区域气象条件和减排对空气质量改善的贡献评估

区域气象条件和减排与空气质量的变化关系密切.区域污染天气的发生不只受人为排放的影响,其与气象条件也密切有关.我国地处全球的主要季风气候区,大气环流具有明显的季风气候变化特征,区域气象条件受年际气候变化影响显著.研究通过分析不同气候条件下京津冀地区、成渝地区、长三角和珠三角城市群2001~2018年主要气象要素及其污染天气的变化趋势,利用KNN大数据挖掘算法量化分析区域气象条件和减排对大气污染的贡献率.结果表明,2001~2018年间全球气候变化异常频繁,厄尔尼诺/拉尼娜非正常气候占比近一半.减排与气候变化均对空气质量的改善起促进作用.在非正常气候条件下,气象对空气质量改善的贡献更为明显.例如,非正常气候时京津冀地区气象条件对空气质量改善的贡献约为51%,而正常气候时约为30%.对于长三角和珠三角城市群,其气象条件在非正常气候时的贡献达到了50%左右,几乎与减排贡献相当.此外,各区域2015~2018年的减排贡献均高于2001~2012年的平均水平,表明随着我国实施大气污染物排放控制措施力度的增大,减排对空气质量改善的贡献显著.但气象条件对空气质量改善的贡献仍不容忽视,区域减排控制仍然任重而道远.     

一种快速定量估计大气污染物来源的方法

定量估计目标区域大气污染物源区的时空分布对有效应对空气污染具有重要的支撑作用.本文利用FLEXPART拉格朗日粒子扩散模式、WRF模式和清华大学MEIC人为排放源清单,建立了一种基于气象条件和人为源排放清单的快速定量估计大气污染物源区时空分布的方法,并以上海地区2015年12月22—23日一次污染过程为例,确定了目标区域和目标时段的污染物来源分布.与WRF-Chem模式人为排放源"清零试验"结果的对比分析结果表明,本定量估计的结果尽管在数值存在一定偏差,但在时间和空间分布上具有良好的一致性.研究表明,本文提供了一种快速并较为准确的定量估计目标区域大气污染物源区时空分布的方法.     

土地利用/覆盖变化与气候变化定量关系研究进展

当前,以全球变暖为主要特征的气候变化对人类社会的可持续发展构成了严重威胁,如何有效适应气候变化成为人类面临的共同挑战。研究表明,全球变暖的主要驱动力是人类活动造成的温室气体排放和土地利用方式改变。过去,科学界致力于削减全球温室气体排放,而土地利用与气候变化的关系,以及如何适应气候变化,没有引起足够重视。论文重点阐述土地利用/覆盖变化对区域气候的生物地球物理影响机制,总结土地利用/覆盖与气候变化定量关系的研究进展,得出现阶段研究存在四点不足:①缺乏景观格局与气候过程关系的认识;②较少考虑人类活动对下垫面的影响;③区域气候模式存在局限;④适应气候变化的研究不足。针对上述问题,论文指出基于可持续性的土地系统设计是适应气候变化的有效途径,也是未来气候变化领域的研究重点。     

珠三角地区典型城市重污染天气案例分析

本文利用天气后报网站的2014年空气质量指数资料、香港科技大学网站的气象要素资料以及利用HYSPLIT-WEB模式,对广州、肇庆、珠海3个典型城市两次重污染天气过程和一次清洁过程进行对比分析,探讨了空气污染与气象要素的关系,结果表明:空气污染与气象条件有着密切的关系:1月的重污染天气过程主要由大陆冷高压变性出海引起,7月的污染过程主要受台风外围下沉气流影响;与清洁过程的气象条件相比,污染过程风速小,且存在逆温,不利于污染物的输送和扩散。后向轨迹的分析进一步证明了珠三角城市间空气污染的相互影响,下风向的珠海受污染情况相比广州、肇庆有一定的延迟。     

空气污染对气候变化的影响与反馈

由于社会的不断的发展和科技的不断的提升,工业生产也得到了很大的发展,但是也正是由于工业的发展和人们不重视植被的保护,导致大量的污染物排放在空气中,从而导致了很严重的空气污染问题,并且现在的地方都出现的极端的天气,就目前的相关的调查来看,气候的变化和空气污染有很大的关系,基于此本文对于空气污染对气候变化的影响与反馈进行了相关的分析,希望可以通过下面的一些分析,让人们意识到空气对污染对于人类的生存环境的危害,从而增强人们的环境的保护意识,保护我们共同的地球家园。     

