大气成分与大气化学研究进展

1 大气成分及相关特性变化观测研究

1.1 基于地面激光雷达比较2016/2017年冬季东北地区2次大气污染事件

本研究分析和比较了2016年12月19—22日（E1事件）和25—26日（E2事件）中国东北地区2次大气污染物的气溶胶特性和气象条件。通过2016年12月至2017年1月在辽宁省沈阳市地区的激光雷达测量的气溶胶消光系数和退偏比，并结合行星边界层（PBL）分析了该地区的能见度、颗粒物（PM）的质量浓度和地面气象要素。结果表明，在E1事件中，低的PBL高度会导致污染物的不容易扩散，而高的PBL会伴随低的能见度，其可能原因是污染物浓度在大气中的垂直输送和跨区域的高空水平输送。在E1事件中，当PBL高度增加时，PM的质量浓度下降，而在E2事件中，却恰恰相反，2个变量呈正相关。在E2事件中，当风比较强的时候，会导致污染物加速扩散，并在一定程度上促进了气溶胶的运输。在E1事件中，当大气中有强烈的逆温层存在时，会导致PM2.5和PM10的浓度增加，且 E1事件中沈阳周边地区的气溶胶主要来自华北平原向西南地区的污染物输送。在E1事件中，由于当地环境近地面污染物浓度大且PBL低导致该地区消光系数较大。然而在E2事件中，当PBL高的时候，气溶胶的跨区域运输以及地面附近的低PM质量浓度则与高海拔地区气溶胶浓度较大的消光有关。这些结果可能有助于更好地了解中国东北冬季污染事件中气溶胶特性的垂直分布。（车慧正）

1.2 基于地面激光雷达分析2016年我国东北地区大气气溶胶垂直分布及典型污染事件

我国东北城市—工业地区——沈阳经历了快速发展时期，该地区气溶胶垂直特性可能与当地污染物排放及其跨区域输送有关。本研究利用激光雷达反演得到气溶胶光学厚度 （AOD）、行星边界层（PBL）高度，以及垂直方向气溶胶消光系数等资料。根据潜在源贡献作用（PSCF）和浓度权重轨迹（CWT）分析方法，结合地面颗粒物质量浓度、气象要素、后向轨迹及卫星产品对影响东北城市地区污染物的不同途径和来源进行了分析。结果表明，从1月到5月，AOD变化范围为0.10±0.10至0.23±0.34，7月较高，约为0.49±0.39。边界层高度在3月最高，约为1318.7±696.5 m，冬季最低约为877.1±508.1 m至950.7±762.3 m。PM10、PM2.5和PM1的质量浓度在1月最高，分别为148.2±77.8 µg/m3、106.0±58.8 µg/m3和33.8±20.5 µg/m3。PM10、PM2.5和PM1的质量浓度在6月最低，分别为56.2±27.8 µg/m3、33.7±18.3 µg/m3和9.3±6.0 µg/m3。二氧化硫和一氧化碳的浓度在冬季较高，夏季较低，而O3浓度在夏季较高，冬季较低。春季的沙尘气溶胶粒子和夏季新粒子生成事件，以及秋冬季节生物燃烧和燃煤排放的影响对气溶胶消光系数的影响较大。西北、华北、局地污染物累积是影响东北城市地区污染气溶胶的主要途径和来源。研究结果对东北地区气溶胶垂向特性和区域污染特征的研究具有一定的指导意义。（车慧正）

1.3 中国东北地区不同地表类型气溶胶光学-辐射效应研究

本研究对东北地区不同地表类型气溶胶微物理—光学性质和直接辐射效应进行了多年的地基观测。结果表明，粒径双峰分布特征在大城市沈阳地区以细模态颗粒为主，在抚顺和大连等工业和沿海地区以粗模态颗粒为主。由于吸湿效应或云过程的影响，440 nm气溶胶光学厚度较高值出现在7月（0.67 ～1.25）。440 nm单次散射反照率（SSAs）在城市和工业地区呈现较强到中等的吸收性（0.84 ～0.86），弱吸收性出现在沿海和农村地区（0.92 ～0.94）。SSA的波长依赖性指出了沙尘粒子 （短波） 在城市、工业和沿海地区以及生物质排放（长波） 和农村地区的影响。城市和工业地区吸收性气溶胶光学厚度分别是沿海和农村地区的2.5倍和3.7倍。城市和工业站点近地面较大的气溶胶直接辐射强迫指出气溶胶对该地区地表的冷却效应较强，沿海地区大气层顶较高的辐射强迫指出该地区整层大气系统的冷却效应较强。城市和工业地区气溶胶主要类型为混合吸收型，沿海和农村地区主要为弱吸收气溶胶细粒子。本研究为进一步研究东北地区气溶胶分布和区域性气候效应提供了新的信息。（车慧正）

1.4 基于MODIS卫星数据分析2003—2016年中国地区的云光学厚度的时空变化特征

云光学厚度（COD）是表征大气云的重要参数之一。利用AERONET地面观测网络的云模式数据，分析了2011年东亚地区COD的季节性变化。验证了MODIS与COD产品的适用性，并对AERONET云模式数据集与MODIS卫星数据集进行了对比，总体而言 AERONET和MODIS之间有较好的相关性，且MODIS反演COD值较AERONET偏低。利用MODIS卫星数据对2003—2016年我国COD的时空分布及趋势进行了分析，卫星数据的时空变化特征表明，COD的季节性变化显著。我国北方地区COD随季节先减少后增加，夏季最大，冬季最小。然而，华南地区的空间分布变化却恰恰相反。空间变化趋势表明，我国西部和中部COD的变化趋势与我国基本一致，自2003—2014年先减小，随后逐渐开始增加。而在东北和珠江三角洲，COD的趋势呈现出持续增长的趋势。（车慧正）

1.5 1980—2016年长三角地区MERRA-2气溶胶光学厚度变化

765个MERRA-2再分析资料550 nm 气溶胶光学厚度瞬时值与位于合肥（31.90°N，117.17°E）的天空辐射计在2007年3月至2010年2月的各个季节进行了对比。相关系数在春、夏、秋、冬分别是0.88，0.83，0.88 和0.80。MERRA-2气溶胶光学厚度在整个长三角区域与MODIS Aqua进行了比较，得到了很好的一致性。MERRA-2气溶胶光学厚度产品被用来分析长三角区域1980—2016年间气溶胶光学厚度的年，季节和月份的时空分布。研究表明气溶胶光学厚度在长三角北部地区（0.45＜AOD＜0.55）高于长三角南部地区（0.30＜AOD＜0.45）。最高值出现在长三角西北部（0.50＜AOD＜0.55）。长三角地区气溶胶光学厚度在20世纪80年代和90年代增长缓慢，2001—2010年快速上升，2011—2016年逐渐下降。气溶胶光学厚度高值出现在3月、4月和6月，低值出现在9月、10月、11月和12月。3种不同类型的区域（大城市、中等城市和偏远地区）拥有几乎相同的气溶胶光学厚度年变化。大城市气溶胶光学厚度最高，约为0.48，偏远地区气溶胶光学厚度最低，约为0.42。在夏季，偏远地区气溶胶光学厚度要比大城市和中等城市低得多。在两个时间段内研究了整个长三角地区的气溶胶光学厚度变化趋势。1980—2009年，整个长三角地区气溶胶光学厚度各月呈现上升趋势。2010—2016年，长三角地区气溶胶光学厚度在1月、2月、3月、7月、10月、11月呈现下降趋势，其他月份在长三角地区有些区域出现上升趋势有些区域出现下降趋势。（车慧正）

1.6 基于中国气溶胶遥感观测网（CARSNET）的中国东部地区气溶胶光学特性和直接辐射强迫研究

中国东部地区气溶胶污染是该地区经济和工业快速增长的后果。本研究利用2011—2015年期间长江三角洲7个站点的太阳光度计观测数据，对该地区气溶胶微物理和光学性质的气候学特征进行了描述，计算了直接气溶胶辐射强迫（DARF），并根据气溶胶颗粒物的大小和吸收等特性对气溶胶类型进行了分类。结果表明，该地区气溶胶体积在全年均发现了双峰分布特征，但由于吸湿增长和/或云处理，6月和9月出现了体积和有效半径较大的细模式粒子。6月和9月细模式粒子的增加导致AOD440nm在大多数站点均大于1.00，而AOD440nm的年平均值在城市和农村站点分别为0.71 ～0.76和0.68。与中国北方不同，由夏季副热带高压引起的扩散效应使AOD440nm在7月和8月（0.40 ～0.60）低于1月和2月（0.71 ～0.89）。生物质燃烧使得7月和8月出现了小体积和大带宽的细模式和粗模式气溶胶尺寸分布。440 nm单次散射反照率（SSA440nm，）值位于0.91 ～0.94，表明粒子具有相对强到中等的吸收性。7月和8月的大部分站点均发现了由生物质燃烧产生的具有强吸收的颗粒物，其SSA对于波长的依赖性更为显著，而3—5月的粗颗粒物则是矿尘主导。吸收性气溶胶或多或少均匀分布在整个区域，440 nm吸收性气溶胶光学厚度约为0.04 ～0.06，但吸收性波长指数在不同站点之间存在差异，这表明颗粒物的成分在空间上存在一定的异质性。在无云条件下，地球表面的年平均DARF为-93±44至-79±39 W/m2，而大气层顶部的年平均DARF为-40 W/m2（太阳天顶角范围为50°～80°）。利用SSA、细模态比和消光波长指数气溶胶类型分类结果表明，细模式颗粒物是吸收性颗粒物的主要贡献者。本研究有助于加深我们对气溶胶和区域气候/空气质量的理解，其结果将有助于验证卫星反演结果，改进气候模型和遥感算法。（车慧正）

