基于MERRA-2再分析资料的上海市近40年大气黑碳浓度变化及潜在来源解析

作者：曹闪闪; 段玉森; 高婵婵; 苏玲; 杨怡萱; 张洋; 蔡超琳; 刘敏^*

来源：环境科学, 2021, 42(06): 2668-2678.

DOI：10.13227/j.hjkx.202009217

• 大气黑碳
• 上海
• 地面观测
• MERRA-2
• 潜在源区

黑碳(black carbon,BC)作为大气气溶胶的重要组成部分,因其粒径小、比表面积大和辐射强迫等,对区域和全球辐射平衡、气候和人体健康产生巨大影响.以高度城市化的上海市为研究区域,基于MERRA-2再分析数据资料和地面观测数据,利用M-K趋势检验、后向轨迹和潜在源贡献函数(potential source contribution function,PSCF)探究了上海市1980～2019年大气BC浓度的时空变化特征及局地排放和区域传输的影响.结果表明:(1)MERRA-2大气BC浓度和地面观测数据具有较好的趋势一致性(R∈[0.68,0.72]),表明MERRA-2再分析资料可以用来有效揭示地面大气BC浓度的长期变化.(2)上海近40年大气BC浓度可分为3个阶段:缓慢增长的"低值"阶段[1980～1986年,(1.75±0.17)μg·m-3],相对稳定的"中值"阶段[1987～1999年,(2.18±0.07)μg·m-3]和波动变化的"高值"阶段[2000～2019年,(3.07±0.31)μg·m-3];就季节变化而言,上海BC浓度总体呈夏季浓度低,冬季浓度高的"U"型模式;受水运货运船舶柴油机等发动机黑碳排放的影响,7月出现BC浓度小高峰.(3)大气污染物诊断质量比及双变量相关分析[R(BC-NO2)> R(BC-CO)> R(BC-SO2)]表明,交通排放是上海大气BC的主要排放源,尤其是重型柴油车的影响.(4)后向轨迹和PSCF分析发现上海夏季气团以清洁海风为主导,占77.18%;其他季节来自北方的气团超过50%.上海大气BC潜在源区主要分布在中国东部地区,以长三角为中心向外扩张,且扩张方向与后向轨迹方向一致.

• 单位
  上海市环境监测中心; 华东师范大学