近年春季华南地区黒碳气溶胶的区域与行业来源以及副热带季风爆发对其的影响
本研究利用加入黒碳在线追踪技术的全球模式CESM，对中国典型污染地区黑碳气溶胶的来源贡献做了深入研究。东亚及其周边地区同时作为黒碳排放高值区和季风区，黒碳区域和行业来源以及相互输送关系复杂。其中，华南地区毗邻中南半岛和印度半岛，以及中国污染最严重的华北地区。前人已对春季中南半岛强烈的生物质燃烧排放对华南的影响做了诸多研究，然而东亚副热带夏季风也在春季爆发，冬季盛行风向夏季盛行风转变同样会对黒碳传输产生重要影响。实验室朱彬教授研究团队近期将同时在线追踪黒碳区域源与行业源的技术加入全球气候模式CESM，揭示了区域输送对春季华南地区黑碳的定量贡献以及东亚副热带夏季风爆发时间的年际变化对春季华南地区黑碳年际变化的影响机制。如图1所示，华南低空来自外地输送的黒碳主要来自华北地区，主要输送的是生活和工业源黒碳（80~90%）；高空的外地输送主要来自中南半岛和印度半岛（最高约70%）。其中华南上空的生物质燃烧源黒碳几乎都来自中南半岛地区（~80%），中南半岛强烈的生物质燃烧使华南黒碳柱浓度增加了10.3%（图2）。
图1春季华南地区（a）黒碳垂直廓线（单位：ng m−3），（b）本地排放与区域输送对各个高度黒碳浓度的相对贡献（单位：%）以及（c）各非本地源对来自区域输送黒碳浓度的相对贡献（单位：%）
图2来自华南、华北以及中南半岛黒碳排放分别对春季华南地区生活源（Res）、工业源（Ind）、交通农业能源源（TrAgEn）和生物质燃烧源（BB）黒碳地表浓度（左三列）和柱浓度（右三列）的相对贡献（单位：%）。其中右下角红色数字分别为华南、华北以及中南半岛黒碳排放对春季华南地区总黒碳浓度的相对贡献，黑色数字分别为华南、华北以及中南半岛黒碳排放对春季华南地区各对应行业源黒碳浓度的相对贡献
除此之外，本课题还对以春季华南地区为例阐述了大气动力过程对黒碳气溶胶的影响。研究发现，近年春季华南地区黒碳浓度主要受气象场控制，东亚夏季风爆发时间越早（晚），华南黒碳浓度越低（高），且是华北低空向其输送的黒碳主导华南上空黒碳浓度变化。东亚夏季风爆发偏早（偏晚），东亚出现的偏南风（偏北风）异常，阻碍（促进）华北黒碳向南传输，从而华南上空黒碳浓度减少（增加），这更强调了区域输送对华南地区的影响（图3，4）。黒碳气溶胶作为大气细颗粒物PM2.5的重要一次污染组分，本课题的研究结果也表明了区域尺度排放控制措施在华南地区空气质量管理中的重要性。
图3春季东亚夏季风爆发早（a, b）或晚（c, d）时东亚黒碳浓度水平分布（a, c; 单位：mg m−2）与垂直廓线（b, d; 单位：µg m−3）的变化
图4追踪的各黒碳区域源排放对春季东亚夏季风爆发早（a, c）或晚（b, d）时华南黒碳柱浓度变化（a, b; 单位：mg m−2）与地表浓度变化（c, d; 单位：µg m−3）的贡献
上述研究成果已在Journal of Geophysical Research: Atmospheres上发表，得到国家重点研发计划项目(2016YFA0602003)与国家自然科学基金项目(41805120, 42021004)的资助。第一作者为博士研究生房宸蔚，通讯作者为朱彬教授。
文章信息：Fang, C., Zhu, B., Pan, C., Yun, X., Ding, D., & Tao, S. (2020). Regional and Sectoral Sources for Black Carbon Over South China in Spring and Their Sensitivity to East Asian Summer Monsoon Onset. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125(20). doi:10.1029/2020jd033219
文章原文链接：
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020JD033219