1.7 春节期间北京及周边地区气溶胶微物理、光学和辐射特性的综合分析

利用地基观测数据、气象要素数据和大气环境监测数据对春节期间北京地区3个不同下垫面背景站点的大气气溶胶的微物理，光学和辐射特性进行了综合分析。结果表明，在污染最严重阶段，气科院站点、香河站点、上甸子站点的光学厚度日均值分别达到1.62、1.73和0.74，分别是背景光学厚度水平的2.6、2.9和2.1倍。单次散射反照率的日均值峰值分别达到0.95、0.96和0.87。细模态粒子的峰值浓度变化范围分别为0.04 ～ 0.21 µm3/µm2、0.06 ～0.17 µm3/µm2和0.01 ～0.10 µm3/µm2，分别是背景浓度水平的0.3 ～5.8倍、1.1 ～4.7倍和1.2 ～8.9倍。吸收性光学厚度日均值变化分别为0.01 ～0.13、0.03 ～0.14和0.01 ～0.09；并且吸收性波长指数反映出了有机类气溶胶含量的大大增加。气溶胶对大气层底的辐射强迫的日均值变化分别为-20 ～-130、-40 ～-150和-10 ～-110 W/m2，反映出对地面强烈的冷却作用。潜在源区分析和浓度权重轨迹分析表明，北京、河北及山西省南部地区、山东省的中北部地区对此次北京地区的雾霾污染过程有着较大贡献。（车慧正）

1.8 不同气溶胶的区域传输对中国东部地区的污染加重事件中气溶胶光学特性及其垂直分布特征的影响

本研究通过微脉冲激光雷达与CE-318太阳光度计的观测结果对长三角地区2013—2015年气溶胶的光学特性及其边界层的变化进行了分析。再结合MODIS和CALIPSO的卫星遥感结果，从污染垂直结构、空间分布、后向轨迹和潜在源分析等方面分析了我国长三角地区受不同类型气溶胶传输影响下的轻度污染事件个例。结果表明，长三角地区的气溶胶除3月以外，主要以细粒子为主。6月和9月的气溶胶光学厚度AOD由于吸湿增长作用导致的单词散射反照率升高而增加，相反7月和8月的AOD值较低。边界层高度在3—9月的暖季，由于较强的热交换和日变化，其值较高且变化显著。华北地区的细模态污染物可以从1.5 km左右的高度传输到杭州，使得单词散射反照率升高，阻挡到达地表的太阳辐射，进而地表温度下降，减弱湍流，使得边界层降低后，进一步促进污染物的累积，形成正反馈有利于气溶胶的冷却效应。从新疆和内蒙古等沙漠源区长距离传输而来的沙尘粒子位于2 km左右，使得长三角地区的单词散射反照率降低至0.84以下，此时气溶胶吸收性的增强会加热大气并促进边界层的抬升，从而有利于气溶胶粒子的扩散。而从我国南部地区传输至长三角上空1.5 km左右的生物质燃烧产物，使得局地的单词散射反照率低于0.89。除了外来传输的气溶胶以外，在冬季，长三角地区局地累积的气溶胶层伴随着稳定的天气条件可以稳定在边界层内0.5 km以下。（车慧正）

1.9 2017年秋季北京城区不同污染过程中气溶胶光学特性和垂直分布特征

作为世界上的超级大都市之一，北京的气溶胶排放量巨大。尽管政府采取了各种减排措施，但大规模和间歇性污染的发生仍然是一个重要问题。为了理解污染发生的机制和特征，利用拉曼—米激光雷达和CE-318太阳光度计对2017年9—10月北京城区的一次沙尘、雾霾和清洁天的气溶胶光学特性和垂直分布进行了观测，并结合气象数据及污染发生的来源和传输路径进行了分析。结果表明：沙尘过程以退偏振比较大的不规则粒子为主，气溶胶垂直高度可达3.5 km，粒子谱中粗粒子的体积浓度峰值明显；高空强劲的西北风是造成此次沙尘远距离传输的主要原因。雾霾过程以球型度较高的水溶性粒子为主，消光系数可达2/km以上，退偏振比相对较小。气溶胶边界层高度小于1 km。440 nm的AOD变化范围在0.8 ～2.4。持续的静稳天气不利于局地气溶胶的扩散，加上当地汽车尾气等污染物的排放积累，造成长时间的局地污染。清洁天时，有利的气象条件如大风为局地排放的颗粒物提供了很好的扩散条件。消光系数和退偏振比均较小。粒子谱表现为以粗粒子为主的双峰模态，但体积浓度整体偏小。SSA在0.75 ～0.85波动，粒子对光的散射能力较弱，能见度普遍较高。（车慧正）

1.10 全国大气能见度变化及其与风速的关系

本研究采用全国地区464个站点的1960—2009年50年的逐日能见度和地面风速站点观测资料，处理成距平资料，借助EOF分解、小波分析，研究了全国地区50年的能见度与地面风速的时空分布特征和联系、各个模态的变化周期，并用相关分析、合成分析研究了能见度在不同时间尺度下与地面风速的关系。结果表明：全国地区能见度总体的变化是逐渐减小的，九点平滑后表现出来的能见度的年际变化也呈下降趋势；而对于能见度的年际变化，呈现不规则的振荡；并且这50年的变化存在32年左右的长期振荡周期；在20世纪90年代之前，有16年左右的中期振荡周期；90年代之后，生成了8年左右的振荡周期。能见度和地面风速在年代际时间尺度上的距平值时间变化序列的相关系数很高，说明两者在这个时间尺度上的变化更加一致。同时，由于长江三角洲地区污染严重，导致地面风对污染物的扩散作用明显；而在四川盆地，由于其地区本身的相对湿度很高，使两者的相关不是很好。（车慧正）

1.11 西藏中部纳木错首次过氧乙酰硝酸酯和臭氧同步测量：边界层变化及输送过程影响

过氧乙酰硝酸酯（PAN）和臭氧 （O3）均为大气中光解光化学产物。过去多数对这两种气体的原位测量都是在污染区域较低海拔站点进行的。本研究给出了在偏远的西藏中部站点纳木错（30°46′N，90°57′E，海拔高度4745 m）首次同步取得的PAN和O3观测结果。观测在2011年和2012年夏季两个时段进行。2011年8月17—24日和2012年5月15日至7月13日观测到的PAN平均混合比分别为0.36×10-9（范围: 0.11×10-9～0.76×10-9）和0.44×10-9（范围：0.21×10-9～0.99×10-9）。O3的混合比在27.9×10-9至96.4×10-9间变化，平均值为60.0×10-9。 PAN和O3均存在很大的昼夜变化，最低值出现在凌晨05:00，清晨时段快速上升，09:00—20:00出现较宽的平台。边界层的逐步变化对两种气体日变化特征的形成尤其是清晨PAN和O3的快速升高起关键作用。自由对流层空气向下夹卷是清晨两者浓度升高的原因并且对维持其白天高值其关键作用。在白天边界层达到较高（约3 km）的日子里，两种气体出现更强烈的日变化，而这些日子主要分布较为干燥的在季风前期；在白天边界层较低（约2 km）的日子里，日变化相对微小，而这些日子主要分布在潮湿的季风期。在纳木错一些时段偶尔能观测到较高浓度水平的PAN。这些PAN污染时段或者由对流层中上层气团向下输送引起，或者由来自印度北部、巴期斯坦北部和尼泊尔的PAN烟雨的长距离输送引起。在气流向下输送个例中，PAN最高混合比水平介于0.5×10-9至0.7×10-9；而在长距离输送的个例中，PAN混合比再0.3×10-9～1.0×10-9范围变化，平均为0.6×10-9。在2012年6月初的一次长距离输送过程中，西藏中部和西部的多数地区均受到大约一周的影响。我们这项研究结果表明，来自南亚的污染气团可以显著抬升西藏上空PAN的浓度水平。由于PAN作为大气NOx的储库分子可以释放出NOx，来自南亚的污染输送对于高原区域对流层光化学的影响值得进一步研究。（徐晓斌）

1.12 北京城区冬春季过氧化氢浓度变化特征

大气过氧化氢（H2O2）是一种重要的光化学产物，也是硫酸盐气溶胶生成及降水酸化过程的关键氧化剂。然而我国对H2O2的观测研究较少，尤其对雾霾期间H2O2浓度变化特征认识不足。本研究基于冬春时段（2016年12月至2017年4月）在北京城区中国气象局的H2O2观测结果，并结合同期O3、PAN、NOx、PM2.5等污染物和气象要素观测数据，分析了H2O2浓度变化特征与影响因素。观测结果表明：观测期间H2O2体积混合比（简称为浓度）为（0.65±0.59）×10-9，其中春季浓度（0.83±0.67）×10-9高于冬季浓度（0.51±0.47）×10-9；H2O2平均日变化基本呈现单峰特征，峰值出现在18:00—21:00，比其他地区峰值出现稍晚，并滞后于O3峰值时间4 ～7h；相对湿度对H2O2日峰值时间和浓度水平有影响，小于55%时日峰值出现于18:00—24:00，平均峰值浓度1.52×10-9；大于65%时日峰值出现于11:00—16:00，日峰值浓度均小于1×10-9。H2O2、O3和PAN 虽然同属光化学产物，但在不同污染状况下浓度水平和变化趋势差异明显；H2O2清洁日峰值浓度高于污染日，但11:00—15:00污染日浓度略高于清洁日。（徐晓斌）

