黑碳源自含碳物质的不完全燃烧，与人类对化石燃料和生物燃料的使用以及露天生物质燃烧紧密相关，该物质的产生与含量对地球气候、区域环境质量以及人体健康有重要的影响。我室利用国际先进的中尺度区域空动力-化学模式WRF-Chem，结合实验室大量的观测资料，通过外场观测和数值模拟解析了关中地区黑碳浓度季节变化的成因。相关研究结果近期发表在国际学术期刊《Atmospheric Environment》上。

    首先，我们将数值模拟结果与实际观测作对比，验证了模式的适用性；然后应用WRF-Chem模式定量计算了局地排放、气象条件和周边地区输送对关中地区黑碳浓度季节变化的贡献。结果表明，关中地区的微弱风力不利于该地区黑碳的扩散。春季和秋季辐合风向会造成黑碳的聚集；冬季静风或小风易造成黑碳的累积；相较于其他季节，夏季平直东风有利于黑碳的自西向东输送，但2 m/s的风速依然较弱。模式敏感性试验表明，局地排放是造成关中地区黑碳季节变化的主要原因，尤其在冬季，70%以上的黑碳源自局地排放；气象场的季节变化会使得冬、夏季黑碳浓度差异达到10 μg/m3。

    该项研究可以为关中地区的空气污染治理提供科学支撑，对颗粒物的排放控制，尤其是对冬季排放的控制，可以有效降低该地区的黑碳浓度。

文章链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.atmosenv.2015.05.008

     



 
 

 图1黑碳排放的季节变化（红色实线）和年平均黑碳排放（黑色实线），每个季节的黑碳排放量相较于年平均排放水平的百分比，计算公式如下：黑碳排放季节变化百分比=（每个季节的黑碳排放-年平均黑碳排放）/年平均黑碳排放*100%（灰色实线）（上图）；模式中考虑（红色实线）和不考虑（黑色实线）黑碳排放季节所计算的黑碳浓度的季节变化，黑色虚线为不考虑黑碳排放季节变化后，计算的年平均黑碳浓度水平线，灰色实线为黑碳浓度变化百分比，计算公式如下：（考虑黑碳排放的季节变化所计算的黑碳浓度-不考虑排放季节变化所计算的黑碳浓度）/不考虑排放季节变化所计算的黑碳浓度*100%
 
图2不同季节关中地区黑碳浓度（μg/m3）和水平风场的空间分布