系统管理

黑碳气溶胶与边界层相互作用对近地面臭氧浓度的影响


      我国当前的大气污染现状表现为以气溶胶和臭氧并存的大气复合型污染。这两类大气污染物相互作用,相互影响,如以往研究认为黑碳气溶胶对短波辐射的吸收作用会减弱光化学反应、减少臭氧的生成。近年来研究发现黑碳气溶胶的光吸收特性会抑制边界层的发展,进一步加强空气污染。而这种黑碳与边界层相互作用对近地面臭氧浓度的影响是怎样的还不太清楚。

南京信息工程大学朱彬教授课题组成员利用双向耦合的气象-化学-辐射中尺度模式(WRF-Chem)揭示了黑碳-边界层相互作用及其对近地面臭氧的影响机制。黑碳气溶胶对太阳短波辐射的吸收加热了其周边的大气,其中在边界层顶附近的加热最为显著,从而有利于逆温的形成并增加了层结稳定度,这导致白天边界层的发展受到抑制,边界层上下的湍流挟卷强度减弱。湍流挟卷减弱使得边界层上部向地面输送的臭氧通量明显减少,从而导致早晨-中午地面臭氧浓度降低。以往的研究关注边界层内的光化学反应对臭氧浓度的影响,而本研究发现黑碳-边界层相互作用的湍流挟卷减弱这一物理机制对臭氧浓度的影响最大。研究结果为探讨中国高黑碳浓度地区的臭氧形成机制提供新思路,为黑碳、臭氧的综合治理提供更加全面的理论依据。

该研究得到了国家自然科学基金(91544229)和国家重点研发计划(2016YFA0602003)的资助。研究成果已在Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)期刊上发表(https://doi.org/10.5194/acp-18-7081-2018)

文章信息:

Gao J., Zhu B., Xiao H., et al., Effects of black carbon and boundary layer interaction on surface ozone in Nanjing, China. Atmos. Chem. Phys. 18, 7081-7094, 2018.


文章链接: https://www.atmos-chem-phys.net/18/7081/2018/