大气污染物排放量与颗粒物环境空气质量的空间非协同耦合研究——以武汉市为例     

张金亭  赵玉丹  田扬戈  何青青  庄艳华  彭韵羲  洪松 《地理科学进展》2019,38(4):612-624

针对区域大气污染物排放量与空气质量在时空分布上存在不完全协同、匹配的现象,论文选择SO₂、NO_X、PM_2.5、CO和VOCs作为大气污染物指标,选择气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)表征颗粒物环境空气质量,以武汉市为例,综合应用耦合模型和空间错位指数模型研究2类指标之间的空间非协同耦合规律。主要结论如下：① 武汉市大气污染物排放量与颗粒物空气质量具有不同空间分布特征,大气污染物排放量呈现由城市中心城区向远城区递减的趋势,其中SO₂、PM_2.5和VOCs的排放具有明显的中心聚集现象,而NO_X和CO聚集现象不显著,且与道路分布明显相关;AOD分布具有明显的空间差异性,总体上呈由西北向东南依次递减的趋势。② 武汉市大气污染物排放与颗粒物空气质量的空间非协同耦合规律：越靠近城市中心城区,空间协同耦合现象越显著,空间错位现象越弱;越远离主城区,空间非协同耦合现象越显著,空间错位现象越显著;SO₂排放量与AOD在武汉市远城区的空间错位指数均大于0.7,且耦合度指数小于0.3,呈现较强的非协同耦合特征,NO_X、VOCs、PM_2.5的排放量与AOD在武汉中心城区的空间错位指数均小于0.5,且耦合度指数大于0.5,协同耦合现象较为显著。③ 基于时空非协同耦合分析城市大气环境污染治理建议：针对污染物与AOD空间错位不显著的城市中心城区,以本地减排治理为主;针对污染物与AOD空间错位显著的远城区,应在污染溯源分析的基础上进行区域协调综合治理。  相似文献   

海洋气团对沿海城市大气环境影响与识别研究     

石红旗  王霄曈  张昊阳  石博欣  张睿 《海洋科学》2018,42(12):100-108

本研究通过识别海洋气团特征及沿海城市大气受到海洋气团的影响方式与程度,为评价沿海城市空气环境质量提供科学依据。以青岛市为例,收集大气气溶胶样品中放射性核素~(210)Pb、40K数据及采集时段当地大气颗粒物数据;分析~(210)Pb活度浓度与气溶胶颗粒物浓度变化;对当地当时大气气团进行溯源分析。研究表明:(1)研究期间青岛沿岸地区2015年4月至2016年6月与2016年6月至2017年6月大气污染特征显著不同,前者~(210)Pb活度浓度与污染颗粒物浓度显著相关,而后者~(210)Pb活度浓度与污染颗粒物无相关关系;(2)穿越海洋的陆地气团呈现出高活度浓度、低颗粒物浓度的特征;来自海洋气团的气溶胶呈现出低活度浓度、低颗粒物浓度的特征;(3)海洋气团气溶胶中~(210)Pb活度浓度较低。临近大陆的海洋(黄海、东海)上层大气受到大陆气团的影响,其海洋气团的特征有所减弱。~(210)Pb活度浓度、颗粒物浓度(PM2.5)可作为判断海洋气团的指标,识别"来自海洋的气团"与"经过海洋的气团"。  相似文献   