1.13 华北平原农村站点2016冬季红色预警期间气溶胶散射吸湿增长特性研究

2016年12月17—22日的雾霾红色预警期间，使用气溶胶散射加湿浊度系统在华北平原农村地区开展了的气溶胶吸湿性的观测研究。同步测量了气溶胶在干燥（RH＜30%）和RH在40%～85%范围内450、550和700 nm的波长下的散射系数。红色预警期间气溶胶的散射吸湿增长因子（f（RH））和后向散射吸湿增长因子（fb（RH））的变化趋势一致，其中fb（RH）比f（RH）要低。f（RH）的变化范围是1.12 ～1.62，平均值为1.29，fb（RH）的变化范围是1.02 ～1.24，平均值为1.10。不同波长下气溶胶的散射吸湿增长因子随着波长增大，f（80%）的平均值是逐渐增大的，涨幅为2%，且分布范围更大一些。这说明气溶胶吸湿增长的波长依赖并不很明显。吸湿增长因子的变化趋势与固城站的无机盐质量浓度百分比的变化趋势基本一致。吸湿增长因子与化学成分的关系显示，气溶胶吸湿性高度依赖于气溶胶化学成分。f（80%）随着有机物含量的增加而减小，呈负相关的关系；f（80%）与无机盐含量呈正相关关系。随着硝酸盐的质量浓度百分比的增大，f（80%）逐渐增大，然而硫酸盐并没有一致性的变化规律。这表明在华北农村地区，硝酸盐对气溶胶的吸湿增长起着更重要的作用。（孙俊英）

1.14 气溶胶对局地尺度降水系统垂直结构影响：TRMM降水雷达分析

从观测角度分离气象条件和气溶胶对降水影响存在很大挑战，本研究通过850 hPa风场和500 hPa位势高度场相结合，筛选出我国珠江三角洲地区暖季局地中小尺度的降水系统。2008年6月26日，500 hPa高度上，珠三角地区位于弱低压中心底部，而在地层（850 hPa高度）则处于切变线和西南水汽输送带上，西南方向的南海为本地的降水提供有利的降水条件，是一个典型的天气尺度降水系统。而2008年7月2日，珠三角地区处于西太副高控制下，当天的降水可能是局地太阳辐射导致的动力抬升而发生的小范围降水系统，属于典型局地尺度降水系统。借助地面雨量计、再分析资料和TRMM PR雷达数据，统计2008年1月至2012年12月发生在珠三角地区的所有局地尺度降水事件，进一步研究积云、对流云、层状降水垂直结构对气溶胶的差异性响应，发现气溶胶对对流降水上部存在显著促进作用，这种促进作用是以下层云发展受抑制为代价的，气溶胶的这种促进作用为之前的Rosenfeld于2008年提出的理论框架提供了垂直方向上观测支撑。与之对比的是，层状云降水和浅对流降水没有明显或相反的垂直分布差异。长期的观测结果表明，气溶胶对局地尺度降水在不同高度上存在明显的差异性响应，进一步给出了气溶胶对云降水的促进和抑制效应。（郭建平）

1.15 华中气溶胶和夏季边界层结构关系探析

华中地区的大气污染近年来呈现多发的态势，但其边界层结构影响如何尚缺乏有力观测证据。本研究工作选择华中地区代表性大城市武汉作为研究目标，系统研究了不同大尺度环流控制下的气溶胶与边界层精细结构特征之间的关系。通过对匹配的探空观测、地基多种气象要素观测，以及再分析资料，借助高级统计分析方法，结果表明该地区的大气边界层不仅可显著改变该地区的PM2.5浓度日变化，而且改变日均浓度。基于925 hPa位势高度再分析资料，结合T-PCA主成分分析方法，对武汉地区的大尺度环流特征进行分类，发现东北风主导的两种类型大尺度环流系统对应了高PM2.5浓度值，此时，边界层高度明显偏低，而云量呈增加的趋势。后向轨迹模拟分析表明，在武汉东北方向的华北平原、长三角等地的污染源在该环流条件下具有重要输入贡献。同时，不同时次的大气逆温底部高度随污染物浓度增加而减少，而大气逆温强度随污染物浓度增加而增强。该研究对于定量研究华中地区气溶胶-边界层相互作用提供了重要观测支持。（郭建平）

1.16 从大气环流角度阐明北半球冬季亚洲-澳大利亚地区温度日较差变化机理

本研究基于CRU TS 4.0和NCEP-NCAR的再分析数据，利用经验函数正交分解（EOF）方法，研究1948—2015年北半球冬季亚澳地区气温日较差（DTR）变化的主导模态特征及其相联系的物理过程。研究结果表明，DTR的EOF第1模态体现为空间上亚澳地区的一致变化模态，对应时间上为显著的下降趋势特征（趋势模态）。EOF的第2模态表现为亚澳地区DTR的反向变化分布，在时间上呈现显著年际变化特征（年际变化模态）。这两个模态变化均与大气环流异常导致的云量变化直接相关。对于趋势模态而言，近几十年的东亚地区的偏南风趋势和澳大利亚的偏北风趋势有利于低纬度暖湿气流向这两个区域输送进而使得云量增加、DTR减小。而这种大气环流场的趋势变化主要归因于大气环流对亚澳地区气温非均匀增暖的响应。此外，年际变化模态主要受到ENSO变率的影响。暖的ENSO事件减弱沃克环流，进而在西太平洋赤道两侧形成一对异常的反气旋。澳大利亚在南半球异常反气旋的控制下，盛行异常的下沉气流，使得云量减少从而增加DTR。相反，东亚地区受到北半球西太平洋异常反气旋西侧的偏南风输送异常暖湿气流的影响，使得该区域云量增多进而减少DTR。（郭建平）

1.17 沙尘和烟尘气溶胶对闪电活动的气候效应：能否通过长期观测揭示？

选取对全球气溶胶贡献较大的沙尘和生物质 燃烧气溶胶（烟尘）作为研究对象，对比分析了这2种气溶胶对云微物理过程的影响和对闪电活动的气候效应，并探讨了气溶胶、动力和热力条件对闪电活动的共同作用和相对贡献。利用11年的TRMM卫星闪电资料、MODIS 气溶胶资料和ECMWF再分析资料，研究了非洲北部沙尘区和非洲南部烟尘区不同类型气溶胶对闪电活动的长期影响，并分析了气溶胶、动力和热力因子对闪电活动的共同影响和相对贡献，比较了沙尘和烟尘气溶胶对闪电影响的共同性和不同性。闪电活动的日变化和季节变化趋势主要受热力条件的影响，气溶胶对闪电的影响与气溶胶含量、类型和局地气候等都有关系。当气溶胶较少（光学厚度AOD＜0.3）时，闪电频率随气溶胶含量增加而增多，该阶段以气溶胶的微物理效应为主导。当气溶胶含量较高（AOD＞0.3）时，气溶胶的辐射效应、微物理效应和气候条件共同影响闪电活动，在干燥的沙尘区，闪电活动明显受到抑制，但在湿润的热带森林地区，闪电活动达到饱和。气溶胶和动力热力因子可以解释闪电活动的大部分变化。最主要的两个影响因子为对流层中部相对湿度和CAPE，且二者的贡献相当。（郭建平）

1.18 利用Himawari-8 AOD估算中国地区的小时PM1浓度

大气颗粒物是目前大气污染、气候变化以及人类健康最重要的影响因素，而直径小于1 µm的颗粒物质（PM1）对人类健康影响尤为显著。然而，目前我们对PM1的空间分布和变化的认识非常有限。针对这一问题，基于Himawari-8卫星观测发展了一种主成分分析的一般回归神经网络（PCA-GRNN）的混合模型，实现了估算中国小时级PM1浓度分布和变化。研究结果表明，基于Himawari-8卫星估算的小时级PM1浓度与地基观测相关性良好（R2=0.65），均方根误差（RMSE）为22.0 mg/m3，平均绝对误差（MAE）为13.8 mg/m3。并且，在日平均和月平均时间尺度上，R2分别达到0.70和0.81。在空间上PM1高度污染地区主要位于华北平原和东北地区，与中国工业和城市化分布一致，同时PM1浓度在白天上下班高峰时间达到峰值。PM1分布表现出明显的季节性，冬季浓度最大（31.5±3.5 mg/m3），主要是由于冬季燃煤排放。进一步我们使用新方法估计中国PM2.5和PM10浓度，发现PM1和PM2.5模型估计的准确度显著高于PM10。 （郭建平）

1.19 基于中国历史探空观测资料计算的云底高度气候特征

云的观测对于全球辐射平衡和水循环至关重要，目前我国对于云底高度（CBH）的气候特征分析还较为缺乏。基于中国探空观测网络（CRN）的高分辨率长期（2006—2016年）探空观测资料，提出了改进的相对湿度阈值法，借助2016年夏季邢台增强观测试验期间获取的云雷达、微脉冲激光雷达计算得到的CBH，进行了算法验证，效果良好。分析了2006—2016年的云底高度气候特征，总体而言，不同季节的CBH在中国区域均存在较大的地域差异。此外，夏季在干旱地区（如内蒙古和华北平原）云底抬升的更高，而在青藏高原、珠江三角洲及四川盆地云底高度相对较低（距离地面＜2.4 km）。季节分布上，云底高度夏季最高，冬季最低。低云发生频率（＞70%）多数出现在青藏高原、珠江三角洲及四川盆地。相反，长江三角洲和华北平原出现的云约有一半是高云。夏季，所有观测站的云底高度并未表现出明显的日变化，可能是由于夏季14时的探空观测主要用于改善高影响天气的预报，导致所观测到的低层大气容易出现湿度较大现象引起。据我们所知，这是中国第一个基于高空探测资料建立的云底高度气候产品，可用于准确估算云对人类气候系统的辐射强迫。（郭建平）

