长三角地区气溶胶污染特征与形成机制研究

The present aerosol pollution over China has been escalating into a pressing problem for the country. The existing researches, which derive aerosol properties mainly from the optical parameters of mixtures of aerosol types in inversion, lack of comprehensive analyses on the pollution’s properties and formation mechanism with remote sensing approaches for different aerosol types in 3D space. Targeted on the Yangtze River delta, one of the most infected regions in China, this research will extend into 3D space by the combination of continue data of aerosol types and optical parameters. The continue data of aerosol types will be obtained from the combined inversion of polarization remote sensing data from satellites and earth sun-photometer data. For each aerosol type, the study on rules of space-time changes based on the data of aerosol types over the targeted area will be carried out at first, after which are the approaches to its formation, development, dispersal as well as the driving factors of the process of pollution. Finally, a scientific foundation for the regional control of aerosol pollution will be provided by the research result of formation mechanism of aerosol pollution from quantitative model of the change of different aerosol types and analysis on aerosol’s input/output rules.

目前我国大气气溶胶污染问题越来越严峻，已成为当前国家迫切解决的重要问题。针对气溶胶污染遥感，现有研究主要利用反演的气溶胶各组分混合状态下的光学参数来分析气溶胶污染特征，缺乏从三维空间气溶胶组分遥感角度来全面分析气溶胶污染特征及形成机制。本研究以我国气溶胶污染最为严重区域之一的长三角地区为研究区，利用偏振卫星遥感数据结合地面太阳光度计数据联合反演，获得连续的气溶胶组分及光学参数数据，另外结合星载激光雷达数据，将气溶胶研究扩展到三维空间。基于气溶胶组分数据分析研究区内不同气溶胶污染类型时空变化规律，最后结合模式模拟的气象条件、运动轨迹以及社会经济统计资料，探讨不同类型气溶胶污染形成、发展、消散过程以及气溶胶污染过程的驱动因子，建立不同类型气溶胶污染变化的定量模型，分析气溶胶输入/输出规律，掌握气溶胶污染的形成机制，为区域气溶胶污染防治提供科学依据。

大气气溶胶分布范围广且具有复杂的化学、物理变化，能对全球气候和环境产生重要的影响。近年来随着经济的发展及环境的破坏，人为排放及自然产生的气溶胶都在不断增加，气溶胶研究已经成为当前最为关注的科学问题之一。课题以长三角地区为研究区，利用PARASOL偏振卫星遥感数据反演气溶胶光学厚度及组分数据，同时从CALIPSO激光雷达数据中提取垂直方向上的气溶胶参数信息，分析长三角地区在三维空间上气溶胶的变化特征。在反演的光学厚度数据基础上结合WRF大气模式模拟的不同高度的气象数据，通过随机森林模型分析不同高度气象因子对气溶胶的影响。最后利用HYSPLIT后向轨迹数据分析长三角地区气溶胶传输轨迹、潜在源分布以及外源所占份额。及时、有效地获取气溶胶相关信息并分析其时空变化，可以为区域气溶胶监测和污染防治提供科学依据和技术支撑。