北大陳松蹊團隊在通過“靜穩期數據實驗”有效度量本地排放方面取得進展

文章以華北平原北部北京、唐山和保定三個都市為研究對象,針對2013年3月至2019年2月六個季節年的空氣品質數據和氣象數據,開發了一種數據選擇算灋,通過數據實驗,在强清洗過程之後選擇“靜穩期數據”,採用面板數據回歸模型,來研究三種大氣污染物濃度在污染傳輸到達前的增長趨勢,從而科學度量本地污染排放。

眾所周知,人類活動引起的過度排放是造成空氣污染的主要原因,北京大學統計科學中心陳松蹊教授團隊,經過反復的數據篩選和建模分析,近日,所取得的最新研究進展:通過靜穩期數據實驗度量本地污染排放的論文——“Assessing Local Emission for Air Pollution via Data Experiments”,被大氣環境領域重要英文國際期刊Atmospheric Environment正式接收。

文章以華北平原北部北京、唐山和保定三個都市為研究對象,針對2013年3月至2019年2月六個季節年的空氣品質數據和氣象數據,開發了一種數據選擇算灋,通過數據實驗,在强清洗過程之後選擇“靜穩期數據”,採用面板數據回歸模型,來研究三種大氣污染物(PM2.5、NO2和SO2)濃度在污染傳輸到達前的增長趨勢,從而科學度量本地污染排放。

“靜穩期”數據選擇是本研究的一個重要前提和關鍵,基於華北平原的地理特點和氣象現實,“靜穩期”設定為强大的偏北風系統徹底地使空氣清新之後,南風輸送污染物到來之前的平靜、乾燥期。靜穩期具體由三個關鍵時間點來確定:(i)北風清潔過程的結束時間tw,(ii)靜穩期開始時間ts,(iii)靜穩期的結束時間te

圖1.2013年冬季北京東四監測點選出的靜穩期PM2.5時間序列數據(紅色)

文章將華北地區三個都市的空氣品質監測網站根據地理位置,分成四個組群:BeijingSE、BeijingNW、Tangshan、Baoding進行研究。選擇氣象變數:邊界層耗散(BLD)、露點溫度(DEWP)、邊界層高度(BLH)、相對濕度(HUMI)、溫度(TEMP)、氣壓(PRES)、累積北風風速(CNWS)、累積南風風速(CSWS),對四個組群選出的靜穩期數據,加入小時虛擬變數進行線性面板數據回歸,估計三種污染物(PM2.5、SO2和NO2)靜穩期的小時增長率。

為了消除氣象干擾,估計的增長率根據2013—2018年氣象基準線分佈進行了季節調整。以北京西北網站群為例,靜穩期PM2.5增長率調整前後對比如圖2所示。

圖2.北京西北網站群靜穩期前6小時PM2.5增長率氣象調整前後對比

四組監測網站三種污染物(PM2.5、SO2和NO2)濃度,從2013年到2018年調整後四個季節平均的年增長速度(µg/m3perhour)如下表所示,並分別相對2013年和2014年的水准做了對比,負值代表上升。

錶一2013年至2018年氣象調整後對四個季節平均的小時增長率(µg/m3perhour),以及2018年相對於2013年和2014年的(相對)减少。

估計結果顯示,自2013年以來,經氣象調整的PM2.5和SO2平均增長率呈持續下降趨勢。與2013年相比,2018年PM2.5小時平均增長速度從5.9-11.1µg/m3下降到了2.9-4.5µg/m3,SO2小時平均增長速度從2.2-8.9µg/m3下降到了0.4-2.5µg/m3,降幅分別達到了44-70%和57-82%。然而,NO2小時平均增長率變化較小,2018年相對於2013年的年度平均降幅在-9.4%到27.9%之間,唐山和保定反而呈現出一些明顯的增長趨勢。對北京來說,在2017年開始出現一些减少的迹象。這也印證了華北地區空氣品質治理策略的效應,該策略一直以改善與煤炭有關的排放為重點,而與機動車有關的排放控制遠遠落後於煤炭。

