研究揭示北极地区大气中黑碳的时空变化特征和传输机制

　　北极地区是全球气候变暖的敏感区。除了长寿命的温室气体所造成的变暖之外，短寿命的气候强迫因子对北极地区的气候影响显著。其中，吸光性气溶胶黑碳（Black carbon-BC）对该地区的辐射强迫具有十分重要的影响，引起普遍关注。

　　中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室、青藏高原地球科学卓越创新中心康世昌团队基于区域气候化学耦合模式WRF-Chem，对北极地区2016年6月至2017年5月大气中黑碳的分布、传输及其影响因素进行了模拟分析。WRF-Chem模拟结果与再分析数据及观测资料对比表明，该模式能够较好地体现出气象要素与站点黑碳浓度的季节变化趋势。模拟结果显示，北极地区大气中的黑碳呈现出冬季和春季含量较高、夏季和秋季含量较低的季节变化特征。北极地区的黑碳主要分布在对流层低层，其中，冬季和春季大部分黑碳集中于近地表，而在夏季和秋季呈现出相对较高的垂直分布范围（图1、图2所示）。

　　结果还表明，黑碳分布的季节性与气象场的季节变化具有密切联系。冬季，欧亚大陆北部地区北风盛行，将该地区积累的污染物输送至北极地区。春季呈现出相似的向北输送路径，同时高纬度地区反气旋活动的存在促进了污染物输送至对流层低层。此外，北极地区大气层在冬季和春季更为稳定，有利于污染物在近地面的积累。相反，夏季和秋季大气层较不稳定，加之气旋活动的存在促进了污染物向高空的扩散，同时较高的相对湿度有利于污染物的湿去除过程，导致了近地面黑碳浓度较低（图1、图3所示）。与污染物排放的季节变化相比，该研究揭示气象场的季节变化是造成北极地区大气黑碳季节性分布的主要影响因素（图4所示）。

　　该成果以Investigation of distribution, transportation, and impact factors of atmospheric black carbon in the Arctic region based on a regional climate-chemistry model 为题发表在国际环境科学期刊Environmental Pollution上，文章通讯作者为研究员康世昌，第一作者为陈欣桐。该研究获得中科院前沿科学重点研究项目（QYZDY-SSW-DQC021、QYZDJ-SSW-DQC039）、国家自然科学基金（41721091、41630754）、冰冻圈科学国家重点实验室基金（SKLCS-ZZ-2018）共同资助。

图1 不同季节500 hpa、800 hPa，以及近地面黑碳浓度和风场的分布特征

图2 不同季节黑碳浓度的垂直分布特征

图3 不同季节风场和相对湿度的垂直分布特征

图4 敏感性试验（CON：未作改动；SEN：交换了2016年7月和2017年1月的排放条件后的模拟）