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Fast spreading of surface ozone in both temporal and spatial scale in Pearl River Delta

Journal of Environmental Sciences 2024年第3期137卷 540-552页

作者： Tianhui Cao Haichao Wang Lei Li Xiao Lu Yiming Liu shaojia fan School of Atmospheric Sciences Sun Yat-sen University and Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Zhuhai)Zhuhai 519082China Guangdong Provincial Observation and Research Station for Climate Environment and Air Quality Change in the Pearl River Estuary Key Laboratory of Tropical Atmosphere-Ocean SystemMinistry of EducationZhuhai 519082China

Surface ozone(O_(3))is a major air pollutant and draw increasing attention in the Pearl River Delta(PRD),China.Here,we characterize the spatial-temporal variability of ozone based on a dataset obtained from 57 national monitoring sites during 2013-2019.Our results show that:(1)the seasonal difference of ozone distribution in the inland and coastal areas was significant,which was largely affected by the wind pattern reversals related to the East Asian monsoon,and local ozone production and destruction;(2)the daily maximum 8hr average(MDA8 O_(3))showed an overall upward trend by 1.11 ppbv/year.While the trends in the nine cities varied differently by ranging from-0.12 to 2.51 ppbv/year.The hot spots of ozone were spreading to southwestern areas from the central areas since 2016.And ozone is becoming a year-round air pollution problem with the pollution season extending to winter and spring in PRD region.(3)at the central and southwestern PRD cities,the percentage of exceedance days from the continuous type(defined as≥3 days)was increasing.Furthermore,the ozone concentration of continuous type was much higher than that of scattered exceedance type(<3 days).In addition,although the occurrence of continuous type starts to decline since2017,the total number of exceedance days during the continuous type is increasing.These results indicate that it is more difficult to eliminate the continuous exceedance than the scatter pollution days and highlight the great challenge in mitigation of O_(3)pollution in these cities.

关键词： Surface ozone pollution Ozone trend Spatial and temporal variability Pearl River Delta Pollution mitigation

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Enhancement of the polynomial functions response surface model for real-time analyzing ozone sensitivity

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Frontiers of Environmental Science & Engineering 2021年第2期15卷 155-168页

作者： Jiangbo Jin Yun Zhu Jicheng Jang Shuxiao Wang Jia Xing Pen-Chi Chiang shaojia fan Shicheng Long Guangdong Provincial Key Laboratory of Atmospheric Environment and Pollution Control College of Environment and EnergySouth China University of TechnologyGuangzhou Higher Education Mega CenterGuangzhou 510006China Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory Sun Yat-Sen UniversityZhuhai 519000China State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control School of EnvironmentTsinghua UniversityBeijing 100084China Graduate Institute of Environmental Engineering Taiwan UniversityTaipei 10673China Carbon Cycle Research Center Taiwan UniversityTaipei 10672China

Quantification of the nonlinearities between ambient ozone(O3)and the emissions of nitrogen oxides(NOx)and volatile organic compound(VOC)is a prerequisite for an effective O3 control strategy.An Enhanced polynomial functions Response Surface Model(Epf-RSM)with the capability to analyze O3-NOx-VOC sensitivities in real time was developed by integrating the hill-climbing adaptive method into the optimized Extended Response Surface Model(ERSM)system.The Epf-RSM could single out the best suited polynomial function for each grid cell to quantify the responses of O3 concentrations to precursor emission changes.Several comparisons between Epf-RSM and pf-ERSM(polynomial functions based ERSM)were performed using out-of-sample validation,together with comparisons of the spatial distribution and the Empirical Kinetic Modeling Approach diagrams.The comparison results showed that Epf-RSM effectively addressed the drawbacks of pf-ERSM with respect to overfitting in the margin areas and high biases in the transition areas.The O3 concentrations predicted by Epf-RSM agreed well with Community Multi-scale Air Quality simulation results.The case study results in the Pearl River Delta and the north-western area of the Shandong province indicated that the O3 formations in the central areas of both the regions were more sensitive to anthropogenic VOC in January,April,and October,while more NOx-sensitive in July.

