数据同化显著改善了中国各地气溶胶和气态污染

- 编辑:大众自然网 -

数据同化显著改善了中国各地气溶胶和气态污染

数据同化显著改善了中国各地气溶胶和气态污染

气溶胶是大气的重要组成部分,对大气能见度和人类健康产生不利影响,还通过直接辐射强迫和与云和降水的相互作用影响气候。近年来,我国区域性气溶胶污染事件频繁发生,提高大气污染预警能力具有重要意义,一直是研究人员关注的问题。

空气质量数值模型作为一种不可缺少的工具,已广泛应用于空气质量分析预报和大气污染物时空演化预报中。数据同化技术可以将观测信息与模型背景场有机地结合起来,形成理论最优分析场,通过优化模型初始场来提高预测精度。但目前污染物的同化研究大多集中于气态污染物或颗粒物PM2.5和PM10总质量的分离同化,很少有研究考虑多粒径区段气溶胶多组分的化学机理。

王大师Daichun,最近你魏博士副教授(通讯作者)和藏Zengliang从气象学和海洋学研究所的国防科技大学,中国使用了三维变分同化算法建立化学DA系统,其中包括气溶胶组件(如基本碳、有机碳、硫酸盐、硝酸盐、氯化物、钠盐、铵盐、无机粒子PM2.5,PM10除了气态污染物,如SO2, NO2, CO, O3质量浓度作为控制变量。随后,对中国环境监测中心发布的PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3等小时质量浓度观测数据进行同步同化,对该系统进行评价。结果表明,该同化系统显著改善了颗粒物和气态污染物质量浓度的分析和预测。这项研究发表在《中国科学与地球科学》上,题目是“大小解析气溶胶模型的三维变分数据同化系统:中国颗粒物和气体污染物预报的实施和应用”。

数据同化显著改善了中国各地气溶胶和气态污染

这项研究揭示了不同污染物的同化带来的不同好处。DA显著改善了PM2.5、PM10和CO的预测,其积极效应持续时间超过48小时。DA对SO2和O3预测的积极效应持续时间长达8小时,但对NO2预测的积极效应相对较差。经分析,DA对污染物预测的积极作用与污染物的生命周期有一定的关系。对于寿命较长的污染物,DA可以比NO2和O3等寿命较短的污染物预期更长的预测范围。

研究还表明,同化的影响在不同地区也存在差异。在中国大部分地区,DA对PM2.5和PM10预报的积极影响可能持续超过48小时。事实上,DA在48小时内显著改善了华北地区的SO2预报,而CO同化效应(48小时)在华北和华东以及整个四川盆地之外的大部分地区也存在。数据显示,除了西南和西北地区,DA可以在48 h内改善中国各地的O3预报,华南地区的O3 DA效益更为明显,但从空间分布上看,NO2 DA效益仍相对较差。

研究结果丰富了气溶胶和气体污染物的研究。它不仅对大气污染物的监测、预测和控制具有参考价值,而且对我国污染天气的处理、大气环境的管理和预测具有重要的科学意义。


数据同化显著改善了中国各地气溶胶和气态污染