论文部分内容阅读
CO2是重要的温室气体,研究表明,占陆地面积不足2.4%的城市区域排放了全球80%以上的CO2。CO2在城区的分布和变化明显受到城市下垫面和人类活动的影响,与CO2气体具有同源同消特性的城区另一个污染产物是PM2.5,也就是雾霾。近地面静稳天气条件下,空气在水平和垂直方向流动性均非常小,大气扩散条件差,污染物难以扩散,是雾霾天气形成的主要气象条件。城市区域建筑物的阻挡和摩擦作用使风流经城区时明显减弱,致使城市内部交通和人类生活所产生的污染物极易在城区和近郊周边累积。本文根据北京冬春季（2013年12月至2014年5月）中国科学院325米气象塔观测数据,分析了不同雾霾天气条件下北京城区CO2浓度的日变化、季节变化特征和通量的垂直输送特征。雾霾产生的原因从根本上讲是污染物的排放超过了大气的环境负荷。大气中的污染物与温室气体CO2具有排放同源性、减排一致性的显著特征,因此在排放源一定的情况下,二者的浓度变化均取决于气象条件,具有非常明显的一致性,且这种一致性并不仅仅局限于冠层内。分析北京325米气象塔2013年冬季和2014年春季数据,得到二氧化碳浓度（8m）和PM2.5浓度时间序列相关系数分别为0.76和0.80,根据AQI指数等级分类不同雾霾条件下日变化相关系数平均值均大于0.99,重度雾霾时二者相关度最大,在整个观测塔观测范围内均有明显二氧化碳浓度抬升现象。根据AQI指数对CO2浓度数据进行分类后分析得到,无论何种雾霾条件,CO2浓度都具有明显的垂直分层结构,垂直方向浓度最大值一般出现在47m,并在47m（春季）/140m（冬季）高度出现最大降幅;冬季冠层内浓度改变小于春季,可见下垫面对CO2浓度的明显吸收作用;垂直方向上CO2浓度随雾霾天气等级上升而增大,平均雾霾等级+1,CO2浓度全观测层平均浓度增加20（春季）至50 mg/m3（冬季）;CO2通量垂直方向上的最大值冬季出现在140m处,春季中重度雾霾时最大通量出现在47m处,对应浓度分别出现最大降幅的高度;雾霾的出现使CO2浓度增大,CO2通量降低,说明雾霾天气物质扩散趋缓,传输速率变慢,各层之间响应时间加长;与PM2.5浓度垂直方向上分布均匀不同,CO2浓度和通量廓线都表现出了明显的分层结构。