INTEX-B NO2排放源在中国地区的应用与检验

将INTEX-B排放源应用到空气质量模型Model3-CMAQ中,对中国地区对流层NO₂的浓度分布进行了数值模拟,并与OMI卫星对流层NO₂资料进行了对比和验证。结果表明：将INTEX-B排放源应用到Model3-CMAQ模式,模拟的NO₂浓度在中国地区的分布、季节变化规律与卫星资料所得结果一致。敏感性试验表明,工业及电厂排放对NO₂的浓度贡献最大,而交通排放的贡献相对较小,两种排放均主要集中在京津、长江三角洲等经济发达地区。     

不同大气污染物监测密度对CMAQ源同化修正效果影响的模拟

采用(美国环保部的MODEL-3系统的)CMAQ源同化模型及4种不同空间分辨率的SO2、NO2实测资料,反演得到中国不同尺度的同化修正排放源,利用新一代中尺度气象模式WRF与多尺度空气质量模式CMAQ,模拟分析了中国不同观测信息密度对SO2、NO2源同化反演及其浓度预报的影响,重点分析了华北地区SO2、NO2浓度加密观测对改善SO2、NO2排放源和空气质量预报的重要影响。结果表明,采用不同分辨率的实测资料时,SO2、NO2的趋势预报效果改善程度有一定差异;采用较高分辨率的实测资料进行SO2、NO2源同化修正时,可明显减小SO2、NO2浓度的预报误差。华北地区较高分辨率的观测信息对于改进源同化修正效果及SO2、NO2浓度的趋势预报十分重要,尤其是对SO2浓度的预报尤为重要;采用经高分辨率的实测资料同化修正的排放源时,WRF-CMAQ模式对北京城市尺度SO2、NO2浓度的变化趋势、浓度水平和空间分布特征具有较好的预报效果。高分辨率的观测资料和区域源同化反演方法对于区域污染物浓度预报及排放源清单具有显著的改进作用。     

中国地区闪电和对流层上部NOx的时空分布特征及其相关性分析

为了解闪电对对流层上部NO_x的贡献,本文利用美国全球水资源和气候中心（GHRC）提供的1995年4月~2005年12月的闪电卫星格点资料及高层大气研究卫星 (UARS) 上的卤素掩星试验装置 (HALOE) 1991年10 月~2005 年11月的观测资料,分析了中国地区闪电与对流层上部NO_x体积混合比的时空分布特征及两者的相关性.结果表明:中国地区闪电和对流层上部的NO_x在季节分布、年际分布和空间分布上保持很好的一致性,闪电是对流层上部NO_x的重要来源;NO极值高度在350 hPa左右,云闪直接产生的NO是极值产生的主要原因,NO₂的极值高度在250 hPa左右,因为闪电产生的NO在传输过程中会被氧化成NO₂并通过雷暴的垂直输送作用抬升到更高高度;强对流活动有利于NO_x的传输,而人类活动产生的NO_x一般较难输送到对流层上部,因此闪电多发区的NO_x极值较大,所在的高度也较高.     

基于OMI数据的贵州省对流层NO2浓度时空变化分析

利用OMI卫星遥感数据提供的NO2浓度产品及气象站点数据,分析了2005-2017年贵州省对流层NO2柱浓度时空分布特征及其影响因素。结果表明:①贵州省NO2柱浓度年均值较小,说明贵州省空气质量整体比较好,年变化为NO2柱浓度先升高再降低的趋势,冬季最高、夏季最低,而月变化呈内凹型分布,一年中最大值大多出现在1月,7月出现最低值的次数最多;②空间分布呈西高东低、北高南低的特点;③在9个地市州中,六盘水市的NO2柱浓度年均值最大,贵阳市位于第二,浓度最低的是黔东南州。④降水和温度对NO2柱浓度都具有一定的负影响。     