关键词： Response surface model Hill-climbing algorithm Ozone pollution Precursor emissions Control strategy

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Research Progress on Estimation of the Atmospheric Boundary Layer Height

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Journal of Meteorological Research 2020年第3期34卷 482-498页

作者： Hongsheng ZHANG Xiaoye ZHANG Qianhui LI Xuhui CAI shaojia fan Yu SONG Fei HU Huizheng CHE Jiannong QUAN Ling KANG Tong ZHU Laboratory for Climate and Ocean–Atmosphere Studies Department of Atmospheric and Oceanic SciencesSchool of PhysicsPeking UniversityBeijing 100871 State Key Laboratory of Severe Weather and Key Laboratory of Atmospheric Chemistry of CMA Chinese Academy of Meteorological SciencesChina Meteorological Administration(CMA)Beijing 100081 State Key Joint Laboratory of Environmental Simulation and Pollution Control Department of Environmental SciencePeking UniversityBeijing 100871 School of Atmospheric Sciences Sun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275 State Key Laboratory of Atmospheric Boundary Layer Physics and Atmospheric Chemistry Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029 Institute of Urban Meteorology China Meteorological AdministrationBeijing 100081

Atmospheric boundary layer height(ABLH)is an important parameter used to depict characteristics of the planetary boundary layer(PBL)in the lower troposphere.The ABLH is strongly associated with the vertical distributions of heat,mass,and energy in the PBL,and it is a key quantity in numerical simulation of the PBL and plays an essential role in atmospheric environmental assessment.In this paper,various definitions and methods for deriving and estimating the ABLH are summarized,from the perspectives of turbulent motion,PBL dynamics and thermodynamics,and distributions of various substances in the PBL.Different methods for determining the ABLH by means of direct observation and remote sensing retrieval are reviewed,and comparisons of the advantages and disadvantages of these methods are presented.The paper also summarizes the ABLH parameterization schemes,discusses current problems in the estimation of ABLH,and finally points out the directions for possible future breakthroughs in the ABLHrelated research and application.

关键词： atmospheric boundary layer height(ABLH) turbulent boundary layer aerosol accumulation layer remote sensing retrieval parameterization

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东南亚野火对南海北部空气质量的影响

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Science Bulletin 2024年第8期69卷 1011-1015页

作者：秦玉洁王海潮王一鸣卢骁唐海荣张建青李磊范绍佳 School of Atmospheric Sciences Sun Yat-sen UniversitySouthern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Zhuhai)Zhuhai 519000China Guangdong Provincial Observation and Research Station for Climate Environment and Air Quality Change in the Pearl River Estuary Key Laboratory of Tropical Atmosphere-Ocean System(Sun Yat-sen University)Ministry of EducationZhuhai 519000China Sansha Meteorological Bureau of Hainan Province Sansha 573199China

Wildfire smoke plays a crucial role in climate change,air quality,human health,and the ecosystem.With the warming and drying of the climate,the scope,frequency,and intensity of global wildfire events are increasing rapidly[1,2].Southeast Asia,South America,Africa,and Australia are the major regions in which wildfires occur[3,4];Southeast Asia is the hotspot of wildfires and neighbors the South China Sea(SCS)[5].Therefore,the air quality and climate in the SCS can be affected by the transport of wildfire smoke in Southeast Asia.Many studies have focused on the transport pathways from Southeast Asia to the SCS,especially studies based on BASE-ASIA(Biomass-burning Aerosols in South-East Asia)and 7-SEAS(7-South-East Asian Studies)experiments[5,6].

关键词： climate warming East

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珠海地区海陆风对臭氧污染的影响

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环境科学学报 2024年第1期44卷 74-85页

作者：张亮林洁萍邵英贤黄盛君范绍佳魏婉沛董妍汝李文淑梁秀姬广东省珠海生态环境监测站珠海519000 壹点环境科技(广州)有限公司广州510220 中山大学大气科学学院珠海519000 珠海市公共气象服务中心珠海519000

近年来珠三角夏秋季大气臭氧污染愈发严重并受到广泛关注.每年9—10月珠三角会有多个城市出现臭氧连续超标,呈现污染时间长、污染范围广的特点,2022年情况尤为突出.利用2016—2022年珠海市气象观测数据统计了该地区的海陆风发生规律,结... 详细信息

近年来珠三角夏秋季大气臭氧污染愈发严重并受到广泛关注.每年9—10月珠三角会有多个城市出现臭氧连续超标,呈现污染时间长、污染范围广的特点,2022年情况尤为突出.利用2016—2022年珠海市气象观测数据统计了该地区的海陆风发生规律,结合内陆站点和沿海站点空气质量监测数据,分析了海陆风对臭氧的影响.结果表明:夜间陆风将内地高污染气团向沿海方向传输,使夜间珠海地区VOCs增加及一部分的污染气团吹至海面,第二日上午开始海风将前一日夜间高污染气团从海面吹回陆地,到下午海风气团才逐渐变的较为清洁.整体来看,海陆风影响时本地VOCs增加明显,上午臭氧的增长速度较无海陆风时更快.O_(x)原位生成速率平均值和最大小时生成速率平均值均高于无海陆风日.珠海海陆风日海风与陆风影响臭氧生成前十OFP物种基本一致,与珠三角其他城市来源相似.

