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ES&T:青藏高原棕碳气溶胶研究取得进展
2018-07-23

  碳质气溶胶是气候变化的重要驱动因子之一,特别是其中的黑碳,由于强烈的吸光作用而得到广泛关注。而对于有机气溶胶,以往的研究大多认为对太阳辐射只存在散射作用。近期的研究提出,在吸光能力较强的黑碳和无吸光性有机碳之间还存在一类由类腐殖质(Humic-like substances, HULIS)等物质组成的黄色或棕色有机物质,该类吸光性有机物质被定义为棕碳(Brown carbon)。棕碳的吸光能力随波长变短迅速增强,因此在地表辐射平衡中具有不可忽视的作用。

  在中科院纳木错多圈层综合观测研究站的大力支持下,中国科学院青藏高原研究所博士生武广明(第一作者)和丛志远研究员(通讯作者)等对大气气溶胶进行了系统采样。与其他实验室合作,发现气溶胶中HULIS的含量和吸光特性具有显著的季节差异,夏季含量明显高于冬季(图1,左上),而冬季的吸光能力是夏季的2-3倍(图1, 右上)。通过与有机示踪物(左旋葡聚糖:指示生物质燃烧。苹果酸和庚二酸:指示二次形成过程)的相关性分析发现,纳木错冬季大气HULIS主要来自于生物质燃烧,而夏季主要受大气中二次反应过程的影响(图 2)。后向气团轨迹分析和卫星火点分布图进一步表明,纳木错地区冬季大气HULIS受到南亚生物质燃烧长距离传输的影响,夏季HULIS的前体物主要来自于印度东北部的人为排放与植被挥发(BVOCs)等(图 3)。

  这项研究较为全面的揭示了高原中部棕碳气溶胶的吸光特性、来源区域及环境意义,提升了对大气有机气溶胶辐射效应的认识,同时也为区域气候模型提供了重要基础数据。

  该研究成果近期发表于Environmental Science & Technology,论文链接(https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.8b01251)。上述研究结果得到了优秀青年科学基金项目(41522103)、国家自然科学基金重点项目(41630754)和国家杰出青年科学基金(41625014)的资助。

1. 纳木错地区HULIS含量和吸光特性的季节变化特征

2. 纳木错地区HULIS与左旋葡聚糖(a,d)、苹果酸(b,e)和庚二酸(c,f)的相关性

3. 纳木错地区采样期间的5天后向气团轨迹分析和火点分布图

 

 
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