科研進展

GRL: 空气污染防治加速中国东部地表变亮

  大氣氣溶膠不僅影響空氣質量和人體健康,還可通過吸收和散射作用削弱到達地面的太陽輻射。我國自2013年實施空氣汙染防治行動計劃以來,東部地區PM2.5質量濃度下降顯著(約30-50%)。但是,冬季持續重汙染事件仍頻繁發生。在冬季重汙染情況下,大氣氣溶膠會造成地面太陽輻射資源減少20-30%,其量級甚至與雲削弱作用相當。目前已對減排措施引起大氣顆粒物下降有較好的認知,但是,冬季重汙染過程中複雜的化學反饋機制尚不清楚,並且減排措施對地面太陽能影響認識不足。

  爲此,中科院大氣物理研究所LAGEO實驗室施紅蓉博士等與美國西北太平洋國家實驗室等多家科研機構合作,綜合分析地面、衛星汙染觀測數據和化學傳輸模式(CMAQ)模擬結果發現,2013年以來中國東部冬季相對夏季而言,PM2.5下降緩慢(冬季-3.2%yr-1,夏季-10.3%yr-1),這主要是由于現有減排措施下,冬季氧化能力增強以及氨相對不足等條件促使冬季二次無機氣溶膠增加,減緩了冬季PM2.5下降速度(圖一)。此外,研究團隊發展了基于小時級地面輻射數據識別晴空的新方法,以此量化了氣溶膠和雲輻射效應對地面太陽輻射趨勢影響。基于此方法結合分析衛星數據發現,2013年之後中國東部地面太陽輻射快速顯著增長,減排措施引起氣溶膠大幅減少是其主導原因,雲貢獻不顯著(圖二),地面輻射與顆粒物的季節變化趨勢吻合。

  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。

  文章鏈接:

  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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