基于空气质量模拟的江苏省大气污染物排放清单比较研究

大气污染物排放清单是空气质量模拟和空气污染治理的重要依据.本研究比较分析了两套覆盖江苏省的2017年大气污染物排放清单，即分别由上海市环境科学研究院、江苏省环境科学研究院编制的"长三角清单"和"江苏省清单"，并结合区域空气质量模型CMAQ评估不同清单对长三角地区2017年1、4、7、10月的空气质量模拟的影响.清单比较结果表明，除二氧化硫（SO₂）以外，江苏省清单估算的各污染物排放量较长三角清单低.通过与观测数据比较，发现两套清单对SO₂、氮氧化物（NO_x）、臭氧（O₃）和细颗粒物（PM_2.5）的模型模拟性能均较好.江苏省清单与长三角清单两者的模拟结果空间分布接近，其中江苏省清单模拟的PM_2.5和O₃在长三角多数地区略低于长三角清单的模拟结果（1月O₃除外）.江苏省清单与长三角清单均能够用于空气质量模式模拟，可为江苏地区的细颗粒物和光化学烟雾污染的控制策略制定提供参考.     

基于排放源的中国城市垃圾填埋场甲烷排放研究

利用全国垃圾填埋场的点源数据,基于实际调研和实验室分析建立中国不同区域、不同规模、不同填埋时间的排放因子矩阵,采用IPCC推荐的一级降解动力学（FOD）方法自下而上地核算了中国2107个垃圾填埋场在2007年的甲烷（CH₄）排放量。针对不同区域和类型的填埋场,分别就城市垃圾组分、可降解有机碳、CH₄修正因子、CH₄氧化系数、填埋场CH₄收集率等进行了深入研究。结果显示,中国2007年填埋场CH₄排放量为118.61万t,与《中华人民共和国气候变化第二次国家信息通报》2005年填埋场排放量（220万t）差异较大,其主要原因是城市垃圾填埋场统计数据的差异,例如填埋场个数及垃圾填埋量。中国绝大部分填埋场CH₄年排放量在700 t以下,超过1000 t的有279个,超过1万t的仅10个。江苏省的CH₄排放量最高,达到9.87万t;西藏的排放量最小,仅为0.21万t。东部江苏、广东、浙江等省的整体排放量较高,西部地区西藏、宁夏、青海等地的排放水平较低。     

遗传算法在点源扩散浓度反演排放源强中的应用

污染源清单的建立是目前城市大气污染浓度预报中的一大障碍，使用遗传算法和多点源扩散模式，从控制点浓度成功地反演了点源排放清单。源强反演数值的统计结果表明，该方法简单易行，效果较好，为空气污染预报系统提供了一种反演排放清单的途径。     

一种基于集合最优插值的排放源快速反演方法

基于集合卡尔曼滤波的源反演方法是估计排放源、提高空气质量模拟和预报精度的有效方法。为构建排放源与污染物浓度之间的误差协方差矩阵,该方法通常需要运行几十次大气化学传输模式。庞大的计算量限制了该方法的应用,使其无法为实时预报系统快速更新排放源。本研究发展了一种基于集合最优插值的排放源反演方法。该方法使用历史集合数据构建误差协方差矩阵,仅需一次常规的空气质量模拟便可根据观测模拟差异反演排放源,从而显著降低计算量。本文使用该方法同化2015年1月全国1107个地面站点观测的CO小时浓度数据,结合2014年1月的历史集合数据集,估计2015年1月全国15 km分辨率的CO排放源。该方案反演的全国CO排放总量仅比使用2015年1月集合数据集的反演量高1%,表明历史时段与反演时段的气象条件差异对月均CO排放的影响有限。使用历史集合数据集更新的排放源再次模拟可将全国349个独立验证站点的平均低估从0.74 mg m?3降至0.01 mg m?3,均方根误差降低18%,表明该方法可快速更新排放源并降低其不确定性。     

