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十博体育官网定量揭示气溶胶-光解相互作用对冬季雾霾的减轻作用
2020-04-24| 编辑: | 【 】【打印】【关闭

  

  气溶胶-辐射的相互作用(气溶胶辐射反馈)包括大气气溶胶对太阳辐射的吸收和散射作用,从而引发的对地表热量收支平衡以及热动力条件改变等过程,在此过程中还会导致光解速率的变化(气溶胶-光解相互作用),最新研究认为气溶胶-辐射相互作用及其引发的气溶胶-光解相互作用可能对雾霾发生发展有重要影响。

  最近十博体育官网李国辉研究员带领的模拟团队,基于观测数据并利用区域气象化学耦合模式(WRF-Chem)针对华北平原冬季典型重污染过程展开分析,定量论证了气溶胶-辐射和气溶胶-光解的相互作用对华北平原冬季雾霾贡献的相对重要性。结果表明:气溶胶-光解相互作用可以降低22.6%18.6%的日间NO2光解速率以及O3浓度,大气氧化性下降,导致硫酸盐、硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶的平均下降3.5%9.3%4.5%、和9.4%。观测数据分析也间接发现了气溶胶-光解导致大气氧化性以及二次颗粒物浓度下降的现象。模拟还发现气溶胶-辐射对PM2.5质量浓度的增加平均为7.8%,而气溶胶-光解的相互作用导致PM2.5质量浓度平均下降4.2%,在综合考虑两种过程后发现二者的共同作用导致PM2.5质量浓度平均增加为4.8%(图1),表明气溶胶-光解相互作用可以抵消气溶胶辐射反馈对华北平原冬季雾霾的加重,其中气溶胶辐射反馈对雾霾加重雾霾贡献的40%可以被气溶胶-光解相互作用抵消。研究发现在实际过程中考虑二者的共同作用时,气溶胶效应对雾霾的加重影响并没有那么显著,除非是在重霾过程中也就是当PM2.5质量浓度超过400 μg m-3的时候(图2)。

  由于气溶胶-光解的相互作用会导致大气氧化性改变,影响二次无机和二次有机气溶胶的生成,近一步导致气溶胶-云的相互作用受到影响,因此未来气溶胶-光解相互作用也将成为气候变化研究的热点。该论文第一作者为吴佳睿博士生,通讯作者为李国辉研究员,在近期美国科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences, USA)发表。

     

  1. 2015125日到201614日,由于(a)气溶胶-光解相互作用、(b)气溶胶-辐射相互作用以及(c)二者共同产生的效应对近地面PM2.5质量浓度贡献的空间分布。

   

  图2.  2015125日到201614日,随着近地面PM2.5质量浓度的增加,气溶胶-光解相互作用(蓝线)、气溶胶-辐射相互作用(红线)以及二者共同作用(黑线)对近地面PM2.5质量浓度的平均百分比贡献的变化趋势。

  


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