硫酸盐(SO_(4)^(2-))是我国大气中细颗粒物(PM_(2.5))的主要成分之一,其化学机制十分复杂,空气质量模式对硫酸盐的模拟往往存在一定的低估.为了提高WRF-Chem模式(Weather Research Forecast-Chemistry)对硫酸盐的模拟精度,本文提出了一种硫酸盐生成复杂机理的替代方法,并开展了针对硫酸盐化学反应速率的同化方法研究.在WRF-Chem模式基础上,新增了一个硫酸盐生成参数化方案,该方案包含两个替代反应和六个待定参数,基于DART(Data Assimilation Research Testbed)系统,同化了近地面SO_(4)^(2-)、SO_(2)、NO_(2)、O_(3)和颗粒物浓度(PM_(2.5)、PM_(10))来调整相关的待定参数.结果表明,经过资料同化调整后,新方案能有效解决模式低估SO_(4)^(2-)、高估SO_(2)的问题,SO_(4)^(2-)的平均偏差由-13.1μg m^(-3)下降为3.5μg m^(-3),SO_(2)由17.0μg m^(-3)下降为6.3μg m^(-3).新方案中反应速率的时空变化特征与基于理论的研究结果符合,表明硫酸盐生成的复杂机理可以用参数化方案代替,且采用资料同化的方法可以实现参数调整.本文发展并改进了WRF-Chem模式中SO_(4)^(2-)生成参数化方案中的反应速率参数,为提高空气质量数值预报的准确性提供了新的思路.
近期,我国提出实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标和时间节点,未来我国空气污染和气候变化的发展趋势备受关注.本研究利用区域气候-化学-生态耦合模型Reg CM-Chem-YIBs,基于代表性浓度途径气候情景RCP4.5,使用中国未来排放动态预测模型(Dynamic Projection model for Emissions in China,DPEC)2030年排放数据,模拟预测了考虑实现“双碳”目标的情景下,未来区域减排政策和全球气候变化对我国空气污染与气候变化的影响.研究表明,相对于2015年,在未来区域减排政策和全球气候变化的共同作用下,2030年中国地区细颗粒物(PM_(2.5))、臭氧(O_(3))、二氧化碳(CO_(2))平均浓度相对2015年分别下降了36.8、19.8μg m^(-3)和1.9 ppm(1 ppm=1μL L^(-1)).我国南方地区的气温将有明显升高,升高幅度在0.5~1.5 K之间,降水和云量分别减少了1~2 mm d^(-1)和3%~6%;北方地区气温有所降低,一般在1 K以下,降水和云量分别增加了2 mm d^(-1)和6%左右.总体而言,区域减排政策对于PM_(2.5)、O_(3)和CO_(2)浓度的影响较大,是未来空气质量变化的主导因素,而全球气候变化对气温、云和降水的影响更大.“双碳”目标下的减排政策将大大改善空气质量,但会导致我国部分地区的气温有所上升.因此,缓解区域气候变化需要更为合理的温室气体与大气污染协同减排政策和全球的共同参与.
