王体健教授课题组在中国东部冬季灰霾的形成和演化机制研究方面取得进展


发布时间:2019-04-03浏览次数:396


近日,大气科学学院王体健教授课题组在中国东部冬季灰霾的形成和演化机制研究方面取得进展,成果以“Formation and evolution mechanisms for two extreme haze episodes in the Yangtze River Delta region of China during winter 2016”为题发表于《Journal of Geophysical Research》(影响因子3.5)。论文第一作者为助理研究员李蒙蒙博士王体健教授为通讯作者,南京大学为论文通讯单位。

灰霾成因涉及复杂的理化过程,但目前关于中国东部高浓度PM2.5污染过程的形成和演化机制仍然认识不足。二次无机气溶胶(SIA)是灰霾期间细颗粒物增长的主要原因,但当前大气化学模型不能准确模拟灰霾期间SIA特征,比如预测硫酸盐浓度低估2倍以上,以及高估HNO3/NOx浓度比5-10倍,表明有影响大气中SIA生成的过程在模式中被忽略

本研究结合长三角大气超站观测资料和数值模拟对2016年冬季中国东部两次持续、大范围的灰霾重污染(121-9日和1219-24日)进行分析。本研究在WRF-Chem模式中增加了颗粒物表面对SO2H2SO4NO2NO3N2O5HNO3气体的非均相摄取和反应过程,非均相反应机制的优化能够很好地改善PM2.5组分的模拟效果SO2的非均相转化是造成硫酸盐增长的重要原因(>50%)。超站观测发现两次过程具有不同的污染特征和形成机制,121-9日污染过程以静稳天气条件下PM2.5的持续增长为主要特征,包括缓慢增长阶段—快速形成阶段—消散阶段,而1219-24PM2.5的爆发性增长是由京津冀地区污染物向长三角的跨城市群输送导致,包括了清洁阶段—快速输送阶段—清除阶段。模拟结果也证实了这一点,京津冀地区污染物的跨城市群输送贡献了长三角PM2.5浓度最高值的33.2%

该研究成果改进了传统模式中非均相缺失造成的大气化学模拟偏差,揭示了中国东部冬季灰霾的形成和演化机制,对进一步认识中国东部冬季灰霾成因具有重要意义。本研究受到国家自然科学基金(915442304160511591644106)、国家重点研发计划(2016YFC0203303)等项目的资助。


1 (左图)上海超站观测201612月气态和颗粒态污染物浓度及气象要素;(右图)WRF-Chem模拟本地生成和区域输送对长三角地区颗粒物浓度的贡献(黑色:本地生成;红色:京津冀地区输送;蓝色:其他区域输送)


参考文献:

Li M., T. Wang* and M. Xie et al., Formation and evolution mechanisms for two extreme haze episodes in the Yangtze River Delta region of China during winter 2016, Journal of Geophysical Research, 2019, doi: 10.1029/2019JD030535.



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