联合培养学生：刘丽霞
联合培养导师：丁爱军（南京大学）
成天涛（复旦大学）
所属平台：人类活动对气候变化的影响
科学问题：生物质燃烧强化观测试验
目前已有的观测试验（除极少数超级站外），缺乏在一个点上集成大气成分、地表能量收支、气溶胶光学性质以及大气边界层理化结构（尤其是大气边界层整层气溶胶组分及其辐射特性）的垂直观测。因此，对相关关键过程及其在反馈中的作用缺乏定量的诊断分析。
研究内容:
为此，本项目拟在位于长江三角洲西部下风向地区的南京及其周边地区针对空气污染-大气边界层相互作用开展研究。基于前期工作基础和数据积累，项目将进一步开展集成大气化学成分、大气边界层参数(包括近地层塔层观测和地表能量收支)以及大气边界层整层理化特性的外场观测试验，结合不同类型的数值模型的应用和集成分析，系统地对所在地区空气污染-大气边界层相互作用机制、关键过程的数值模拟优化以及相关过程对我国东部地区空气质量控制对策的启示等开展研究。结果有望为提高对我国大气复合污染成因的科学认识及其应对提供理论基础支撑。
研究基础:
围绕相关关键科学问题，申请人团队最近几年来也开展了一系列观测试验预研究工作。例如，最近3年（2013、2014、2015）分别在每年的4-6 月在SORPES 基地开展强化观测试验，先后组织了GPS探空、大气气体成分和气溶胶的系留气球探空等，一方面对仪器探测技术进行改进，另一方面对本项目拟开展的相关问题进行探索性预研究（如图7、8所示）。结果表明目前项目所计划选型的便携式探空仪可以很好地刻画大气成分的垂直结构，并且项目所计划开展的LPDM模型可以很好地对不同高度的气团来源进行追溯。
大气边界层理化结构、辐射特性及其演变规律强化观测试验研究：针对典型季节不同类型的污染（包括秋冬季节城市及 工业复合污染、春季沙尘/扬尘以及夏初秸秆燃烧等），选择在南 京城郊结合区开展大气成分(包括气溶胶主要成分及其前体物与 示踪剂等)、边界层气象参数（包括高塔分层气象参数）、地表能 量平衡相关参数（包括近地面四分量辐射、感热和潜热通量等） 以及基于激光雷达、风（温）廓线雷达、GPS 探空、系留气球探 空等对关键气象参数和主要气溶胶浓度及其前体物在边界层内的 垂直结构进行观测；与此同时，在南京城区内以及城外上风向郊 区站点开展同步的大气成分、激光雷达等配套观测，从而获得典 型季节重污染事件下的大气边界层垂直方向理化结构以及城市周 边地区不同空间位置的空气污染及边界层特征。围绕大气边界层- 空气污染相互作用对于二次污染形成机制的影响，重点利用 SORPES 站和省监测中心城区站的高分辨率、在线多组分实施分析仪开展协同试验，同时对有助于理解气溶胶二次转化相关的反应性前体气体成分进行同步测量。
图1 基于系留气球探空和激光雷达获得的大气成分和边界层日变化特征以及对不同高度利用LPDM模型进行气团后向溯源
图2 SORPES站所开展的激光雷达和PM2.5系留气球探空对比