1.20 中国地区夏季午后不同热力稳定度条件下的边界层气候特征

边界层是地面和对流层热量、动能、物质和湿度等发生垂直交换的重要场所。不同的大气热力条件下，边界层呈现不同的变化特征。针对夏季加密探空，首次给出了夏季我国大范围的边界层高度日变化空间分布。发现云对边界层的发展在不同时次有显著的差异，14:00的云盖对边界层发展起到明显的抑制作用。揭示了不同气象变量与边界层的关系：我国大部分站点的边界层高度与地面气压和近地面稳定度呈负相关，而与近地面风速和气温呈正相关。给出了夏季不同热力温度条件下的我国边界层（稳定、对流和中性边界层）时空分布特征，发现这种空间差异主要由地表感热决定，并揭示夏季午后我国少量出现的稳定边界层大部分对应的是多云或阴天（云量大于80%）。（郭建平）

1.21 华北农村站点大气氨对铵盐气溶胶形成的作用

为了深入认识氨的化学特性和对二次铵盐气溶胶形成的影响，2013年5—9月在华北平原的农村站点对NH3和痕量气体以及PM2.5中水溶性离子进行了实时观测。在农田施用尿素肥料一周后出现了一次降水过程，随即监测到了非常高的NH3和离子浓度。浓度随NH3浓度的升高而增大，表明NH3可能对颗粒态铵的形成有重要影响。观测期间平均氨转化率（NHR）、硫氧化率（SOR）和氮氧化率分别为0.30，0.64和0.24。NH3浓度的增加主要受周围农业活动、区域运输和气象条件的影响。高水平的NH3浓度和氨转化率，表明夏季华北平原NH3的排放量远高于中和酸性物质所需的量，NH3作为关键的中和剂在铵盐气溶胶的形成中起着重要作用。利用逐时获得的数据，使用热力学平衡模型ISORROPIA-II 研究了气粒平衡特性。PM2.5中和以及大气NH3的模拟值和观测值吻合较好，而的模拟值大大低于观测值。观测和模拟结果表明，气溶胶中的强酸被完全中和，存在于气溶胶中多余的，可能是NH3与大量草酸和其他二元酸反应的产物。（孟昭阳）

1.22 基于时间分层-病例对照方法的臭氧急性健康效应评估：北京郊区，2005—2013年

已有研究表明臭氧对人体健康有显著的影响，在中国2010年以后臭氧浓度持续上升，与国内大量的PM2.5健康效应研究相比，臭氧健康效应的研究相对很少。北京地区属于全国三大臭氧高污染地区之一，但是迄今为止尚未有北京地区的臭氧健康效应评估报告。本研究监理了时间分层-病例对照模型，开展了对密云县臭氧健康效应的评估。我们的结果表明，从整年效应来看，臭氧浓度每上升10 µg/m3，在2 ～6滞后日，人群死亡风险上升1.009%～1.020%。对于暖季来说，效应更为明显，臭氧浓度每上升10 µg/m3，在2 ～6滞后日，人群死亡风险上升1.025%～1.031%。我们的研究很好地填补了国内臭氧健康效应的空白，为臭氧的防治提供了一定的决策依据。（李怡）

1.23 中国杭州市大气痕量气体和颗粒物特征研究

长三角地区是我国大气污染最为严重的地区之一，其空气质量问题尚未阐明。本研究基于长三角地区杭州市中心的国家气象基准站2013年全年连续观测数据研究了痕量气体如臭氧（O3）、氮氧化物（NOx）、总含氮化合物（NOy）、二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）以及空气当量学直径小于2.5 µm的颗粒物（PM2.5）和空气当量学直径小于10 µm的颗粒物（PM10）的季节变化特征、多物种之间的相关关系、当地排放和区域的潜在源区。研究结果表明，该地区存在严重的光化学和颗粒物复合污染，其中O3和PM2.5分别超标38 d和62 d。O3和PM2.5均呈现显著且相反的季节变化特征：O3在暖季（5月和7月）达到最大值，而PM2.5在冷季（11月至次年1月）达到最大值。多物种之间的相关关系的总体结果表明该地区的局地光化学有利于O3的生成，该地区处于挥发性有机物（VOCs）的控制区，并在暖季移向VOC和NOx的共同控制过渡区，且在高浓度的O3下伴随着二次细颗粒物的生成。PM2.5、CO、NOx、SO2的排放图表明在季节尺度上局地排放对各物种的贡献较大。利用后向轨迹模式发现内陆城市如浙江、江苏、安徽以及江西）的区域传输对杭州市的大气污染贡献至关重要。同时，通过潜在源区的分析发现，黄海、中国东海以及南海近海区域传输的污染气团与抬升的O3浓度密切相关。光化学和颗粒物污染的个例分析结果均表明局地大气光化学和天气系统在污染物累积（与反气旋相关）和消散（与气旋相关）过程中起重要作用。本研究不仅补充了长三角地区杭州市大气污染现状的空白，更具体阐明了局地排放和区域传输的重要贡献并解释了颗粒物和光化学污染阶段的物理和光化学过程。本工作表明跨区域的协同控制对于提高长三角地区空气质量至关重要，强调了局地热岛环流的重要性。（张根）

1.24 2016年12月重度污染事件中华北平原农村和城市地区亚微米颗粒的比较

2016年12月，在北京中国气象科学研究院（CAMS）的城市站点和河北省固城（GC）的农村地区进行了气溶胶物理和化学性质的观测试验。比较了两个站点之间亚微米颗粒物（PM1，直径＜1 μm）的数谱分布情况。结果表明，GC站点PM1的平均数浓度是CAMS站点的两倍，质量浓度是CAMS站点的3倍。积聚模态（100 ～850 nm）是固城站点PM1中的最大部分，与当地煤的燃烧显著相关，这反映在积聚模态与颗粒物的吸收系数显著相关。固城站点高PM1浓度阻止了新粒子形成（NPF）事件的发生，而在CAMS观察到8次NPF事件。在NPF事件期间，硫酸盐的质量分数显著增加，表明硫酸盐在NPF中起重要作用。区域传输对PM1质量浓度的贡献在两个地点约为50%，与当地排放相同。但是，在红色预警期间由于排放控制的影响，区域传输的贡献明显更高。（沈小静）

1.25 中国东部区域新粒子形成事件的空间分布及发生概率研究

利用NanoMap方法、气溶胶数谱分布数据和后向轨迹研究了3个站点新粒子形成（NPF）事件的空间范围和不同空间来源的粒子的相对概率。华北平原（NCP）上甸子（SDZ）站点、中国东部的泰山（TS）和长三角的临安（LAN）站点的数据集长度分别为7、1.5和3年。观察到发生在SDZ和TS的区域NPF事件的水平范围大于500 km，这得益于西北气团的快速传输。然而，在LAN，NPF事件的空间范围主要在100 ～200 km。不同地点新粒子源区的水平空间分布差异与站点的典型气象条件有关。在SDZ和TS同时观察到连续的大规模区域NPF事件，并且与在该区域占主导地位的高压系统相关。很少观察到SDZ和LAN同时发生NPF事件。在SDZ，经过NCP的污染气团与来自内蒙古（IM）的气团相比，增长速率（GR）和形成速率（J）更高。在泰山新粒子形成速率观测到相同的现象，但是增长速率在经过NCP的气团中略低于来自IM的气团。 NanoMap捕获NPF发生概率的能力取决于PNSD测量数据集的长度，也取决于测量站点周围的地形和NPF事件期间典型的空气质量平流速度。因此，在进一步研究空间范围和NPF事件的概率时，边界层中PNSD的长期测量是必要的。本研究提出的NPF事件期间PNSD的空间范围，相对发生概率和典型演化为进一步了解新粒子形成的气候和空气质量效应提供了有价值的信息。（沈小静）

1.26 临安夏季霾和清洁天气PM2.5化学组成特征比较

本研究对长江三角洲背景地区临安大气本底站夏季PM2.5进行连续采集，并对其分别进行OC/EC和水溶性离子测试分析。研究结果发现，临安夏季PM2.5中OC和EC平均质量浓度分别为（14.3±3.95）µg/m3和 （3.33±1.47）µg/m3。与城市地区相比，本研究临安背景地区夏季气溶胶中OC和EC相关性较弱（R2=0.31，P＜0.01）。二次无机离子，即SO42-、NO3-、NH4+（SNA），明显高于其他水溶性无机离子，平均浓度分别为（8.70±5.66）、（2.04±1.07）和（3.25±2.29）µg/m3。基于对临安夏季PM2.5连续加密观测、气团后向轨迹以及火点图研究分析，发现静稳天气条件和区域传输都可以影响临安地区PM2.5的化学组成特征。此外，通过对临安本底站霾天和清洁天PM2.5化学组成特征比较发现，与清洁天相比，霾污染天气POC和EC占PM2.5的比例没有明显变化，而SOC占PM2.5的比例却呈现了明显的下降趋势。与SOC不同，SO42-和NH4+占PM2.5的比例在霾污染天气均呈现了上升的趋势，说明二次无机离子有另一种明显增强的化学生成路径，即非均相化学反应。（梁林林）

