劉紹臣課題組與合作者提出北半球大氣自?xún)裟芰φ瓉?lái)“歷史性拐點(diǎn)”
暨南大學(xué)融媒體中心訊 近日，暨南大學(xué)劉紹臣院士團(tuán)隊(duì)和北京大學(xué)陸克定教授在北半球中緯度地區(qū)的大氣氧化能力演變研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果以“Atmospheric oxidation capacity at northern midlatitude regions is reaching a turning point”為題，發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊National Science Review（《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》）。
羥基自由基（OH）是大氣中最主要的氧化劑，控制著甲烷等短壽命溫室氣體的去除以及臭氧等二次污染物的生成，在空氣質(zhì)量與氣候變化中扮演著關(guān)鍵角色。受觀(guān)測(cè)手段所限，OH定量主要依賴(lài)大氣化學(xué)模型及鹵代烴反演等方法，但不同研究對(duì)其長(zhǎng)期趨勢(shì)尚未形成一致認(rèn)識(shí)。
研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種基于觀(guān)測(cè)的模型，定量解析了中國(guó)、歐洲和美國(guó)地表大氣OH濃度的時(shí)空演變特征，并識(shí)別出其關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。結(jié)果表明，相較于清潔區(qū)域，中國(guó)、美國(guó)和歐洲的OH濃度提升了約300%，主要受人為NOx排放驅(qū)動(dòng)，清晰揭示了人為活動(dòng)對(duì)大氣氧化能力的顯著增強(qiáng)。
不過(guò)，這種增長(zhǎng)并不會(huì)無(wú)限持續(xù)。研究發(fā)現(xiàn)，在歐洲和美國(guó)，約10%的站點(diǎn)已呈現(xiàn)顯著的OH下降趨勢(shì)，而約85%的站點(diǎn)仍保持上升；相比之下，中國(guó)的OH目前整體仍處于增長(zhǎng)階段?？傮w而言，北半球中緯度地區(qū)過(guò)去五六十年間的OH濃度大體穩(wěn)定在(5–9)×106cm-3的高值區(qū)間，表明該區(qū)域大氣氧化能力長(zhǎng)期維持在較強(qiáng)水平。研究進(jìn)一步指出，隨著未來(lái)NOx持續(xù)減排，區(qū)域OH濃度有望逐步跨越臨界點(diǎn)并進(jìn)入NOx限制階段，屆時(shí)OH濃度將由高位穩(wěn)定轉(zhuǎn)入下降通道。這意味著，大氣污染物以及甲烷等溫室氣體在空氣中的停留時(shí)間可能延長(zhǎng)，從而給未來(lái)區(qū)域空氣質(zhì)量管控和全球氣候治理帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。
該研究首次揭示，北半球中緯度地區(qū)的大氣氧化能力可能正處于關(guān)鍵轉(zhuǎn)折階段?；谟^(guān)測(cè)的模型為OH長(zhǎng)期變化提供了較傳統(tǒng)模型更為可靠的表征，彌補(bǔ)了區(qū)域尺度上定量評(píng)估人為排放對(duì)OH影響的不足，也為區(qū)域空氣污染防治與氣候變化協(xié)同應(yīng)對(duì)提供了新的科學(xué)依據(jù)。
中國(guó)（a）、美國(guó)（b）和歐洲地區(qū)（c）的OH濃度對(duì)NO2的響應(yīng)關(guān)系
(研究團(tuán)隊(duì)基于觀(guān)測(cè)的模型（OBM）估算的午間（11:00–13:00LT）OH濃度分別與化學(xué)箱式模型模擬結(jié)果、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比)
論文第一作者為北京大學(xué)博士后韋麗艷（暨南大學(xué)2024屆博士畢業(yè)生），通訊作者為暨南大學(xué)劉潤(rùn)副研究員和北京大學(xué)陸克定教授。合作者包括暨南大學(xué)劉紹臣院士，北京大學(xué)張遠(yuǎn)航院士、譚照峰研究員、馬雪飛副研究員、周明博士、博士生魏文玉，暨南大學(xué)碩士生張靖雯。該研究得到青年科學(xué)基金項(xiàng)目（A類(lèi)）（原國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目）（22325601）和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2023YFC3706100）的共同資助。
論文信息
Title:Atmospheric oxidation capacity at northern midlatitude regions is reaching a turning point
Journal:National Science Review
Share Link:https://doi.org/10.1093/nsr/nwag178
責(zé)編：李梅