我国学者在大气环境研究领域取得新进展

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相关研究成果为减排措施在空气质量改善过程中所起的决定性作用提供了关键的科学证据。

作者：中国科学技术大学科研部 沈玮

来源：地球科学部,转载自国家自然科学基金委员会网站（2019年12月26日）

图1 二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）和甲醛（HCHO）时空分布。a-c）我国中东部地区2005-2017年NO2、SO2和HCHO平均空间分布；d-f）全国（CHN）及京津冀（BTH）、长三角（YRD）、珠三角（PRD）和四川盆地（SCB）4个重点区域NO2、SO2和HCHO的年均浓度变化

图2 a）卫星遥感观测NO2和GAM模型模拟对比；b）气象因素引起的污染物浓度逐日变化；c）排放引起的污染物浓度逐日变化；d）气象（红线）、排放（绿线）引起的污染物浓度年际变化，卫星遥感观测的污染物浓度年际变化（蓝线）及MEIC排放清单的年际变化（三角形）。纵坐标零点为2005-2017年观测浓度的平均值

在国家自然科学基金项目（批准号：41722501, 91544212, 51778596）等资助下，中国科学技术大学刘诚教授及其合作者基于自主开发的卫星遥感数据产品，在我国大气污染的长期变化趋势及其驱动因素研究方面取得最新进展。研究成果以“Satellite UV-Vis Spectroscopy: Implications for Air Quality Trends and Their Driving Forces in China during 2005–2017”（卫星紫外-可见光谱：指示2005-2017年中国空气质量变化趋势及其驱动因素）为题，于2019年11月13日在Light: Science & Applications（《光:科学与应用》）上在线发表。

论文链接可点击阅读原文查看。

污染物在大气中的浓度受到污染源排放和气象因素的共同影响，准确评估二者的相对贡献对于大气污染防治工作具有重要的指导意义，而长期的连续观测数据是该项研究的有效支撑。卫星遥感在大气污染物的长期变化趋势和大范围空间分布观测以及数据质量的一致性方面具有独特的优势，然而国外官方卫星数据产品都是基于低气溶胶浓度的大气环境背景开发，对我国重污染天气的观测能力严重不足。基于OMI卫星载荷光谱信号，中国学科技术大学刘诚教授课题组开发了适合我国大气环境的卫星遥感反演算法，获取了2005-2017年我国中东部地区二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）和甲醛（HCHO）等污染气体对流层垂直柱浓度的时空分布数据（图1），发现NO2和SO2在近年已呈现下降趋势，但是HCOH浓度仍持续上升。

研究团队进一步结合气象参数构建广义相加模型（GAM），模拟污染物变化趋势，解析了气象因素和非气象因素的各自贡献（图2，以NO2为例）。非气象因素引起的NO2和SO2浓度年际变化与清华大学MEIC排放清单的年变化趋势高度一致性，表明非气象因素指示污染源排放。而HCHO主要由挥发性有机物（VOC）二次生成，与VOC排放的关系不显著。卫星遥感观测的污染物逐日变化和季节变化与气象因素引起的变化趋势较为一致，表明短期变化主要受气象条件的影响；而年际变化与非气象因素引起的变化较为一致，并且非气象因素引起的年际浓度变化幅度远大于气象因素，表明年际变化主要受排放的影响。该项研究表明，排放是影响空气质量长期变化的决定性因素，在排放因素的年际变化幅度还远大于气象因素时，减排能够显著改善空气质量，虽然短期的减排效果可能被气象条件的变化屏蔽。相关研究成果为减排措施在空气质量改善过程中所起的决定性作用提供了关键的科学证据。

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