科研进展

GRL: 空气污染防治加速中国东部地表变亮

  大气气溶胶不仅影响空气质量和人体健康,还可通过吸收和散射作用削弱到达地面的太阳辐射。我国自2013年实施空气污染防治行动计划以来,东部地区PM2.5质量浓度下降显著(约30-50%)。但是,冬季持续重污染事件仍频繁发生。在冬季重污染情况下,大气气溶胶会造成地面太阳辐射资源减少20-30%,其量级甚至与云削弱作用相当。目前已对减排措施引起大气颗粒物下降有较好的认知,但是,冬季重污染过程中复杂的化学反馈机制尚不清楚,并且减排措施对地面太阳能影响认识不足。

  为此,中科院大气物理研究所LAGEO实验室施红蓉博士等与美国西北太平洋国家实验室等多家科研机构合作,综合分析地面、卫星污染观测数据和化学传输模式(CMAQ)模拟结果发现,2013年以来中国东部冬季相对夏季而言,PM2.5下降缓慢(冬季-3.2%yr-1,夏季-10.3%yr-1),这主要是由于现有减排措施下,冬季氧化能力增强以及氨相对不足等条件促使冬季二次无机气溶胶增加,减缓了冬季PM2.5下降速度(图一)。此外,研究团队发展了基于小时级地面辐射数据识别晴空的新方法,以此量化了气溶胶和云辐射效应对地面太阳辐射趋势影响。基于此方法结合分析卫星数据发现,2013年之后中国东部地面太阳辐射快速显著增长,减排措施引起气溶胶大幅减少是其主导原因,云贡献不显著(图二),地面辐射与颗粒物的季节变化趋势吻合。

  上述研究成果有助于提升对减排控制措施效果的认识,希望能为环境、健康、新能源和政策协同规划等问题提供新证据和思路。研究工作由“国家重点研发计划课题(2017YFA0603504)”、“国家自然科学基金重点项目(42030608)”项目资助,相关成果先后发表于Geophysical Research Letters期刊。

  文章链接:

  Hongrong Shi, Jinqiang Zhang, Bin Zhao, Xiangao Xia, Bo Hu, Hongbin Chen, et al., 2020: Surface brightening in eastern and central China since the implementation of the Clean Air Action in 2013: causes and implications. Geophys.?Res.?Lett., e2020GL091105, doi.org/10.1029/2020GL091105.

  https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GL091105

  Danny M Leung, Hongrong Shi, Bin Zhao, Jing Wang, Elizabeth M Ding, Yu Gu, et al., 2020: Wintertime particulate matter decrease buffered by unfavorable chemical processes despite emissions reductions in China. Geophys.?Res.?Lett., 47(14) e2020GL087721, doi.org/10.1029/2020GL087721. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020GL087721

 

 

图一 减排影响硫酸盐和硝酸盐化学反应原理图。(a)冬季化学反应过程;(b)夏季反应过程。图中箭头代表增长及下降趋势,横线代表微弱或不变趋势。

图二 2014-2019年中国东部地面太阳辐射(SSR)、气溶胶辐射强迫(ARE)、云辐射强迫(CRE)、气溶胶光学厚度(AOD)以及云量(CF)变化趋势。黑色点代表趋势显著。

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