关键词：海陆风影响臭氧(O_(3)) 生成速率珠海

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Effects of age on immune function in broiler chickens

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Journal of Animal Science and Biotechnology 2021年第4期12卷 1623-1634页

作者： Bochen Song Dazhi Tang shaojia Yan Hao fan Guang Li Muhammad Suhaib Shahid Tahir Mahmood Yuming Guo The State Key Laboratory of Animal Nutrition College of Animal Science and TechnologyChina Agricultural UniversityBeijing 100193China

Background:There are many diseases in poultry,many of which are caused by poor immune function.It is not clear how cytokines and various immune cell functions change with age in modern broilers.The purpose of this study was to explore the patterns of development of the immunity of the broiler chickens in cage.Results:The results showed that there were 3 development patterns of immunity in the broiler chickens.The first pattern was Down-Up.Cytokines and some immune indicators first decreased and then increased,and the lowest levels of immunity basically occurred from d 6 to 13.The second pattern was Up-Down,and from d 30 to 34,the highest levels of non-specific cellular immunity components,such as the peripheral blood mononuclear macrophage ratio,specific cellular immunity components,such as the peripheral blood helper T(Th)cell ratio and T cell and B cell proliferation activity,and mucosal immunity components,such as the ileal CD4,TGF-β1 and IgA mRNA levels,were observed.The third pattern was Up-Up,and the levels of the non-specific cellular immunity components,such as the serum nitric oxide(NO),C3 and C4 levels,the specific cellular immunity components,such as the spleen index,peripheral blood IL-2,IFN-γ/IL-4,cytotoxic T(Tc)cell ratio,and splenic NF-κB mRNA levels,the humoral immunity components,such as the serum IgG level,the mucosal immunity components,such as the ileal MHC-II,CD3d,TCRβsubunit,TCRζsubunit,IFN-γ,pIgR mRNA and ileal mucosa sIgA levels,were continuing to increase from d 1 to 34.Conclusions:It could be concluded that the immune system and its function have not developed well in the broiler chickens d 6 to 13 and that the immune system does not mature until d 30 to 34 in the broiler chickens in cages.It is necessary to enhance the immune function of the broiler chickens through nutritional measures from d 1 to 30.

关键词： Age Broiler chickens Immunity development

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2015—2020年广东臭氧污染特征、污染天气分型及局地气象要素影响

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环境科学学报 2023年第1期43卷 19-31页

作者：曹梅范绍佳靳春蔡倩贺沅平中山大学大气科学学院珠海519082 广东省气象公共服务中心广州510630 广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站广州510275 珠海市气象局珠海519099

利用2015—2020年广东省102个国控大气环境监测站臭氧(O_(3))监测数据、广东省21个地市国家基本气象站地面气象观测数据和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代大气再分析全球气候数据(ERA5再分析资料),研究了2015—2020年广东O_(3)污染... 详细信息

利用2015—2020年广东省102个国控大气环境监测站臭氧(O_(3))监测数据、广东省21个地市国家基本气象站地面气象观测数据和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代大气再分析全球气候数据(ERA5再分析资料),研究了2015—2020年广东O_(3)污染特征、污染天气分型及局地气象要素影响.结果表明:2017—2019年广东O_(3)污染较严重,4—5月O_(3)浓度逐步上升,6月出现一定下降后7月开始持续上升,峰值出现在9—10月;珠三角O_(3)超标率明显高于全省其他地区,粤东O_(3)超标率低于全省平均水平,但浓度平均值高于全省其他地区.基于自组织映射(SOM)方法,将2015—2020年逐日海平面气压和10 m水平风进行分型得到12类环流型,按污染程度分为“污染天气型”、“轻污染天气型”和“清洁天气型”.其中“污染天气型”有台风外围叠加副高型、冷锋前部型、热带系统降水前静稳型、高压底前部型4类.12类天气型所对应的O_(3)浓度与日照时数、最高气温呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关;高温低湿易出现O_(3)污染,但不同区域O_(3)对温度、湿度的响应不同.进一步分析台风外围叠加副高型控制下O_(3)浓度与气象要素的关系,发现日照时数4 h以内,O_(3)浓度增长速率最大,台风外围叠加副高型O_(3)污染跨省输送主要路径为偏北和偏东方向.珠三角O_(3)浓度日变化呈双峰,夜间峰值可能是由于残留层储存日间混合层内的高浓度O_(3)气团,在夜间偏北风的作用下由江西-韶关-清远向珠三角传输,经下沉运动作用下传输至地面导致的.