北京地区Landsat 8 OLI高空间分辨率气溶胶光学厚度反演   总被引：3，自引：0，他引：3  

田信鹏  孙林  刘强  李秀红 《遥感学报》2018,22(1):51-63

卫星气溶胶光学厚度(AOD)反演中,传统暗目标方法在反射率较低的水体、浓密植被覆盖区域取得了较好效果,在反射率较高且结构复杂的高反射地表上空目前多采用深蓝算法,但存在空间分辨率较低,对细节分布描述性较差等问题。为解决这一问题,本文首先以5年(2008年—2012年)长时间序列MODIS地表反射率产品为基础,采用最小值合成法建立500 m分辨率逐月地表反射率产品数据集,然后利用地物波谱库中典型地物波谱数据,分析建立MODIS与Landsat 8 OLI传感器蓝光波段反射率转换模型,最后北京地区AERONET地基观测数据确定了气溶胶光学物理参数,并反演获取了北京地区上空500 m分辨率的AOD分布。为验证反演算法的精度,分别将反演结果同AERONET及MODIS/Terra气溶胶产品(MOD04)进行交叉对比,同时利用相关系数R,均方根误差RMSE,平均绝对误差MAE以及MODIS AOD产品预期误差EE共4个指标进行衡量。结果表明:算法反演获取的AOD与AERONET观测值具有较高的一致性,各指标分别为R=0.963,RMSE=0.156,MAE=0.097,EE=85.3%,稍优于MOD04产品(R=0.962,RMSE=0.158,MAE=0.101,EE=75.8%),并且有效的对比点数也高于MOD04。通过与地基观测相比,卫星遥感获取的高分辨率城市地区AOD精度可作为定量评估城市空气质量的有效依据。  相似文献   

中国第二次北极科学考察沿线气溶胶成分分析   总被引：7，自引：2，他引：5  

徐建中  孙俊英  任贾文  秦大河 《冰川冻土》2005,27(2):205-212

对2003年7月15～9月28日间中国第二次北极科学考察沿线所采集的气溶胶样品进行分析, 获得了Na 、 NH 4、 Ca2 、 Cl-、 MSA、 SO2-4等11种离子的浓度数据(文中使用当量浓度).根据相关分析, 可将11种离子分为3类: 海盐源离子, 包括Na 、 Mg2 、 K 、 Ca2 、 Cl-、 SO2-4; 人为源, 包括 NH 4、 NO-3; 其它源, 包括 CH3COO-、 MSA、 C2O2-4. 气溶胶以海盐气溶胶为主, Cl-、 Na 离子分别是阴阳离子中含量最大的离子, (Na Cl-)对气溶胶载量(所测定的阴阳离子的总和)的贡献平均为60.2%, 占气溶胶总量的一半以上. NH 4/SO2-4的比值的平均为0.45, 根据当地的大气环境和气溶胶的离子平衡, 认为气溶胶样品中NH 4和SO2-4主要是以NH4HSO4的形式结合. 根据考察沿线NO-3浓度的变化, 把考察沿线大致分为3个区: 日本海区, 中值为15.2 neq·m-3; 鄂霍次克海及白令海区, 中值为1.8 neq·m-3; 北冰洋区, 其浓度较低, 中值为0.4 neq·m-3. 考察沿线白令海是MSA的高产区.  相似文献   

Aerosol-Cloud-Precipitation Interactions in a Closed-cell and Non-homogenous MBL Stratocumulus Cloud     

Xiaojian ZHENG  Xiquan DONG  Dale M. WARD  Baike XI  Peng WU  Yuan WANG 《大气科学进展》2022,39(12):2107-2123

A closed-cell marine stratocumulus case during the Aerosol and Cloud Experiments in the Eastern North Atlantic (ACE-ENA) aircraft field campaign is selected to examine the heterogeneities of cloud and drizzle microphysical properties and the aerosol-cloud-precipitation interactions. The spatial and vertical variabilities of cloud and drizzle microphysics are found in two different sets of flight legs: Leg-1 and Leg-2, which are parallel and perpendicular to the cloud propagation, respectively. The cloud along Leg-2 was close to adiabatic, where cloud-droplet effective radius and liquid water content linearly increase from cloud base to cloud top with less drizzle. The cloud along Leg-1 was sub-adiabatic with lower cloud-droplet number concentration and larger cloud-droplet effective, but higher drizzle droplet number concentration, larger drizzle droplet median diameter and drizzle liquid water content. The heavier drizzle frequency and intensity on Leg-1 were enhanced by the collision-coalescence processes within cloud due to strong turbulence. The sub-cloud precipitation rate on Leg-1 was significantly higher than that along Leg-2. As a result, the sub-cloud accumulation mode aerosols and CCN on Leg-1 were depleted, but the coarse model aerosols increased. This further leads to a counter-intuitive phenomenon that the CCN is less than cloud-droplet number concentration for Leg-1. The average CCN loss rates are ?3.89 \begin{document}$\mathrm{c}{\mathrm{m}}^{-3}\;{\mathrm{h}}^{-1}$\end{document} and ?0.77 \begin{document}$\mathrm{c}{\mathrm{m}}^{-3}\;{\mathrm{h}}^{-1}$\end{document} on Leg-1 and Leg-2, respectively. The cloud and drizzle heterogeneities inside the same stratocumulus can significantly alter the sub-cloud aerosols and CCN budget. Hence it should be treated with caution in the aircraft assessment of aerosol-cloud-precipitation interactions.  相似文献   

