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作者：曹闪闪华东师范大学

学位级别：硕士

黑碳(Black carbon,BC)作为含碳物质不完全燃烧的产物,其正向气候强迫仅次于CO,由于具有粒径小、比表面积大以及辐射强迫等特征,对区域和全球气候与环境及人体健康产生巨大影响。我国作为全球气候变化的敏感区和显著影响区,BC排放始终... 详细信息

黑碳(Black carbon,BC)作为含碳物质不完全燃烧的产物,其正向气候强迫仅次于CO,由于具有粒径小、比表面积大以及辐射强迫等特征,对区域和全球气候与环境及人体健康产生巨大影响。我国作为全球气候变化的敏感区和显著影响区,BC排放始终处于较高水平,这给我国在国际气候谈判中带来巨大压力。本研究基于可获取的地面观测站点和再分析资料,揭示了我国近40年(1980～2019年)大气BC浓度逐像元-省份-区域-全国多尺度时间演变和空间分异特征,并结合多源BC排放数据,系统分析了我国BC排放总量、主要人为排放源以及空间演变过程,确定了各排放数据在我国的适用性、差异以及不足。在此基础上,开展了我国大气BC浓度与排放的时空关联特征分析,并以高度城市化的上海市为研究区域,重点探究了局地排放和空间传输对区域大气BC浓度的影响。本研究主要结果如下:(1)MERRA-2大气BC浓度与来自我国64个站点的852个月尺度地面观测资料总体呈较好的趋势一致性(R=0.61),但其精度在不同区域存在较大差异(R∈[0.05,0.91])。1980～2019年我国大气BC浓度可分为3个阶段:缓慢增长的“低值”阶段(1980～1999年)(年平均浓度为0.91±0.1μg/m,年变化率为1.68%),波动高增长率的“中值”阶段(2000～2007年)(年平均浓度为1.28±0.13μg/m,年变化率为4.44%)以及缓慢下降的“高值”阶段(2008～2019年)(年平均浓度为1.32±0.06μg/m,年变化率为-0.87%)。在空间分布上,以我国人口密度和城市化分界线-胡焕庸线为界,形成了四川盆地、豫北地区和京津冀地区三个大气BC浓度高值区。增长最快的地区主要分布于0～500 m的地面高程范围内,年均增长率为3.47%。随地面高程的增加,大气BC浓度的增长率接近于零。像素尺度Mann-Kendall趋势检验分析表明,我国在1980～1999年和2000～2007年总体呈显著上升趋势,而2008～2019年我国东南部盆地和平原地区则出现下降趋势。在不同土地利用类型下,我国大气BC平均浓度总体呈建设用地>耕地>林地>水域>草地>未利用地的分布规律。(2)由于活动数据和排放因子的影响,多源排放数据中我国BC年排放核算量差异较大,2010年各清单比值为0.61～1.65。PKU-2020核算的我国BC年平均排放量最高(1719.63 Gg),而EDGAR始终为低值(919.99 Gg)。我国BC排放呈现冬季(554.67Gg)>春季(364.16 Gg)>秋季(360.92 Gg)>夏季(318.83 Gg)的季节变化规律,虽然夏季低值和冬季高值均减小,但季节特征增强。1970～2015年我国BC排放聚集面积缩小8.5万平方千米,空间分异特征明显增强,且在南北方向的集聚程度高于东西方向。华北、华东以及中南地区作为我国BC排放的主要贡献者,导致BC聚集区向东北部延伸且发生逆时针旋转。我国BC排放中心始终位于河南省,向东位移明显,且移动速度加快。多源排放数据呈现一致性的时间变化趋势,其核算的我国BC年排放总量均在1995～1998年出现峰值。(3)多源排放数据显示我国最大BC人为源为民用源。各人为源平均贡献水平为民用源(49.6%～79.86%)>工业源(5.21%～33.46%)>交通源(2.49%～18.66%)>电力源(0.09%～10.72%)。交通源和电力源对我国BC排放的贡献增强,民用源的贡献减小,工业源的贡献先增后减。BC人为源具有明显的季节变化特征,春夏秋三季BC排放受民用源和工业源共同影响,而冬季受民用源的影响最大,其平均贡献率高达61.29%。电力源在夏季的贡献(0.12%)略高于其他季节(0.08%～0.11%)。2008年我国70.97%的省份最大人为源以民用源为主,其余均为工业源。至2017年,12个省份的最大人为源发生了变化,其中有7个省份的最大人为源转为交通源,分别为北京、天津、山东、江苏、上海、浙江和广东。(4)总体而言,我国大气BC浓度和BC排放均呈波动上升趋势。1980～2015年我国大气BC浓度与排放呈极显著正相关关系(r=0.90;p大气BC浓度和排放均呈强正向关联特征,而华北地区正向关联为0.79(p大气BC浓度的高值区所在地。全国26.33%的区域大气BC浓度和排放达峰时间为同一阶段,主要分布在我国新疆、西藏北部以及青海西部。我国东西部大气BC浓度和排放达峰时间差异大,西部整体晚于东部。气象因子对我国大气BC

关键词：大气黑碳浓度黑碳排放 MERRA-2 时空格局中国

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近20年中国近海和海岸带大气黑碳干湿沉降及源解析

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海洋科学 2023年第2期47卷 71-85页

作者：冯辰龙邢建伟袁华茂宋金明李学刚马骏中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室中国科学院海洋研究所山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237 中国科学院大学北京100049 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 青岛科技大学化学与分子工程学院山东青岛266061

作为一种在大气中普遍存在的碳质气溶胶成分,黑碳因可对生态环境产生深远影响而备受关注。对海洋大气黑碳沉降的深入认识有助于进一步明确海洋碳循环过程。目前对中国近海和海岸带大气黑碳沉降的研究工作少且零散,相关研究数据不足以探... 详细信息

作为一种在大气中普遍存在的碳质气溶胶成分,黑碳因可对生态环境产生深远影响而备受关注。对海洋大气黑碳沉降的深入认识有助于进一步明确海洋碳循环过程。目前对中国近海和海岸带大气黑碳沉降的研究工作少且零散,相关研究数据不足以探求其规律。对该区域近20年来已报道的大气黑碳数据进行系统梳理和再分析,利用整合的数据集成估算沉降通量并分析其空间分布特征,最后评述了目前黑碳的源解析方法并评估了该区域大气黑碳的来源,对未来近海大气黑碳研究作了展望。结果表明:①中国近海和海岸带陆域大气黑碳浓度平均值分别约为1.95±1.28和5.05±2.62μg·m^(-3),具有显著的人为污染特征,由北向南,海岸带陆域黑碳浓度近似呈“V”形分布,最低值位于南黄海沿岸,而近海区则大致呈递减趋势;②中国近海和沿海陆域大气黑碳的总沉降通量分别为413.2±137.1和1422.7±721.1 mg·m^(-2)·a^(-1),以湿沉降为主,南北差异明显,主要受控于降水过程和陆源排放强度;我国近海黑碳大气沉降量可占全球海洋黑碳总沉降量的16%;③化石燃料源贡献了中国海岸带大气黑碳总排放量的62%~84%,因此,应注重从减少化石燃料源使用的角度控制大气黑碳污染。今后,应注重不同源解析方法间的集成和互校,并加强黑碳在地球不同储库间的迁移、转化和埋藏机制研究。近海和海岸带大气环境中的黑碳有着多方面的影响,其沉降入海并以惰性形式埋藏对增强海洋碳汇有着重大意义。

关键词：大气黑碳浓度中国近海和海岸带空间分布沉降通量源解析

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