NOx和VOC自然源排放及其对中国地区对流层光化学特性影响的数值模拟研究

利用Williams等和Guenther等的模型估计中国地区NOx和VOC的自然源排放.所得清单显示土壤NOx排放总量(以N计)为225.75 Gg;植被VOC年排放总量(以C计)为13.23 Tg,其中异戊二烯、单萜烯、其它VOC分别为7.77、1.86、3.60 Tg;排放有明显季节变化和空间变化.运用中尺度气象模式MM5以及光化学模式Calgrid研究这些排放在不同季节对对流层化学的影响.结果表明,O3、NOx、HNO3和PAN的全国平均浓度在土壤NOx排放影响下分别增加15.3%、15.7%、25.5%和6.5%;在植被VOC排放影响下改变5.6%、-4.9%、-19.3%和142.3%;在两者综合影响下增加26.1%、8.8%、4.3%和177.9%;浓度变化在夏季明显强于其它季节.自然源对中国地区光化学污染物空间分布有不同程度的影响,这种影响同区域气象条件、源排放和NMHC/NOx比值等因素有关.NOx和VOC的自然源排放对光化学特性影响显著,在光化学模拟过程中不容忽视.     

应对气候变化的能源战略与对策

气候变化是当今国际社会高度关注的全球性问题,也是能源领域的热点问题之一.全球气候变化主要是由于人类大量燃烧化石燃料所排放的二氧化碳等温室气体引起的.随着科学界对二氧化碳等温室气体排放与气候变化之间相互关系认识的深入,要求国际社会采取对策,努力限制或减少二氧化碳等温室气体排放的呼声也越来越高,气候变化问题已日益成为影响各国制定国家能源战略的重要因素.     

农田生态系统N2O排放的数值模拟研究

综合大气化学等多学科最新研究进展,建立了农田N2O排放数值模式,模式较好地模拟了农田生态系统中N2O排放过程.利用模式分析了气象因子对N2O排放影响.结果表明:苏州稻田N2O排放量与生长期平均气温存在显著正相关,与总辐射和降水量相关不明显;功率谱分析表明N2O排放量存在7～9年的变化周期,与平均温度变化周期比较接近.模拟气候变化对N2O排放的可能影响表明:气温比目前升高1℃,苏州稻田N2O排放量将平均增加4.5%.     

环球

气候变化和空气污染共同影响全球食品供应麻省理工学院的研究人员近日表示,全球气候变化和空气污染对粮食生产带来交互作用,并建议政府在解决粮食安全问题时应将全球变暖和空气污染问题一同纳入考量。这项研究详细分析了大米、小麦、玉米和大豆的情况,这四种全球最主要的粮食作     

陆地生态系统呼吸温度敏感性及影响因素研究

陆地生态系统是全球第二大碳库,生态系统呼吸的任何细微变化都会在很大程度上影响着全球碳循环,改变大气中CO2浓度,而气候变化(如气候变暖)反过来会影响生态系统呼吸,从而增强温室效应.呼吸对温度的敏感性系数(Q10)是定量气候-碳循环反馈的一个关键参数,其相关研究仍存在较大的不确定性.本文探究了Q10的影响因素、时空变异性及机理解释,阐述了表观Q10和内在Q10的机理差异,指出内在Q10是有机物分解对温度的敏感性,更能反映生态系统碳循环对气候变化的本质反馈.     

An integrated assessment of regional air pollution and climate change in Europe: findings of the AIR-CLIM Project

This paper presents results of an assessment of the linkages between regional air pollution and climate change in Europe (the AIR-CLIM Project). The main research tool was an integrated modeling framework and the main product was a consistent set of long-term scenarios covering Europe between 1995 and 2100. Scenarios consisted of trends in emissions, acid deposition, nitrogen deposition and climate change. Critical loads and critical levels were used to assess the impacts of deposition to forest soils and a new analogous concept of “critical climate change” was developed to assess the impacts of climate change. Taking into consideration the limitations of the scope and models used in the study, preliminary conclusions were: (1) regional air pollution and climate change may be fairly weakly coupled in the natural environment, i.e. climate change was not found to have a large impact on the sensitivity of forest ecosystems to regional air pollution, nor on the distribution of deposition; nor did regional air pollution (in the form of sulfate aerosols) have a significant impact on climate change in Europe; (2) however, regional air pollution and climate change may be strongly coupled in the “policy” environment. It was estimated that virtually all of Europe at mid-century might be affected by either regional air pollution or climate change, or both, and this will require a strong policy response. Moreover, the indirect effects of climate policies were found to reduce the costs of controlling air pollution emissions by more than 50%, suggesting a strong potential financial linkage between policies to reduce greenhouse gas and air pollution emissions.     