1.27 瓦里关全球本底站地面臭氧的长期变化趋势及其影响因子（Ⅱ）：人为排放和气候变化的作用

对流层臭氧的年际变化与长期趋势对环境和气候变化的研究关注的要点。青藏高原瓦里关全球本底站（WLG，3816 m asl）观测的地面臭氧在1994—2013年在春季和秋季呈现（0.2 ～0.3）×10-9/a的显著增长趋势，而在冬季的增长速率略低，在夏季没有显著的增长趋势。这项研究中，利用后向轨迹分析、气候化学耦合模式（GFDL-AM3）追算模拟结果、基于臭氧探空和后向轨迹映射算法得到的三维对流层臭氧分布数据（TOST）和一系列的气候指数探讨驱动瓦里关臭氧变化的驱动因子。其中，GFDL-AM3模式中引入的平流层臭氧示踪物的变化指示，平流层对流层交换（STT）能够解释约60% 的春季臭氧增长趋势，这与西北气流的增加趋势是相一致的。增强的STT 与中纬度地区的副热带急流的加强相关联，导致1999年和2012年春季出现异常高的臭氧浓度。相比于其他季节，在秋季瓦里关臭氧更加受到东南亚的气团影响。亚洲大陆增长的臭氧前体物人为排放是导致秋季臭氧增长的主要原因，而GFDL-AM3 模式能够较好的还原观测的增长趋势 （0.26±0.11）×10-9/a）。当 GFDL-AM3 模式中采用时间变化的排放清单时，秋季瓦里关臭氧的增长速率可达（0.38±0.11）×10-9/a，而若使用固定的排放强度，则秋季的增长趋势变得不显著。夏季， 瓦里关主要受来自东部气团的影响，而后向轨迹不能延伸到我国东部的污染区，且来自东部的气流频次在过去的20年中显著减少，解释了为何夏季臭氧在这20a期间并未显示出显著的增长趋势。利用TOST数据结合后向轨迹的停留时间可以计算得到对流层臭氧直接输送对瓦里关臭氧的贡献。结果显示，来自东部地区的直接臭氧输送贡献在秋季显著增加，进一步加强秋季臭氧的增长趋势。进一步，我们探讨了臭氧的变化周期与QBO、东亚夏季风（EASM）和太阳黑子周期的关系。结果显示，地面臭氧具有2 ～3年、 3 ～7年和11年的周期，分别与QBO、EASM和太阳黑子周期相关联。基于以上研究，建立了一个多元回归方程可以用来定量各个影响因子对瓦里关地面臭氧的相对贡献。通过这项观测与模拟相结合的研究，展示了偏远地区的地面臭氧与其动力和化学影响因子的复杂关系。（徐婉筠）

1.28 北京冬季环流类型及其对霾污染影响分析

分析了1980—2017年冬季北京地区大气环流类型以及大尺度环流对局地气象条件和霾污染的影响。基于欧洲中期天气预报中心ERA海平面气压资料，利用T-mode主成分分析结合K平均聚类法将大气环流分类。结果显示，该方法可以显著地区分冷空气、变性冷空气及静稳天气过程。冷空气爆发时北京地区气温低、湿度高，气压梯度和地面风速大，混合层深厚，有利于污染物的输送和扩散，近地面PM2.5浓度和霾的发生频率低。静稳天气控制时，局地气象和污染特征与冷空气爆发时相反。变性冷空气控制时北京局地气象和污染特征介于上述两种天气形势之间。分析发现，2010—2017年中，2013年、2014年和2017年冬季北京地区冷空气频率低，对应时段PM2.5污染严重。基于1980—2017年冬季数据分析发现北京地区静稳天气发生频率达到48.4%，霾发生频率达到37%，高频静稳天气是导致霾污染严重的重要原因之一。霾发生频率与冷空气发生频率显著负相关。过去38年冬季冷空气呈增加趋势，霾发生频率呈减小趋势，但两者变化趋势并不显著。（何建军）

1.29 基于4年的探空观测数据研究边界层高度与PM2.5污染间的关系

中国的许多城市频繁出现PM2.5污染事件，这与不利的边界层气象条件息息相关。由于缺少合适的边界层观测，中国地区边界层结构与PM2.5污染间的关系尚不十分清楚。因此，本研究利用2014—2017年的长期探空观测数据，对中国4个主要污染区的边界层结构进行了研究，包括东北、华北、华东和四川盆地。2014—2017年，PM2.5污染最重的地区为华北，其年均浓度高达84 µg/m3，其次为东北 （60 µg/m3）、四川盆地 （57 µg/m3） 和华东 （54 µg/m3）。通过相关分析，可以发现边4个地区的边界层高度与PM2.5浓度间存在明显的负相关关系。一年之中，冬季的污染最重，其次是秋季和春季，夏季的污染最轻。这样的污染程度的季节变化特征，不仅与排放的季节变化有关，还与边界层高度的季节变化有关。冬季较低的边界层高度与近地面的强稳定层结有关。此外，一些大尺度的环流形势还会加重冬季的污染，使得同一个地区的多个城市同时出现静稳过程和重污染。华北和四川的污染还与地形有关，地形的阻挡作用和局地涡旋都有利于污染物在局地累积。（缪育聪）

1.30 上甸子区域大气本底站NO2柱浓度光谱反演及其变化特征

为了探究京津冀本底浓度地区NO2这一重要空气污染物的变化特征，采用多轴差分吸收光谱技术（MAX-DOAS）在上甸子区域大气本底站开展了太阳散射光谱观测以及NO2柱浓度反演研究。在NO2的405 ～430 nm特征谱段进行了定量光谱解析，并通过几何近似法计算了2009年7—9月NO2对流层垂直柱浓度（VCDTrop）。观测期间NO2VCDTrop平均值和最大值分别为5.43×1015molec/cm2和7.15×1016molec/cm2。NO2VCDTrop日均值浓度水平较低，但总体上有上升趋势。NO2VCDTrop变化过程与风速风向关系密切：西南风时风速越小NO2VCDTrop越低，东北风对NO2VCDTrop有扩散稀释作用。NO2VCDTrop日变化形态总体上呈现为中午时段低、早晚较高的特征，并且傍晚峰值比早间峰值略高。上甸子站NO2VCDTrop浓度水平和日变化幅度相比北京城区同期观测结果明显偏小。NO2VCDTrop变化特征与河北香河和固城等污染相对较轻站点观测到的变化特征相一致。总之，MAX-DOAS能够有效监测区域本底大气的NO2VCDTrop，其变化特征与工业和交通排放、大气光化学过程、大气传输等复杂因素有关，还需积累更多数据和深入研究。（程巳阳）

1.31 我国4个WMO/GAW本底站大气CO2浓度和源汇特征比较

二氧化碳（CO2）是气候变化的主要驱动因子之一。中国地区大气CO2浓度和源汇特征常常是利用多源多站数据来分析，为此比较了地基CO2采样测量和卫星反演结果，并探讨了我国4个WMO/GAW本底站CO2源汇区域代表性。结果显示：我国大气本底站2009年9月至2011年8月瓶采样CO2数据和日本GOSAT卫星产品均呈现了相似的季节变化特征。相比地表采样观测CO2浓度，卫星产品中柱平均CO2浓度季节变化强度明显较弱。2个数据集中CO2浓度季节变化的极值在同一站点基本上是同步的，但是在临安站相对地表浓度CO2柱浓度有较小的相位延迟。2年平均的CO2柱浓度小于地表CO2浓度，但在4个本底站中最小CO2浓度均出现在瓦里关站。柱浓度和地表CO2浓度的最小（4×10-6）和最大（8×10-6）差值分别出现在瓦里关和龙凤山站。相比冬季，2个数据集夏季CO2浓度及其差异较小。4个站点之间夏季柱浓度的差异也小于不同站点之间地表观测浓度差异。在冬季，2个数据集之间最大的地表CO2浓度和差异均出现在龙凤山站。其次，利用FLEXPART模式与CT模式，通过数值迭代方法和相关性分析手段，找到了影响各站CO2月均背景浓度的源汇区域。上甸子站和龙凤山站CO2本底浓度代表区域较小，而瓦里关和临安站较大。瓦里关和上甸子站夏季CO2本底浓度代表区域比冬季大，但是临安站和龙凤山站情况相反。各站夏季和冬季的CO2本底浓度代表区域是不同的，分布在4个典型区域，并且各区域内的CO2净通量呈现了明显的季节周期。这种季节周期的趋势是相似的，但是变化范围和最强碳汇时间是不同的。对于不同站点不同月份不同源汇，CO2通量的强度和不确定度是不同的。总体上，一年中大部分月份瓦里关站是碳汇，而3个区域本底站表现为较强的碳源。这些结果有助于多源数据应用，以及提高我国不同地区CO2源汇特征的认识。（程巳阳）

2 大气成分模式发展及大气成分影响研究

2.1 气候变化下影响北京地区气溶胶污染的天气条件的年代际转差特征

影响北京及周边地区冬季气溶胶污染的天气条件近年来有所恶化，特别是在2010年之后。气候条件的年代际变化与气候变暖之间的关系目前仍不确定。本研究分析了与污染相关的气象综合指数（与气溶胶污染近似呈线性相关）的长期变化、边界层垂直温差的变化幅度以及冬季来自贝加尔湖的北风，以评估气候变暖对该地区与气溶胶污染直接相关的气象条件变化的潜在贡献。本研究使用了NCEP再分析资料、地面观测和1960年以来的长期垂直气球探空观测。自20世纪60年代以来，影响北京及周边地区（BIV）气溶胶污染的天气条件总体上呈恶化趋势。这种恶化在2010年后更为严重，PM2.5在中国许多城市达到了前所未有的高水平，尤其是在BIV中。BIV中气象条件的年代际恶化可部分归因于气候变暖，这是由于边界层高层相对低层变暖所致。这种恶化在一定程度上也可能受到气溶胶污染积累的影响（特别是在2010年以后），因为来自地面的气溶胶污染的增加导致气溶胶-辐射相互作用导致表面冷却，这有利于逆温出现，增加水汽积累，并导致气象条件的进一步恶化。如果按线性趋势分析，从2010年到2017年，天气状况每年恶化约4%。鉴于这种恶化速度，天气条件的恶化可能导致在未来5年（即2018—2022年）冬季期间BIV中PM2.5的相应幅度增加。（张小曳）