南京SO_2、NO_2和PM_(10)变化特征及其与气象条件的关系

利用南京市2002—2006年大气监测资料,分析了南京市大气中SO2、NO2、PM10年变化趋势及月季规律,评价了南京市空气质量状况。结果表明:5a来,SO2质量浓度呈显著上升趋势,NO2质量浓度缓慢上升,PM10质量浓度明显下降;南京市首要污染物是PM10,SO2、NO2污染较轻;3种污染物质量浓度均以夏季最低。进一步研究不同气象条件下污染物质量浓度发现,污染物质量浓度与风速反相关,且东南风时浓度最高;降水对污染物有清除作用;雾、霾天气下污染加剧;气象能见度与PM10、NO2的质量浓度反相关;污染物有明显的"周末效应",周末质量浓度值较低。     

OMI遥感珠三角城市群NO2的时空分布特征及人类活动影响分析

基于2005—2013年臭氧监测仪(OMI)遥感反演对流层NO2垂直柱浓度资料,分析珠江三角洲地区(简称珠三角)城市群及其相邻区域NO2的时空分布特征及变化趋势,并探究人类活动对NO2的影响。与地面观测数据对比检验显示,OMI遥感NO2资料可靠性较高。研究发现,珠三角城市地区由于工业生产活跃、汽车拥有量高、能源和电力消费量大,相应的化石能源消耗量大,这导致该地区对流层NO2柱浓度平均值(7.4×1015 molec/cm2)约为相邻地区的3倍。与此同时,珠三角地区NO2高污染区域连成一片,城市群效应显著。正弦模型能较好地拟合珠三角及相邻地区NO2的周期性变化特征,NO2浓度高值均出现在冬季,低值出现在夏季。近9年珠三角地区NO2浓度呈下降趋势,与其第二产业产值和汽车拥有量呈较显著的负相关,这表明珠三角地区对氮氧化物排放的治理初见成效。粤东和粤北地区NO2浓度增长趋势显著,与第二产业产值和汽车拥有量存在较好的正相关性,可见工业排放和汽车尾气是这些地区NO2的重要污染源。粤西地区NO2浓度基本不变。      

中国西南和华南地区硫沉降数值模拟

利用CMAQ(Community Multi-scale Air Quality)模式模拟了中国西南和华南地区的硫沉降。模式中详细考虑了气象过程、气相与液相化学过程、非均相化学过程、气溶胶过程和干湿沉降过程对SO2输送、转化和沉降过程的影响。通过与IMPACTS小流域的观测资料的比较,显示了该模式系统能够较好地模拟SO2在大气中的转化以及干湿沉降过程。在此基础之上,分析了不同季节该区域的硫沉降和向外输送的情况,并且模拟了该区域2002年全年的硫沉降分布状况,这为该区域有效地污染治理奠定了基础。     

人类活动排放的CO2及气溶胶对20世纪70年代末中国东部夏季降水年代际转折的影响

全球变暖背景下,中国东部夏季降水在20世纪70年代末开始较19世纪呈现东北及长江中、下游地区多雨,华北及华南少雨的特征。与此同时,人类活动排放的CO₂及气溶胶量也发生了明显的年代际变化。文中利用地球系统耦合模式（CESM）诊断了中国东部夏季的水分收支对人类活动排放的CO₂及气溶胶年代际变化的响应。发现CO₂排放量增加后,江淮流域的水汽辐合以及中国南方的水汽辐散主要是与质量辐散有关的动力项及与湿度梯度相关的热力项共同作用的结果,但动力作用更显著。气溶胶效应则主要通过动力作用使得江淮流域水汽辐合,而中国南方地区水汽辐散。虽然CO₂和气溶胶对辐射量及温度的影响差别很大,但通过改变温度梯度,热成风效应产生的动力作用都会导致江淮流域上升运动增强,降水增多;而中国南方下沉运动显著,降水减少,与观测结果一致,且CO₂相较于气溶胶的影响更为显著,证实了20世纪70年代末人类活动对中国东部夏季降水年代际转折的影响。