中国经济行业产出对气象条件变化的敏感性影响分析

为研究天气气候变化对中国经济行业产出的影响变化,引入气象因素的Cobb-Douglas生产函数,采用了带一阶自回归变量的Panel data-Random effect-AR(1)模型,研究经济产出对气象条件变化的边际影响和敏感性分析。研究表明,气象条件变化对中国8个行业、31个省(区、直辖市)的国民经济产出存在显著敏感性影响。在控制资本和劳动力影响因素的条件下,1984—2006年共22年间中国GDP总值对气象条件变化的敏感性影响约为12.36%。在计量经济效益预测中,度量了我国省域行业经济产出对气象条件敏感性影响,总体特征为:北部大于南部,西部大于东部,在北部以中部气象条件相对更为敏感,而在南部以中部气象条件相对更为不敏感,这与自然气候带分布、地理环境、经济发展类型及其水平和气象灾害分布等均有关系。农业、建筑业、批发零售业、工业、交通运输业、服务业、金融业和房地产业对气象条件变化的敏感性影响从大到小依次为25.4%、14.7%、13.2%,10.9%、10.7%、10.7%、9.2%和7.9%。     

Long-term,consistent scenarios of emissions,deposition, and climate change in Europe

The aim of this study was to develop consistent scenarios of emissions, climate change and regional air pollution to enable an integrated analysis of the linkage between climate change and regional air pollution in Europe. An integrated modeling framework was developed for this purpose. The framework integrates state-of-the-art models and concepts from the area of climate change and regional air pollution and was supplemented by new modules (e.g. modeling long-term NH₃ emissions in Europe, modeling dispersion and transformation of air pollutants under climate change).Consistent climate and air pollution policies were derived, both driven by the desire to achieve certain environmental goals. According to an analysis of scenarios with various combinations of climate and regional air pollution policies the quantitatively most relevant interactions are the effect of climate change policies on the energy mix and the resulting air pollution emissions. In the long-term the global SO₂ emissions are expected to decrease (again), accordingly their effect on climate will be minor. Tentatively it can be concluded that for regional air pollution the development of the air pollutant emissions is more important than the effect of climate change on the dispersion and chemical transformation of air pollutants.     

包头市气象因素对空气自动监测结果的影响分析

气象因素对大气污染的形成、扩散、稀释、迁移密切相关,进而直接影响空气质量的监测,为了更好的掌握空气污染的变化规律,了解分析气象因素对监测的影响是十分重要的.     

气候变化及人类活动对地表径流改变的贡献率及其量化方法研究进展

地表径流的变化受气候变化和人类活动的双重驱动力作用,定量评估气候变化及人类活动对地表径流变化的影响对水资源管理具有重大意义。论文以水文循环过程为主线,分过程阐述气候变化及人类活动影响地表径流发生变化的机制机理,对各种量化二者对地表径流变化贡献率的方法进行比较,然后分析全球部分流域气候变化和人类活动对地表径流变化影响的差异。研究结果表明：1）气候变化和人类活动参与水文循环的各个过程之中,不同水文过程中气候变化和人类活动影响地表径流变化的途径不同;2）不同量化方法的适用范围和条件不同,不同方法对同一流域的研究结果可能不一致;3）全球不同流域间气候变化和人类活动对地表径流变化贡献率存在明显区域差异。现阶段,综合多种突变检验方法有利于提高识别地表径流突变点的准确率;消除干扰因素（如气象水文等数据选取、模型方法参数设置和方法本身不确定性）有利于提高同一流域不同量化方法评估结果的一致性;如何更好地耦合基于物理的水文模型方法和基于数学的经验统计方法来量化二者对地表径流变化的贡献率是未来研究的重点。     

大气自净能力指数的气候特征与应用研究

为了定量地评估污染气象条件对空气污染的作用并实现对空气污染潜势的预报,本文在城市大气污染数值预报系统（CAPPS）预报原理的基础上,定义了大气自净能力指数,并分别给出了采用气象站观测资料和通过数值模拟计算大气自净能力指数的方法.基于气象站观测资料的全国大气自净能力指数分析计算表明,全国大气自净能力最差的地区分布在四川盆地和新疆塔里木盆地,大气自净能力最强的地区分布在青藏高原、蒙古高原、云贵高原、以及东北平原和三江平原、山东半岛和海南岛;1961~2017年,京津冀、长三角和珠三角地区的大气自净能力指数呈下降的变化趋势,全年低自净能力日数呈上升的变化趋势.采用大气自净能力指数评估2014年北京APEC会议期间大气污染防控效果,表明在11月8~10日极端不利扩散气象条件发生时,减排措施使北京市空气质量AQI平均降低77%,使京津冀平原地区11个城市的空气质量AQI平均降低37%.基于国家气候中心月动力延伸气候预测模式（DERF2.0）的预报产品和中尺度模式（WRF）,建立了可以预测全国未来40d逐日大气自净能力指数的延伸期-月尺度大气污染潜势预测系统,回报实验表明,在大多数情况下可以提前15d预报出大气重污染过程;月尺度的大气重污染过程预报效果更大程度上取决于月动力延伸气候预测模式（DERF2.0）的预报准确率.     