典型自然源气溶胶沉降引起的海洋初级生产响应     

刘畅  毛志华  陈焕焕  王云涛 《海洋与湖沼》2024,55(2):363-374

大气沉降是陆源物质向海洋输入营养盐的重要方式, 沙尘、野火和火山喷发均能够产生气溶胶, 这些典型的自然源气溶胶在风场的作用下, 能够进行远距离的输运, 期间由于沉降作用进入海洋, 为上层海洋提供限制性营养盐促进海洋浮游植物生长, 提升海洋的初级生产力, 促进碳循环过程。以海表叶绿素浓度作为海洋初级生产力的重要指标, 通过海表叶绿素浓度的响应, 探究沙尘、野火和火山这三种典型自然源气溶胶的传输路径及其沉降对海洋初级生产的影响。结果显示, 海洋初级生产对气溶胶沉降的响应不仅与气溶胶排放类型有关, 也与温度、动力过程、光合有效辐射等海域初级生产影响因素有关, 体现了海洋初级生产对自然源气溶胶的敏感性, 自然源气溶胶沉降所驱动的海洋初级生产在全球碳循环中具有重要的潜在影响。  相似文献   

长江三角洲地区大气气溶胶柱单次散射反照率特性研究     

张小林  许梦婕 《南京气象学院学报》2021,13(2):252-256

利用OMI卫星资料2006—2017年的483.5 nm波长的气溶胶柱单次散射反照率日均数据,分析了整层大气气溶胶单次散射反照率在长三角地区的时空分布特征,特别是其年际、月、季节变化特征.长江三角洲地区的大气气溶胶柱单次散射反照率越靠近海洋越大,而越靠近内陆越小.日均气溶胶柱单次散射反照率在0.881~0.971范围内变化,多年的平均值为0.939±0.024,最大分布概率出现在0.965~0.970区间,其值约为25％.长三角地区大气气溶胶柱单次散射反照率的年平均值集中于0.938~0.940之间,年际变化很小,变化值小于1％;月均柱单次散射反照率在6、8、9月有最大值,其值为0.968,而在2月有最小值,其值为0.915;季节平均单次散射反照率在夏季最大,其值为0.968,而在冬季最小,其值为0.919.  相似文献   

华南黑碳气溶胶浓度与南海夏季风关系的年代际突变          下载免费PDF全文

郑彬  黄燕燕  谷德军  林爱兰  李春晖 《大气科学学报》2021,44(4):507-517

利用重建的华南区域黑碳气溶胶(Black Carbon, BC)浓度资料,分析其与南海夏季风在年际尺度上的关系。结果表明,华南区域BC浓度与南海夏季风的关系在2000年前后有明显的突变,由显著负相关变为显著正相关,即由高BC浓度弱季风变为高BC浓度强季风。通过合成对比分析,发现1988—1999年(第一时间段)的华南BC主要气候效应是间接辐射强迫作用:华南BC使云粒子半径减小,抑制华南区域春季降水,增加了云的生命期,从而使到达地面的短波辐射减少,表面和低层大气降温。负温度异常激发了异常反气旋,在南海区域即有东风异常。到夏季,东风异常减弱了季风强度,同时抑制了南海地区的降水。2000—2010年(第二时间段)的华南BC主要气候效应是直接辐射强迫作用:春季高BC浓度通过直接气候效应,增暖大气,加强降水,但是雨日减少,从而使到达地面的短波辐射增多,表面和低层大气增温。正温度异常激发了异常气旋,在南海区域即有西风异常一直维持到夏季,增大了季风强度,同时增强了南海地区的降水。  相似文献   

