边输送、加强于本地污染源排放”的新观点。(Tang et al., ACP, 2015;Zhu et al., JGR, 2016; Liu et al., ACP, 2019; Wang et al., 2019)。研究成果为“2008绿色奥运”“APEC蓝”和“阅兵蓝”做出了重要贡献,并用于北京及周边地区制定发布空气污染 “红色预警”标准的科学依据之一。研究团队因此荣获“中央国家机关五一劳动奖状”先进集体和北京市首届“首都环境保护先进集体”称号等多项奖励。此项成果获得国家基金委重点项目、中科院重点项目和北京市科委项目等大力支持。

  3.“氮氧化物中心说”化学机制和活性氮减排.

  自2013年开始,针对我国东部地区日益频发的霾污染事件,研究团队前瞻性的提出了“氮氧化物中心说”,释疑了重霾污染形成的关键化学过程,即高浓度氮氧化物(NOx)促发二氧化硫(SO2)向颗粒物态硫酸盐的协同转化。随后,与国内外研究团队联合攻关,先后通过连续的外场观测和烟雾箱模拟得到证实,最终将该化学机制的参数化方案耦合进了大气化学模式(WRF-CHEM),重现了华北地区重霾污染的形成过程,从而将“氮氧化物中心说”上升为区域重霾污染防治的科学理论支撑。“氮氧化物中心说”成立的重要环境条件是我国大气富含碱性气体-氨气。我国大气环境监测体系中,至今没有开展氨气测量,是一个非约束性指标。为此,研究团队于2015年开始建设中国大气氨观测网络(合并于CARE-China),填补了国家监测指标的空白,为评估氨气的大气环境影响和生态效应奠定了基础。基于该观测网络,证实了华北是我国氨气浓度的高值区域,北方氨气浓度显著高于长江以南地区。同时,发现城市大气氨浓度仅次于农业地区,是大气本底区域氨气浓度的3-4倍,从而证实了城市是大气氨聚集的热点区域。研究团队基于氮同位素示踪技术,进一步证实了化石燃料燃烧相关的“非农业源”对城市大气氨有着重要贡献,这一研究成果颠覆了大气氨主要是来自于农牧业源的传统认知。上述工作发表了以EST、SCIENCE CHINA、PNAS和AR为代表的高水平论文9篇.该项目获得中科院先导专项、总理专项“大气重污染成因与治理攻关”项目的资助。

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