2.2 2013—2016年北京冬季重污染事件中边界层气象要素对PM2.5累积型爆发性增长的反馈作用

2013年1月、2014年2月、2015年12月、2016年12月至2017年1月10日，北京发生了12次持续的重污染事件（HPEs），引起了公众的特别关注。在HPEs期间，PM2.5爆发性增长的确切原因（质量浓度在几到十几小时内至少翻了一番）尚不确定。在此，我们利用地面和垂直气象资料，分析和估计了边界层气象要素对这种增长的相对贡献。北京HPEs的包括输送阶段（TS）和累积阶段（CS），后者的气溶胶污染主要是由北京南部输送的污染物引起的；累积阶段（CS） PM2.5质量的累积爆发性增长主要以小风静稳为主的稳定分层、近地面异常逆温和水汽累积为主要特征。在CS期间，观测到的弱偏南风通过限制污染物的水平扩散，促使得污染物局地积累。经TS后建立的高浓度PM2.5浓度将更多的太阳辐射反-散射回空间以降低近地面温度，这很可能导致异常逆温出现。地面降温导致或加剧逆温使湍流强度进一步变弱，边界层高度与污染形成初期相比显著下降；还降低饱和水汽压，使得近地面相对湿度大幅增加。显著提高的近地面水汽积累（RH＞80%） 将进一步促进气溶胶的吸湿生长，加速液相反应和非均相反应，其中不完全定量的化学机制有待进一步研究。污染导致的边界层气象条件显著“转差”的反馈作用控制了PM2.5的爆发性增长（解释了至少70%以上的PM2.5增幅）。（张小曳）

2.3 气溶胶辐射冷却对冬季北京气溶胶重污染事件的加剧作用

北京的气溶胶重污染事件（HPEs）经常发生冬季，但污染加剧机制的确切原因尚不清楚，特别是气溶胶与天气之间的反馈作用。在2013年1月、2014年2月、2015年12月和2016年12月至2017年1月10日地面和垂直观测的基础上，本研究发现气溶胶的辐射冷却效应对局地天气气候的影响，进一步加剧了气溶胶污染。从清洁阶段到输送阶段（TS）再到累积阶段（CS），HPEs中地面直接辐射和总辐射急剧减少，从清洁阶段到CS的日累积曝辐量分别减少了89%和56%。在地面辐射的显著下降和有利的小静静风下，温度廓线由近无逆温转变为弱逆温，在200 ～600 m范围内出现4 ℃以上的异常逆温，导致PM2.5和水汽在高度约200 m左右的较浅的边界层内积累。通过加速液相和非均相反应并增强气溶胶吸湿性生长，近地层高RH增强了这种正反馈。（张小曳）

2.4 中国长江流域夏季气溶胶污染的年代际变化、气象条件的相对影响及其与气候变化的关系

冬季是中国气溶胶污染备受关注的季节，但夏季对污染的关注较少。夏季气溶胶污染的年代际变化，气象条件的相对影响以及它们与气候变化的联系甚至更少受到关注， 且有更大的不确定性。在这里，试图揭示影响中国的夏季最重要的环流系统东亚夏季风（EASM）的年代际变化、污染-气象条件指数（PLAM，参数链接空气质量和气象要素，与之几乎呈线性关系）以及自1960年以来中国中东部地区长江中下游（M-LYR）夏季气溶胶光学厚度（AOD）的关系。在季风较弱的年份，M-LYR的气溶胶污染较重，强季风年份相反，主要受EASM和115°E左右的反Hadley环流的影响。在气候变化的背景下，气象条件的年代际变化及其相关的气溶胶污染自1960年以来经历了4个时期，包括1961—1980年相对较大的下降期，1980—1999年大幅上升期，1999—2006年的缓慢上升期，2006—2014年相对快速上升期。在后来的3个污染增加期中，分别有约51%、25%和60%的气溶胶污染变化来自恶化天气条件的贡献，其中受到EASM变化的影响显著。（张小曳）

2.5 2007—2016年东亚沙尘暴的时空变化以及与地表状况和气候变化的关系

使用地面站点观测数据、数值模拟结果、卫星植被指数数据以及再分析数据，分析了2007—2016年东亚地区沙尘暴发生的频率和强度变化。同时还分析了沙尘暴与地表状况和大气环流的内在联系。统计分析显示，2007—2016年春季记录的沙尘暴发生频次和强度有明显的降低趋势。春季沙尘暴的总次数从2011年之前的每年10次以上减少到2011年之后的每年不足10次。东亚主要沙尘影响区域的地面沙尘浓度平均每年减少33.24 µg/m3（-1.75%）。地表温度、近地面的气温以及降水和土壤相对湿度变化都有利于地表植被的增长，从而减少沙尘暴的发生次数并减弱了沙尘暴的强度。伴随高纬度冷空气南下的强风有逐年减弱的趋势，引起了沙尘暴次数的减少并对沙尘暴强度的减弱起到关键作用。研究时段北极极涡强度的减弱也造成了沙尘暴频次的减少和强度的减弱。（车慧正）

2.6 不同污染类型敏感源区的伴随追踪

本研究搜集整理了2012年7月至2015年12月北京市逐小时PM2.5浓度观测数据，统计了连续3 d PM2.5日均浓度超过75 µg/m3的持续污染过程，针对污染过程期间的天气形势，利用中国气象局MICAPS气象信息处理系统及相关观测资料，将其归纳为5种污染天气类型（低压、弱高压交替控制型，弱高压型，低压控制型，高压后部型及均压场型）。选取每种天气类型对应的代表性污染个例，利用GRAPES-CUACE大气化学模式及伴随模式，模拟追踪不同污染天气类型的敏感源区，分析北京本地及周边省份的关键排放时段及其对北京市PM2.5浓度的贡献。结果表明：本地源贡献在目标时刻前30 h内占主导，目标时刻前72 h 5种类型的本地源贡献分别为37.5%、25.0%、39.4%、31.2%、42.4%；河北源贡献在目标时刻前57 h内持续存在，贡献比例达37%～64%；天津源贡献时段为目标时刻前1 ～35 h，贡献比例为6%～16%；山西源贡献时段较短，贡献比例仅为3%～7%。在伴随敏感性分析的基础上进一步讨论不同天气类型污染过程的减排控制措施效果发现：本地源削减在目标时刻前20 h内的效果较好，目标时刻前72 h内对本地源削减50%，5种类型的PM2.5下降率分别为11.6%，9.4%，13.8%，9.9% 和15.2%；周边源削减在目标时刻前3 ～57 h内的削减效果较好。（安兴琴）

2.7 强弱东亚冬季风环流对北京PM2.5浓度的影响

本研究基于2005—2016年北京冬季PM2.5观测数据与NCEP / NCAR再分析资料，探讨了东亚冬季风（EAWM）强度与北京冬季PM2.5浓度的关系。在对比强弱冬季年大尺度大气环流和边界层条件的基础上，进一步利用GRAPES-CUACE大气化学模式及其伴随模式探究了强弱冬季风环流下北京PM2.5浓度的空间分布和源区的差异。结果表明，北京冬季PM2.5浓度与EAWM指数在月尺度上显著相关，其中12月的相关性最强。挑选2014年12月和2016年12月为EAWM强弱年代表进行深入分析。2014年12月，强EAWM环流特征为300 hPa副热带西风急流偏强，500 hPa东亚大槽加深，850 hPa华北地区西北风强劲，西伯利亚高压深厚。2016年12月则与之相反，边界层高度下降，大气层结更加稳定，逆温出现频率更高。模拟的北京北部和南部PM2.5浓度受EAWM的影响程度不同，北部为55 ～75 µg/m3，南部为95 ～125 µg/m3。2014年12月和2016年12月的敏感源区位置无明显差异，但2016年12月北京、天津、河北和山西源在目标时刻前72 h的累积敏感系数分别为2014年12月的2.2、5.9、1.6和1.4倍，2016年12月敏感源区的关键排放时段是2014年12月的2.6倍。相比而言，北京源和天津源贡献的增长率更高，强调了在EAWM弱年，北京东南方向的敏感源区的重要性。（安兴琴）

2.8 2016年冬季北京一次重污染过程的伴随追踪

本研究利用GRAPES-CUACE伴随模式，对北京市2016年冬季一次重污染过程进行了伴随敏感性追踪，分析了对这次重污染过程影响最大的重点排放源区及关键排放时段。研究结果表明：PM2.5峰值浓度对本地源响应迅速，本地源逐时敏感系数在目标时刻前1 h达到峰值，为9.31 µg/m3，从累积敏感系数来看，本地源在目标时刻前20 h内占主导；周边源贡献为天津、河北及山西排放源贡献的累加，目标时刻前72 h内，北京、天津、河北及山西排放源的累积贡献比例分别为34.2%、3.0%、49.4%及13.4%。从逐时敏感系数来看，天津源主要贡献时段为目标时刻前1 ～26 h，逐时贡献峰值出现在目标时刻前4 h，为0.59 µg/m3，河北源和山西源的主要贡献时段分别为目标时刻前1 ～54 h和14 ～53 h，二者的逐时敏感系数均呈现周期性波动，河北源3次敏感系数峰值分别出现在目标时刻前4 h、16 h及38 h，峰值敏感系数依次为3.45、4.27、0.71 µg/m3，山西源2次敏感系数峰值分别出现在目标时刻前24 h及45 h，峰值敏感系数依次为1.41 µg/m3和0.64 µg/m3。（安兴琴）