基于AERONET的西亚地区气溶胶光学特性          下载免费PDF全文

谢丽凤  许潇锋  潘诗娴  罗天阳  杨语迪  杨晓玥  吴浩  戚佩霓  蔡乐天 《大气科学学报》2022,45(1):148-160

利用AERONET 10个站点的Level2数据分析得到2010—2017年西亚地区多个气溶胶参数(光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)、吸收光学厚度(Absorption Aerosol Optical Depth,AAOD)、波长指数α、粒子体积谱和单次散射反照率(Single Scattering Albedo,SSA))的季节、年际和日变化特征。结果表明,西亚10个站点AOD、AAOD、α和SSA的多年总平均值分别是0.245±0.094、0.030±0.006、0.889±0.247和0.918±0.016,粒子体积谱呈双峰分布。各站点的气溶胶光学参数呈现明显的季节和区域差异。AOD总体表现为春夏季大,秋冬季小。受沙尘影响,各站点α最小值和粗粒子体积浓度峰值均出现在春季,但α最大值呈现明显区域差异,其在阿拉伯半岛站点多出现在冬季,而环地中海站点出现在夏季。此外,阿拉伯半岛站点AAOD夏秋季大、冬春季小,SSA春夏季大、秋冬季小;而环地中海站点AAOD冬春季大、夏秋季小,SSA夏秋季大、冬春季小。除了季节变化外,两地区气溶胶的日变化也不同。阿拉伯半岛站点年平均AOD的日内差异普遍比环地中海站点剧烈,其中沙漠站点呈明显的早晚高,中午低的特征。从年变化来看,除TEP站的α值和ERD站的AAOD值呈显著下降趋势外,其他站点各光学参数的变化趋势均不显著。  相似文献   

Impacts of Aerosol-Radiation Interactions on the Wintertime Particulate Pollution under Different Synoptic Patterns in the Guanzhong Basin,China     

Naifang BEI  Xia LI  Qiyuan WANG  Suixin LIU  Jiarui WU  Jiayi LIANG  Lang LIU  Ruonan WANG  Guohui LI 《大气科学进展》2021,38(7):1141-1152

The effects of aerosol–radiation interactions(ARI) are not only important for regional and global climate, but they can also drive particulate matter(PM) pollution. In this study, the ARI contribution to the near-surface fine PM(PM2.5)concentrations in the Guanzhong Basin(GZB) is evaluated under four unfavorable synoptic patterns, including "northlow", "transition", "southeast-trough", and "inland-high", based on WRF-Chem model simulations of a persistent heavy PM pollution episode in January 2019. Simulations show that ARI consistently decreases both solar radiation reaching down to the surface(SWDOWN) and surface temperature(TSFC), which then reduces wind speed, induces sinking motion,and influences cloud formation in the GZB. However, large differences under the four synoptic patterns still exist. The average reductions of SWDOWN and daytime TSFC in the GZB range from 15.2% and 1.04°C in the case of the"transition" pattern to 26.7% and 1.69°C in the case of the "north-low" pattern, respectively. Furthermore, ARI suppresses the development of the planetary boundary layer(PBL), with the decrease of PBL height(PBLH) varying from 18.7% in the case of the "transition" pattern to 32.0% in the case of the "north-low" pattern. The increase of daytime near-surface PM2.5 in the GZB due to ARI is 12.0%, 8.1%, 9.5%, and 9.7% under the four synoptic patterns, respectively. Ensemble analyses also reveal that when near-surface PM2.5 concentrations are low, ARI tends to lower PM2.5 concentrations with decreased PBLH, which is caused by enhanced divergence or a transition from divergence to convergence in an area. ARI contributes 15%–25% toward the near-surface PM2.5 concentrations during the severe PM pollution period under the four synoptic patterns.  相似文献