基于GEMS地球同步卫星探测器的中国地区氮氧化物高时空分辨率研究
批准号:
42075175
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
林金泰
依托单位:
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:
林金泰
中文摘要
中国氮氧化物污染严重,虽然近年来排放有所下降,但下一步精准减排难度大,其中一个重要原因是现有排放清单、地基观测、极轨卫星遥感等手段存在缺陷,对于高时空分辨率条件下氮氧化物的变化特征和成因的认识不足,尤其缺乏诸多地区(特别是郊区和农村)污染物的日内变化信息。本项目拟基于近期成功发射的世界首个可测量对流层二氧化氮的地球同步卫星探测器GEMS,利用其高时间分辨率(白天逐小时)和高水平分辨率(在华北地区约7 x 8 km2)特点,改进自主开发的POMINO算法并应用到GEMS,获得中国及周边地区对流层二氧化氮垂直柱浓度产品,进一步利用EOF-EEMD等工具定量分析氮氧化物污染的高时空分辨率变化特征,改进自主开发的PHLET算法反演主要城市及其周边地区的白天逐小时高分辨率氮氧化物排放,探索氮氧化物变化的驱动机制,为精准减排提供依据。
英文摘要
China is confronted with high-level nitrogen oxides (NOx) pollution. Although Chinese anthropogenic emissions have declined over the past few years, further reductions are challenging, in part because of deficiencies in high-resolution information of NOx pollution based on current emission inventories, ground-based measurements and polar-orbiting satellite remote sensing. In particular, there is lack of information on the diurnal variation of NOx especially over suburban and rural areas. In this study, we propose to investigate the characteristics and drivers of NOx pollution over China at high spatial and temporal resolutions, based on the recently launched world’s first geostationary satellite instrument capable of measuring tropospheric NOx on a (daytime) hourly basis at 7 x 8 km2 over North China. We plan to modify and apply our POMINO algorithm to retrieve tropospheric vertical column densities of nitrogen dioxide, and further use the EOF-EEMD statistical analysis and visualization tool to diagnose the spatiotemporal characteristics of NOx at a high resolution. In addition, we will modify and apply our PHLET algorithm to retrieve NOx emissions at selected highly polluted cities and their surrounding areas. We will further address the driving mechanisms of NOx variations at resolutions of concern. Our studies will provide new scientific findings to facilitate emission control and pollution mitigation.
对流层二氧化氮(NO2)卫星遥感是认识大气环境变化和驱动机制的重要手段,可为空气污染监测和治理提供重要(准)观测资料。本项目利用世界首个可测量对流层NO2的地球同步卫星探测器GEMS,反演我国地区对流层NO2垂直柱浓度(VCD),并结合项目组开发的多套NO2柱浓度卫星数据集,进一步开发排放反演算法PHLET,实现氮氧化物(NOx=NO+NO2)排放精细反演,定量人为源和自然源排放的贡献,并探究NOx对PM2.5污染和气候模拟的影响,取得了一些创新性成果。.第一,针对GEMS地球同步卫星探测器的特性,改善并应用前期基于极轨卫星探测器自研的POMINO算法,实现了对流层NO2垂直柱浓度反演及数据验证,建立并公开了我国及周边地区白天逐小时NO2柱浓度数据集POMINO-GEMS,数据从2020年12月开始并持续更新。.第二,基于自研的多套极轨和静止卫星NO2柱浓度数据集,构建了大区域、高空间分辨率、快速可靠的NOx排放反演算法PHLET,实现了覆盖我国大陆全境的最高空间分辨率(5km)排放反演,揭示了排放清单缺失的众多重要人为排放源,首次发现了青藏高原湖泊的高强度自然微生物源NOx排放。.第三,进一步结合卫星观测、排放数据、地基观测和数值模型等,定量了NOx排放对PM2.5污染和气候模拟的影响,揭示了化学非线性对我国硝酸盐形成的重要影响和地区之间PM2.5污染的紧密联系,发现现有气候模式对硝酸盐等多种PM2.5组分的模拟能力存在显著缺陷。.这些研究成果有助于我国的精准减排。基于这些研究成果,项目主持人以通信作者在Nature Geoscience等期刊发表学术论文7篇,其中5篇为本项目第一标注、2篇为第二标注。相关系列卫星数据获得了国内外数百个注册用户,部分数据被用于支撑青藏高原科考专项。本项目协助支持主持人培养了5名博士生。
基于TropOMI和OMI的中国氮氧化物卫星遥感及排放和环境影响研究
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批准号:41775115
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项目类别:面上项目
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资助金额:68.0万元
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批准年份:2017
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负责人:林金泰
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依托单位:
近40年来全球陆地气溶胶直接辐射效应年代际变化的观测估计
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批准号:41175127
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2011
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负责人:林金泰
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依托单位:
利用卫星遥感资料反演中国地区氮氧化物人为源排放
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批准号:41005078
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2010
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负责人:林金泰
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依托单位:
国内基金
海外基金