2.9 基于伴随模式追踪北京一次PM2.5重污染过程的关键排放源及其对重霾事件的贡献

污染源及其区域输送是空气质量控制的重要问题。本研究利用GRAPES-CUACE及其气溶胶伴随模式，分析了2012年11月19—21日期间北京雾霾事件的敏感源区。将2012年11月21日北京时间05:00和23:00 LT（GMTC8）发生的高PM2.5浓度峰值分别设定为目标函数，结果表明，第1个PM2.5浓度峰值的敏感源区为北京的西部和南部，空气污染物累积运输到北京需要2 ～3 d，第2个PM2.5浓度峰值的敏感源区主要位于北京南部，11月21日白天山区东南部潮湿的空气输送导致颗粒的吸湿增长和污染物累积。2个PM2.5浓度峰值的敏感系数时间变化表明，北京PM2.5污染对本地源的响应时间约为1 ～2 h，对周边源的响应时间约为7 ～12 h。河北省排放源对2个PM2.5浓度峰值的影响最大，其对第1个PM2.5浓度峰值的贡献（43.6%）大于第2个PM2.5浓度峰值的贡献（41.5%）。 对05:00 LT PM2.5浓度峰值的第2大影响区域是北京（31.2%），其次是山西（9.8%），天津（9.8%）和山东（5.7%）。 对23:00 LT PM2.5浓度峰值的第二大影响区域也是北京（35.7%），其次是山西（8.1%），山东（8.0%）和天津（6.7%）。将伴随模式结果与Model-3 / CMAQ模式结果进行了比较，结果表明，2种建模方法在对大气污染控制方案的评估中具有高度可比性，但伴随方法比正向敏感性分析方法效率更高。研究结果同样表明，为改善空气质量，关键区域减排可能比单个峰源减排更有效。（安兴琴）

2.10 北京一次重污染过程的天气成因及来源分析

采用天气学分析和GRAPES-CUACE气溶胶伴随模式相结合的方式，探讨了北京市2016年2月29日至3月6日一次PM2.5重污染过程的大气环流特征、污染形成和消散原因，并利用伴随模式追踪了造成此次重污染过程的关键排放源区及敏感排放时段。结果表明，此次重污染过程北京市PM2.5浓度存在明显日变化，在3月4日20:00达到污染峰值，观测数据显示海淀站PM2.5浓度达到506.4 µg/m3。形成此次重污染过程的主要天气学原因是北京站地面处于低压中心，且无冷空气影响，风速较弱，逆温较强，大气层结稳定，混合层高度较低，500 hPa西风急流较弱，污染物水平和垂直扩散条件差，大气污染物易堆积。此次过程中，500 hPa短波槽过境、边界层偏南风急流和冷空气不完全渗透导致了本次严重污染PM2.5浓度的短暂下降。伴随模式模拟结果表明，此次污染过程目标时刻的污染浓度受到来自河北的东北部和南部、天津、山西东部、以及山东西北部污染物的共同影响，目标时刻PM2.5峰值浓度对北京本地源响应最为迅速，山西响应速度最慢；北京、天津、河北及山西排放源对目标时刻前72 h内的累积贡献比例分别为31.1%、11.7%、52.6%和4.7%。北京本地排放源占总累积贡献的1/3左右，河北排放源累积贡献占一半以上，天津和山西分别占1/10和1/20，河北源贡献占主导地位，天津和山西贡献较小。目标时刻前3 h内，北京本地源贡献占主导地位，贡献比例为49.3%，目标时刻前4 ～50 h，河北源贡献占主导地位，贡献比例为48.6%，目标时刻前50 ～80 h，山西源贡献占主导地位，贡献比例在50%以上。 （安兴琴）

2.11 CMIP5模式中极端降水对气溶胶强迫比温室气体强迫更大的敏感度

利用第5次国际耦合模式比较计划（CMIP5）中20世纪历史多模式集合模拟结果，研究了极端降水对气溶胶和温室气体强迫的敏感度（强迫造成的每度全球平均表面温度变化下极端降水的变化）。多模式结果显示了强健的极端降水对气溶胶强迫比温室气体强迫更大的敏感度。气溶胶和温室气体强迫造成的全球平均月的最大5 d连续降水量（RX5day）和最大1 d降水量（RX1day）敏感度的比值分别为1.6和1.4。在陆地上，对于RX5day和RX1day相应的比值分别为2.3和1.8。特别是在西非、中国东部、南亚和东南亚、南美西北部和欧洲东部等地区，气溶胶强迫造成极端降水的敏感度超过温室气体的几倍。大气能量平衡、动力调整和强迫的垂直结构均贡献了二者敏感度的差异。类似于平均降水的变化，气候对强迫的快速响应对极端降水对不同强迫敏感度的差异起了主要作用。这是因为温室气体的大气强迫更强地抑制了降水。还发现二者敏感度的比值依赖定义的极端降水指数。极端降水指数定义越宽松，极端降水对气溶胶和温室气体强迫敏感度的比值越大。对于非常严重的极端降水指数，二者的比值接近于1。本研究结果进一步强调了考虑人为气溶胶减排对预估极端降水变化的重要性。（王志立）

2.12 与1.5 ℃比较2 ℃增暖造成季节性极端热和涝事件额外的增强

《巴黎协定》承诺较工业革命前水平将全球平均表面温度升高控制在2 ℃内，并努力控制在1.5 ℃之内，以降低人为气候变化的风险。本研究利用一系列真正瞄准1.5 ℃和2 ℃增暖水平的耦合的地球系统模式模拟试验，研究了21世纪末稳定在这些增暖水平下中国极端气候的变化。结果显示，相对于1976—2005年气候态，1.5 ℃和2 ℃全球增暖将导致中国平均表面温度分别升高1.3 ℃和1.9 ℃（11.6%和13.3%）。在更暖的世界，中国的季节性极端气候事件将变得更加频繁。相对于1976—2005年，在1.5 ℃或2 ℃全球平均表面增暖下，类似于2013年夏季中国东部极端热浪事件和2010年夏季中国东南部极端洪涝事件的发生概率将分别增加16或33倍和2或3倍。特别是在2 ℃全球平均表面增暖下，类似于2013年夏季中国东部极端热浪事件几乎每年都会发生。1.5 ℃或2 ℃增暖也将导致类似于2014年春季中国北方高温事件的发生概率分别增加8%或20%，而在1976—2005年气候状态下类似的事件几乎不会发生。由于这些危险的影响，总结中国贡献全球脱碳努力限制全球增暖1.5 ℃以内而不是2 ℃会对中国带来明显的好处。（王志立）

2.13 基于自适应偏最小二乘回归法的CUACE模式污染物预报偏差订正改进方法研究

针对GRAPES-CUACE模式预报的6种常规污染物浓度，采用非线性动力统计-订正方法即自适应偏最小二乘回归法，建立了中国不同地区的CUACE模式预报偏差订正模型。采用多种敏感性试验优选了不同季节各区域的最优自变量组合方案，并对2016年1—3月、11—12 月全国342个城市PM2.5浓度预报值进行了滚动订正检验。分析了订正前后PM2.5浓度的时空变化特征，重点分析了该方法在京津冀、长三角、珠三角、川渝地区等关键区域的适用性及其改进效果。结果表明：（1）CUACE模式预报PM2.5浓度普遍低于观测浓度，且与实测值的相关系数较低；CUACE 15 km分辨率模式PM2.5浓度预报效果优于54 km分辨率模式，其中长三角地区改进最显著，珠三角和京津冀次之，川渝地区预报效果较差。（2）订正后的PM2.5浓度更接近于实测值，订正后误差明显减小，相关系数明显提高，而且订正值与实测值的散点集中分布于对角线附近。（3）长三角地区PM2.5浓度订正效果最好，准确率可达72.3%；珠三角地区次之，准确率为66.3%；京津冀和川渝地区订正效果稍差，但是准确率亦可达63.6%和62.6%。（4）订正后污染日和非污染日的准确率、相关系数分别提高了57.5%和25.9%、304.8%和15.2%；绝对平均偏差、均方根误差分别减小了38.9%和18.7%、21.8%和8.5%。（程兴宏）

2.14 北京不同区域气溶胶辐射效应

采用大气辐射传输模式SES2以及2013年1月至2015年10月欧洲中期天气预报中心细网格再分析资料，计算了北京地区4个观测站地面接收的短波辐射通量，分析了晴天和云天北京城郊气溶胶对总辐射的定量影响时空变化特征。结果表明：北京城区和近郊区气溶胶对总辐射的影响约为远郊区的2倍，北京南部和西部气溶胶对辐射的影响较大，晴天和云天北京城区和近郊区气溶胶对总辐射的削减值分别为146.23 ～180.99 W/m2和202.11 ～217.02 W/m2，晴天总辐射削减空间差异较大；秋冬季气溶胶对总辐射的影响明显大于春夏季，北京市观象台秋冬季气溶胶对总辐射的削减作用最大可达60%，较春夏季高10%～20%；北京城郊总辐射和直接辐射削减率与气溶胶光学厚度变化均呈线性关系，近地面PM2.5浓度对辐射的影响不容忽视。（程兴宏）