圖3.四組監測網站群2013-2018六個季節年三種污染物濃度在不同季節裏靜穩期前6小時內的平均增長

綜上,研究表明,與2013年相比,2017—2018年幾乎所有季節和都市的PM2.5和SO2小時平均增長率顯著降低。然而,保定和唐山春季和冬季的NO2相關排放量沒有明顯減少。研究還發現,北京的PM2.5冬季增長率與重工業都市唐山和保定相當,甚至北京2018年冬季PM2.5小時增長率還高於唐山和保定,表明北京冬季的污染排放壓力仍然很大。文章中“靜穩期數據”選擇的算灋和統計分析模型,可以推廣到世界上其他區域,所估計的靜穩期污染物濃度增長率可及時有效評估本地污染排放。

該論文的第一作者是朱玉茹(北京大學統計科學中心2018級博士生),通訊作者是其導師陳松蹊教授,另一作者是梁銀雙副教授(鄭州工程技術學院信息工程學院,曾為北京大學統計科學中心訪問學者)。本研究得到了國家重點研發計畫《大氣污染成因與控制技術研究》專項項目2016YFC0207701的部分資助和國家自然科學基金專案71532001、71973005的資助。

本文轉載於北京大學新聞網(https://news.pku.edu.cn/index.htm),版權歸北京大學所有,文章內容不代表平臺觀點或立場。如有關於文章內容、版權或其他問題請與我方聯系,我方將在核實情况後對相關內容做删除或保留處理!聯繫郵箱:yzhao@koushare.com

資料標籤: 北大 氣象
本文標題: 北大陳松蹊團隊在通過“靜穩期數據實驗”有效度量本地排放方面取得進展
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656066190042189
相关資料
中國科學院上海藥物研究所,|,Sci,Bull,藍樂夫課題組發現銅綠假單胞菌感應組胺的分子機制和功能
組胺是人體內的一種重要的化學傳導物質,它在變態反應和宿主對病原微生物的防禦反應中發揮著重要的功能。細菌感染,包括銅綠假單胞菌的感染,可誘導宿主免疫細胞產生或釋放組胺。由此,在自然環境下或感染人體的過程中,病原細菌可能會經常面對著組胺。然而,
標籤: 假單胞菌 藍樂 科學 組胺 科普
武漢光電國家研究中心,|,《Advanced,Functional,Materials》刊發孫永明教授團隊研究成果,新型“Salt-in-Metal”複合負極實現穩定的鋰金屬負極固體電解質介面
到目前為止,人們已經探索了許多改進Li金屬電極的策略,包括表面保護、三維結構、固體電解質和電解質工程,用以改善Li金屬的沉積/溶解行為。電解質添加劑通過優化Li+的溶劑化結構和增强SEI的物理化學性質來有效地調節金屬Li的沉積行為。
標籤:
中國科學院化學研究所宋延林課題組在構築鈣鈦礦光增益結構提升器件效能研究方面取得系列進展
有機-無機雜化鈣鈦礦資料具有優异的光學和電學效能,成為近年來光電功能資料領域的研究熱點,而高光捕獲效率和高品質的鈣鈦礦薄膜是提高器件效能的關鍵。由於鈣鈦礦資料具有高的光吸收係數,這就需要通過設計並合理構築光增益結構,進一步接近或突破光吸收的
標籤: 科學 宋延林 結構光 科普
Nature子刊發表河北工業大學化工團隊防偽材料新成果
文章第一作者為該校化工學院李志强副教授。李煥榮教授、李志强副教授和新加坡南洋理工大學YanliZhao教授為共同通訊作者。該校化工學院團隊在疫情防控期間毫不鬆懈,在學校和學院的大力支持下,保持科研工作不間斷,並穩步取得新突破。
標籤: 河北工業大學