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ACP:青藏高原背景大气气溶胶研究取得进展

  

  人为排放的大气颗粒物,即大气气溶胶,已显著改变大气的化学组成及相关联的大气动力与热力属性,成为目前评估气候变化的最不确定因素之一。在很大程度上,这种不确定性源于人类对背景大气气溶胶源排放、转化过程及其与云-降水相互作用过程缺乏深入的理解。青藏高原被称为“地球的第三极”和“亚洲水塔”,发育有全球最大面积的山地冰川和脆弱多样的生态系统。而当前对该地区大气气溶胶知之甚少,缺乏覆盖典型区域的系统监测,限制了对该地区气候和环境状况的准确评估与预测。

  自2011年秋季始,依托野外观测台站,中国科学院青藏高原研究所和大气物理研究所、西北生态环境资源研究院(筹)合作,对青藏高原阿里、珠峰、纳木错和藏东南地区背景大气气溶胶开展长期连续监测。近期,该研究成果以 “Background aerosol over the Himalayas and Tibetan Plateau:Observed characteristics of aerosol mass loading”为题发表于大气科学领域著名期刊《Atmospheric Chemistry and Physics》。

  研究发现青藏高原大气近地面气溶胶的质量浓度水平较低(图1),粒径上呈现积聚模态和粗模态的双峰模态。阿里、珠峰、纳木错和藏东南观测站的细颗粒物(PM2.5)日均质量浓度依次为18.2±8.9 μg m-3、14.5±7.4 μg m-3、11.9±4.9 μg m-3和11.7±4.7 μg m-3。同时,细颗粒物浓度具有显著的日变化特征。结合同期的大气边界层物理要素与气溶胶化学组成,发现局地地形、山谷风系统和源排放是影响大气细颗粒物日变化的重要因素。在上述地基观测基础上,遥感结果进一步表明青藏高原气溶胶总浓度在空间上呈现出明显差异(图2),与对应的陆地生态系统相关,即高山荒漠区域高于草甸和森林区域,而细颗粒物所占比率则为草甸和森林区域高于高山荒漠。

  该研究提升了我们对青藏高原大气气溶胶载荷时空变化的认识,为评价该地区大气环境质量提供了第一手资料,也为区域气候模型提供了重要基础数据。论文第一作者为刘彬博士,通讯作者为丛志远和康世昌研究员。该工作得到中国科学院青藏高原研究所阿里站、珠峰站、纳木错站和藏东南站的大力支持,获得中国科学院战略性先导科技专项-碳专项(XDA05100105)和国家自然科学基金(41225002、41271073和41501082)的资助。

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  图1. 青藏高原背景大气细颗粒物PM2.5质量浓度的小时和日平均值

  图2. 2011-2013年青藏高原大气气溶胶光学厚度和质量浓度的空间分布特征(图中圆点自左向右依次代表阿里站、珠峰站、纳木错站和藏东南站)