科研动态

博士生谢媛宇在权威杂志《大气化学物理》发表论文

2017-11-06

近日,地球系统科学系博士生谢媛宇在大气科学领域权威杂志《大气化学物理》 (Atmospheric Chemistry and Physics)在线发表了题为 ‘’Adverse effects of increasing drought on air quality via natural processes”的研究论文,揭示了干旱加剧对地表空气质量的影响。导师王聿绚副教授是本文的共同第一作者和通讯作者。研究合作者还包括美国地球物理流体动力学实验室(GFDL)明毅教授、美国爱荷华大学王俊教授、哈佛大学博士后沈路以及地学系博士生董文浩。


干旱作为一种气候系统极端状态对农业及水资源的影响受到广泛关注,但是其对地表空气质量的影响却未受到足够的重视。全球变暖导致的陆地区域干旱面积增加和程度加剧对地表主要空气污染物的源汇过程及大气浓度产生极大影响。本文通过分析美国1990-2014年共25年的长期地面观测数据,发现干旱条件下地表PM2.5O3浓度比非干旱条件分别增加17%和8%。虽然在过去25年美国人为源排放减少约50%,但是干旱条件下的空气污染物浓度增加并未因减排而降低。造成干旱条件下空气污染物增加的主要原因包括大气静稳天数增加、火灾排放和生物源挥发性有机物排放增加、大气化学反应速率加快以及干沉降和湿沉降减少等。


图1. 美国地区干旱发生频次(a),O3在不同干湿条件的浓度变化(b)、PM2.5在不同干湿条件的浓度变化(c)。


此外,研究利用观测得到的空气污染物与干旱指数的相关关系对大气化学与气候耦合模式比较计划(ACCMIP)中的四个气候-大气化学耦合模式进行评估,发现模式能较好模拟O3与干旱指数的负相关关系,但是模拟的干旱条件下O3浓度增加只有观测的一半左右;模式在部分区域无法模拟PM2.5与干旱指数的负相关关系。造成模式偏差的可能原因包括模式火灾排放、生物圈排放、云量响应等的偏差。


研究首次利用长期观测数据揭示了干旱对地表空气污染的负面影响。气候-大气化学耦合模式的模拟偏差反映出我们对干旱与大气化学耦合过程的理解仍存在不足。利用观测得到的空气污染物浓度和干旱指数相关关系,结合气候模式模拟的未来干旱状况,文章预估2100年与2000年相比,由于干旱增加导致美国PM2.5O3浓度在部分区域最大可增加41%和14%。干旱加剧使得地表空气污染控制面临更加严峻的挑战。


文章链接:

https://www.atmos-chem-phys.net/17/12827/2017/