2.15 21世纪初全球升温停顿特征及形成机理

20世纪全球气候最显著的特征是伴随大气温室气体浓度上升出现的气候暖化。全球地表平均温度自1980年快速上升，但进入21纪后出现升温速率减慢（Slowdown），甚至停顿（Hiatus）的现象，被称之为“全球变暖停顿”。关于Hiatus的形成机理众说纷纭，涉及赤道中东太平洋海温异常、太平洋海温的年代际变化（IPO）、太平洋信风增强，海表热量传入深海、平流层气溶胶增加，或太阳活动减弱等。而Hiatus的存在性也受到了质疑。有些科学家在对英国（CRU）和美国国家海洋与大气管理局（NOAA）两套全球地面格点温度资料重新进行插补和偏差订正后，认为Hiatus可能是资料偏差造成的假象，与地表观测记录缺乏或对海表温度观测记录的解读偏差有关。针对这些问题，本研究对现有多套全球格点温度分析数据集和再分析资料进行了多时间尺度统计分析和检验。结果表明：（1）Hiatus存在于多数全球平均温度或气温序列中，出现于2001—2014年，其公共区间为2002—2012年，对应于温度的最小趋势（低于0.01 ℃/10a）和最小温度年际变率。（2）对其中两套资料的插补或海温偏差订正提高了Hiatus期间的温度趋势（0.02 ～0.048 ℃/10a），缩短了其持续期（2002—2012年），可称之为Slowdown。（3）过去百年来温度的全球变暖分量从未停顿过，其变暖速率在二战后达到了最强，超过0.1 ℃/10a，随后略有下降，在近30年少变，保持在0.08 ℃/10a上下。（4）在Hiatus期间，温度的年代际和多年代尺度成分趋势是个极小值，与此对应，年际尺度成分呈现较强冷趋势。（5）温度的年际尺度成分演变与赤道中东太平洋Niño3.4区海温一致，并具有相似的统计特征。这些结果说明，21世纪初持续10年的Hiatus主要是由全球变暖趋势与温度年际尺度成分冷趋势相互抵消造成，年代际和多年代尺度成分贡献不大，全球变暖的趋势并未停止。Hiatus的出现在很大程度上与赤道中东太平洋海温年际变化异常有关，它的形成具有一定的偶然性。（汪萍）

2.16 兰州冬季污染输送特征数值模拟研究

受山谷地形和半干旱气候影响，兰州大气污染极为严重。解析大气污染输送特征可以加深兰州大气污染形成机理的认识。本研究利用中尺度气象模式WRF耦合大气扩散模式FLEXPART，模拟研究兰州局地排放污染物向外界输送特征，分析污染物扩散效率。模拟时段为200—2007年冬季。流场分析显示兰州山谷内白天为辐散气流，夜间为辐合气流，山谷内近地面为偏东风。基于输送路径分析发现兰州污染物主要通过5个通道向外界输送，分别为西南通道、西部通道、南部通道、东南通道和东北通道。与静稳天气相比，冷空气发生时污染物更容易越过南山向外界扩散。经过12 h粒子扩散出山谷和回流至山谷的比率有明显的日变化特征，说明通过错峰生产可有效缓解兰州大气污染。（何建军）

2.17 北京和广州地区低空急流变化特征研究

尽管关于低空急流（LLJ）及其影响的相关研究已有不少，但受观测资料的限制，北京和广州地区LLJ的时空变化特征尚不十分清楚。本研究通过结合长期的风廓线雷达资料和数值模拟，对北京和广州地区的LLJ进行了系统研究，揭示大尺度和局地强迫对LLJ的影响。LLJ的出现频率在这两个城市都存在明显的季节变化特征。北京地区的LLJ主要出现在春季和冬季，广州地区的则主要出现在10—12月和2—4月。北京地区的LLJ存在明显的日变化特征，主要出现在夜间；广州地区LLJ的日变化相对较弱。当北京上空存在西南至东北或东南至西北气压梯度时，北京地区容易出现LLJ。广州地区的LLJ则常常与西北方向的低压或高压系统有关。总体上看，这两个城市的LLJ都主要是受大尺度天气系统的影响，同时局地尺度的边界层日变化过程也会对LLJ的日变化特征产生影响。上述研究结果能够为理清北京和广州的LLJ成因和影响提供帮助。（缪育聪）

2.18 环流形势和边界层结构对京津冀与东北地区间的气溶胶跨区域输送过程的影响

受不利气象条件的影响，东北地区在冬季常出现重污染过程。气象条件究竟能在多大程度上影响该地区的空气质量，目前仍不是十分清楚。因此，本研究利用地面资料、探空数据、卫星产品和三维数值模拟，对沈阳地区发生在2016年12月1—3日的污染过程进行了研究。结果发现，沈阳的气溶胶污染不仅受本地排放的影响，还受上游地区（京津冀）的影响。在西风和西南风的作用下，京津冀地区排放的气溶胶会被输送到沈阳。12月2—3日，沈阳地区有20%的PM2.5来自京津冀。此外，大尺度的环流还会通过影响边界层的垂直结构，进而影响污染物的垂直扩散。在这个污染过程中，西风和西南风不仅输送了气溶胶，还会将上游相对较暖的气团输送到沈阳上空。这个暖空气输送过程会加强沈阳地区的逆温，抑制边界层的发展，使得污染物的垂直扩散过程变弱。除了本地排放外，水平方向上的跨区域输送和垂直方向上的逆温都是沈阳地区出现重污染的重要原因。本研究对沈阳地区污染过程中的物理机制进行了梳理和分析，能够为类似污染过程的预报和治理提供科学依据。（缪育聪）

2.19 气象条件对太原冬季PM2.5污染的影响研究

受不利气象条件的影响，太原地区在冬季常常出现重霾污染过程。为了揭示气象条件对该地区空气质量的影响，本研究结合地面资料、探空观测、三维数值模拟和后向轨迹计算，对太原地区进行了3个月（2016年11月至2017年1月）的连续模拟和系统分析。研究发现，PM2.5浓度与地面温度和湿度呈正相关关系，与近地面风速和边界层高度呈负相关。较低的边界层高度常常与高空的强逆温层有关。太原地区的污染不仅与本地排放有关，西南风和南风还会将临汾等上游地区的污染物输送到太原，使得太原出现重污染（PM2.5浓度超过200 µg/m3）。此外，太原地区的盆地构造还会使冷空气在盆地底部聚集，形成“冷池”，进而抑制盆地底部与上空自由大气间的物质和能量交换，造成重污染。本研究能够提高对太原地区污染过程的认识，为类似污染过程的预报和治理提供科学依据。（缪育聪）

2.20 中国大陆地区大气环境容量及城市大气环境荷载的研究

根据我国大陆378个气象站1975—2014年共40年的逐日有效的小时观测数据，计算出了逐日、逐年平均的大气环境容量系数A值序列，并使用PearsonⅢ型曲线，拟合出了不同重现期的A值。利用A值序列和源、汇平衡原理，给出了在平衡浓度为100 µg/m3时的全国和各省级行政区的相应重现期的大气环境容量参照值，其中全国气候平均的参照值为2169×104t/a。此外，定义了城市大气环境荷载指数，以此分析我国大陆人口密集程度对大气环境所产生的负荷，该指数亦可用于分辨空气质量变化的气象或人为排放成因的贡献。同时还提出了城镇建成区面积扩张和增加城市人口密度时，为保持空气质量不恶化，而对城市面源排放率和排放率密度进行限制的计算公式。（王郁）

2.21 气溶胶对东亚冬季风影响的数值模拟

利用NCAR/UCAR CAM5.1模式研究了气溶胶对东亚冬季风的影响，模式从1991—2010年运行20年，取2001—2010年冬季的结果，模式结果可以较好地再现东亚冬季风的主要特征。试验结果表明，气溶胶增加使我国东南部地区和东北亚地区（35°～55°N，115°～150°E）冬季风减弱，同时造成我国东南部地区降水减少。其中热源热汇的变化和无辐散风减弱为主要原因。气溶胶增加改变了大气热源的分布，造成在我国东南部地区热源减弱，热汇加强；我国东北地区热汇减弱，日本列岛热源加强；气溶胶增加使这些区域全位能的产生减弱，消耗加强。同时，凝结潜热的变化主要影响热源和热汇，其中大尺度过程产生的凝结潜热变化起主要作用。在我国东南部和东北亚地区辐散风动能向全位能的转换增加，造成辐散风减弱。故该区域辐散风向无辐散风的转换减弱，导致无辐散风减弱，最终造成东亚冬季风减弱。（刘煜）

2.22 在线全耦合模式GRAPE-CUACE中气溶胶数谱和质量综合模拟研究

在线的气溶胶模式对于研究雾霾的形成以及气溶胶与云的相互作用能够非常重要，而这类模式的关键是具有合理正确的质量和数浓度谱分布。本研究是在中国气象局化学天气数值预报系统GRAPESCUACE中，发展了气溶胶初始排放粒径谱参数化，改进核化、冷凝以及沉降等关键的气溶胶微物理过程。以2013年1月包含持续区域性雾霾形成的时段，利用能够包含排放、输送、分档多组分的多物理过程的在线的模式系统GRAPES-CUACE对气溶胶数浓度谱、分组分质量浓度以及PM2.5浓度进行了模拟检验，以期获得更为准确的谱分布和浓度变化。对比结果显示，改进之后气溶胶数谱与观测更加接近，改善了原数谱分布中核模态数浓度偏高且积聚态数浓度偏低的情况。通过分析也发现，此改进也减少了由分档气溶胶质量谱诊断的数浓度谱的误差。与此同时，本次工作也有效地改进了有机碳和硫酸盐的模拟效果，明显改进了污染地区模式PM2.5部分站点异常偏高以及部分站点异常偏低的情况，相关系数提高了70%多。对于偏远站点PM2.5的相关系数由0.348提高到0.607，平均浓度值由观测的43%提高到模拟的87.5%。（周春红）

2.23 中国对雾霾防治开展全链条顶层设计和一体化组织实施

近年来，中国的大气环境质量不断下降。本项工作重点介绍了中国政府在防治大气污染方面开展的工作，同时还概述了空气中颗粒物对经济和健康的影响。目的是让全球读者全面了解中国政府在环境保护、雾霾预防和控制，以及可持续发展方面的工作进展。（程艳丽）