关键词：臭氧污染天气型局地气象影响广东

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基于激光雷达观测的珠海近地面与边界层上部臭氧污染成因研究

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环境科学学报 2022年第9期42卷 331-338页

作者：许欣祺苗圣杰张亮黎煜满范绍佳中山大学大气科学学院珠海519082 广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 广东省珠海生态环境监测站珠海519000

利用差分吸收臭氧激光雷达、多普勒风廓线激光雷达,研究了2019年11月在广东珠海出现的一次典型臭氧污染过程前后期的时空分布特征,以及水平风向风速及垂直风速对近地面与边界层上部臭氧浓度变化的影响.结果表明:2019年11月13日的臭氧污... 详细信息

利用差分吸收臭氧激光雷达、多普勒风廓线激光雷达,研究了2019年11月在广东珠海出现的一次典型臭氧污染过程前后期的时空分布特征,以及水平风向风速及垂直风速对近地面与边界层上部臭氧浓度变化的影响.结果表明:2019年11月13日的臭氧污染以低风速条件下臭氧局地生成为主;2019年11月14日的臭氧污染以夜间残留悬空臭氧向下输送叠加地面生成为主.入夜后若近地面水平风速较小,则不利于近地面臭氧清除,地面臭氧浓度下降缓慢.若夜间边界层内存在上升气流,则有利于悬空臭氧残留的维持;若日间边界层内出现下沉气流,则会导致残留悬空臭氧沉降,进而与新生成的臭氧叠加,加剧地面臭氧污染.污染过程中,若水平风速上升,边界层上部臭氧浓度下降不如低层明显;若水平风速下降,边界层上部臭氧浓度上升响应也较为迟缓.

关键词：激光雷达臭氧分布近地层风场影响珠海

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深圳臭氧污染的环境气象特征分析

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环境科学学报 2023年第1期43卷 109-118页

作者：李磊何钰清兰紫娟黎煜满杨红龙范绍佳中山大学大气科学学院珠海519082 深圳市环境科学研究院深圳518001 深圳市国家气候观象台深圳518040 广州市环境科学研究院广州510620 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082

基于2015—2020年深圳污染物浓度监测资料、自动气象站资料以及再分析格点资料,分析了对深圳O_(3)浓度有显著影响的环境气象特征.结果表明:(1)深圳O_(3)的月均浓度变化规律与其他主要污染物不同,O_(3)月均浓度的峰值出现在10月,恰好是... 详细信息

基于2015—2020年深圳污染物浓度监测资料、自动气象站资料以及再分析格点资料,分析了对深圳O_(3)浓度有显著影响的环境气象特征.结果表明:(1)深圳O_(3)的月均浓度变化规律与其他主要污染物不同,O_(3)月均浓度的峰值出现在10月,恰好是夏季风向冬季风转换的季节.(2)从地面气象要素来看,深圳O_(3)的浓度与气温及相对湿度的关系最为密切,当气温大于29℃的时候,开始出现O_(3)浓度超标的情况,当气温大于32℃时O_(3)的浓度和超标率均大幅增加.当相对湿度为40%~55%时,O_(3)浓度超标率以及O_(3)浓度均值达到最高.(3)后向轨迹统计分析表明,易导致深圳出现O_(3)污染的气流路径主要有3条,分别是东北福建路径、东北江西路径和西北粤西北路径,全部来自偏北的内陆地区.而对深圳O_(3)污染存在影响的潜在源区多位于深圳的东北部和北部.(4)气流的垂直运动对深圳O_(3)污染有着显著影响.污染日整个深圳上空都存在下沉气流;而非污染日深圳的边界层以上为上升气流.

关键词：臭氧污染环境气象大气边界层深圳

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20世纪90年代以来粤港澳大湾区臭氧污染研究进展

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环境科学学报 2023年第1期43卷 1-18页

作者：范绍佳王海潮卢骁何国文曹天慧中山大学大气科学学院南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)珠海519082 广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站广州510275

粤港澳大湾区是我国开放程度最高、经济活力最强的区域之一,在国家发展大局中具有重要战略地位.20世纪90年代以来,粤港澳三地政府在空气质量监测、空气污染治理方面做了大量工作,粤港澳大湾区颗粒物浓度持续下降,但臭氧浓度快速增长,臭... 详细信息

粤港澳大湾区是我国开放程度最高、经济活力最强的区域之一,在国家发展大局中具有重要战略地位.20世纪90年代以来,粤港澳三地政府在空气质量监测、空气污染治理方面做了大量工作,粤港澳大湾区颗粒物浓度持续下降,但臭氧浓度快速增长,臭氧已成为粤港澳大湾区首要污染物.为深化粤港澳大湾区臭氧污染研究及臭氧污染防控,本文综述了粤港澳大湾区20世纪90年代以来臭氧污染观测研究的主要进展,回顾了臭氧监测网络建立、臭氧浓度水平及其时空变化特征、臭氧生成和污染输送的气象过程、区域臭氧来源解释等方面的研究发现,提出新时期粤港澳大湾区臭氧研究的建议.

关键词：粤港澳大湾区臭氧污染气象影响来源解释研究进展

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