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川西平原人为排放对青藏高原东坡气溶胶污染影响的观测和模拟研究

批准号:
42075185
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
赵素平
学科分类:
气候变化及影响与应对
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵素平

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
青藏高原气溶胶污染受周边高排放区域影响显著。在高原“热泵”驱动下,南亚地区排放的污染物、塔克拉玛干沙漠的沙尘可翻越南、北坡到达高原内陆区域,进而影响其脆弱的生态环境。然而,目前对高原东部气溶胶长期监测较少,很少有研究关注高原东坡气溶胶理化特性、来源和区域传输,基于此,提出一个科学问题:川西平原人为排放对高原东坡气溶胶污染究竟有何影响?本申请项目拟基于建立的川西地区梯度分布的气溶胶监测点,分析PM1理化特性,依据扫描电镜观测的单颗粒三维形貌特征和化学成分数据,结合PMF受体模型量化各类源对不同海拔高度PM1的贡献,利用在线耦合模式WRF-HYSPLIT确定各站点PM1潜在源区,结合川西平原大气扩散条件,评估其人为排放对高原东坡气溶胶污染的影响。研究成果将加深对青藏高原气溶胶来源的认知,为高原气候环境研究及生态环境治理、盆地地形大气污染防治等工作提供科学技术支撑,具有重要的科学意义和应用价值。
英文摘要
Aerosol pollution over Tibetan Plateau (TP) is largely impacted by surrounding regions with highly primary emissions. The air pollutants from South Asia and dust plumes from Taklimakan Desert can climb along the south and north slopes and reach inland TP to influence fragile ecology and environment on TP. However, long-term and continuous aerosol measurements at eastern part of TP are scarce, and less studies focus on physicochemical characteristics, source apportionment and regional transport of aerosols at eastern slope of TP (ESTP). Thus, a scientific problem is raised: what is the impact of anthropogenic emissions at Western Sichuan Plain (WSP) on aerosol pollution at ESTP? Based on founded gradient distributed aerosol measurement network at West Sichuan (AMNWS), this project will analyze PM1 physicochemical characteristics, and quantify the contributions of each source to PM1 at different altitudes with three-dimensional morphology of single particles and chemical compositions and PMF receptor model. PM1 potential source regions will be identified at each site using online coupled model of WRF-HYSPLIT. Combined PM1 origins and potential source regions at varying altitudes from WSP to ESTP and atmospheric diffusion and dilution conditions at WSP, the effect of WSP anthropogenic emissions on aerosol pollution at ESTP will be evaluated. The results will deepen the understanding of aerosol origins over Tibetan Plateau, and provide scientific and technological support for studies of climate and environment and management of eco-environment on Tibetan Plateau, and air pollution controls at the basin terrain, which has important significance for science and application.
作为世界上海拔最高的高原,青藏高原生态环境脆弱,是气候变化的先哨区和敏感区。近年来,在气候变暖显著加剧和人类活动越发密集的共同影响下,高原主体的气溶胶污染越来越严重,受到了学术界和公众的普遍关注。前期研究表明,高原气溶胶浓度的高值区主要集中在其南部、北部和东部,一些学者研究了南亚严重的人为污染对高原南坡的影响程度及相关机制,也有部分研究关注了戈壁沙漠和塔克拉玛干沙漠对高原北坡气溶胶污染的影响。然而,对于高原东坡污染的来源,特别是川西平原严重的气溶胶污染对其有无影响?影响程度如何?带着这些科学问题,开展了本项目的研究工作。通过在东坡离线采集气溶胶样品,分析从川西平原到高原东坡气溶胶组分(水溶性离子、黑碳、有机碳)的空间变化特征,结合PMF源解析受体模型和HYSPLIT后向轨迹模式,确定影响气溶胶污染各类源的梯度变化特征,获得东坡不同站点气溶胶的潜在污染源区。通过在川西平原、高原东麓的都江堰地区开展边界层气象-环境综合观测试验,分析高原东坡一次人为污染与边界层气象的相互作用机制。通过本项目的实施,在川西平原到高原东坡这一过渡区,取得了一些新认识和新见解。首先,发现随着海拔的增加,一次人为污染显著减少,在环境气象条件的影响下,二次污染(如OC)占比显著增加,机动车作为重要的一次人为污染源,随着海拔增加显著降低;基于此,发现了黑碳气溶胶吸光效率随海拔增加显著下降,而棕碳气溶胶的吸光效率显著增加,这与排放源和气溶胶混合状态的变化密切相关;最后,基于开展的大气边界层气象-环境综合观测试验获得的第一手观测数据资料,发现了在川西平原上空2 km存在气溶胶污染的高值中心,这是高原一次人为污染在西风带的驱动下输送到平原上空,在脱地下沉和平原热源的共同作用下,在特定高度出现了污染高值,也发现了顺时针边界层垂直环流易触发川西平原近地面重污染过程,且对其成因机制进行了揭示。在项目的资助下,首次开展了川西平原到高原东坡的边界层气象-环境综合观测试验、获得了大量的第一手观测资料、取得了一些新认识和见解、推动了边界层气象学与大气环境学的交叉融合、拓展了其研究范畴。
典型山谷城市冬季边界层逆温对气溶胶变化响应的观测和数值模拟研究
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