A policy review of synergies and trade-offs in South African climate change mitigation and air pollution control strategies

Climate change mitigation and air quality management are mostly addressed separately in South African legal acts and policies. This approach is not always coherent, especially in the context of other serious issues South Africa is facing, such as poverty alleviation. Policies implemented to mitigate climate change might increase negative health affects due to unanticipated outcomes (e.g. increased local air pollution), and these indirect consequences must therefore be taken into account when devising mitigation strategies. However, greenhouse gas mitigation policies can also have co-benefits and positive impacts on local air pollution. An evidence-based approach that takes into account greenhouse gas emissions, ambient air pollutants, economic factors (affordability, cost optimisation), social factors (poverty alleviations, public health benefits), and political acceptability is needed tackle these challenges. A proposal is made that use of an integrated climate/air pollution techno-economic optimising model, such as the Greenhouse Gas and Air Pollution Synergies (GAINS) model, may provide a rational decision support tool to guide policy makers into effective strategies for combined Climate Change and Air Quality mitigation measures.     

Estimation of climate change influence on the sensitivity of trees in Europe to air pollution concentrations

This paper describes the results of combining several simple models to assess the changes in plant sensitivity to direct effects of gaseous air pollutants that result from changes in climatic conditions. This research has been carried out within the framework of a project on the integrated assessment of regional air pollution and climate change in Europe (AIR-CLIM). The modulation of plant sensitivity to gaseous pollutants has been studied using a model of stomatal conductance that simulates the flow of water vapor from the atmosphere to the plant interior through the stomata. The model has been applied to Norway spruce (Picea abies L.) and European beech (Fagus sylvatica L.). The critical atmospheric concentration levels for SO₂ and NO_x adopted in international environmental norms have been modified to maintain in different climate scenarios a concentration level inside the plant equivalent to the critical limit in 1990. These simulated critical concentrations are compared with the predicted atmospheric concentrations. Our work indicates that the response can be very different for the two types of forests and in different regions. In general, climate change sensitivity increases in boreal areas and decreases in temperate areas due to temperature and water stress. If the air pollution levels are in the predicted ranges, the problems are less severe now than in 1990, but the cumulative stress will still be significant.     

长江三角洲城市群霾的演变特征及影响因素研究

重建了长江三角洲1961~2007年霾气候数据序列,分析了霾日数的时空变化特征及城乡差异,并探讨了大气污染以及地面和近地层气象条件对霾发生的影响.结果表明,利用湿度—能见度指数参与霾气候序列重建的方法具有一定的合理性和科学性.过去47a间,长江三角洲霾日数总体上呈逐渐增多的趋势,并且四季霾日数都增加.空间上,整个长江三角洲霾日数基本上都呈增加趋势,并以杭州和南京增加最多.近30a来长江三角洲大城市、中等城市和城镇乡村站间霾日数变化具有明显差异.地面气象要素中风速和最长连续无降水日数与霾发生具有较好的对应关系.在霾天气过程和对应的清洁过程,近地层温度、位势高度和风场也都具有明显的差异.长江三角洲霾变化趋势与我国京津冀、珠江三角洲等地的变化一致.区域大气污染物排放量的增加,尤其是细颗粒物的增加是霾出现频率增加的可能原因,全球气候变化以及区域城市化造成的气象条件改变也有利于霾日的增加.     

区域大气环境模拟系统RegAEMS的研究进展

区域大气环境模拟系统RegAEMS是我国自主发展的空气质量模式之一,包含中尺度气象模式MM5/WRF/TAPM和大气环境模式AEM,并能与区域气候模式RegCM耦合,可以用于酸沉降、光化学烟雾、细颗粒物、重金属元素等大气污染的形成机理、模拟预测、管控对策、环境影响和气候效应研究.本文主要介绍RegAEMS的发展历程、框架结构和主要性能,重点介绍近期的模式改进和模拟验证情况.研究表明,改进的RegAEMS在硫酸盐、二次有机气溶胶、臭氧和氮沉降方面具有较强的模拟能力,可以用于区域大气复合污染模拟预测和管理控制的基础研究及业务应用.