高原气象

高原气象 >

2024 , Vol. 43 >Issue 6: 1550 - 1558

DOI: https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00033

基于TROPOMI数据分析四川盆地NO2 排放特征

  • 杨显玉 ,
  • 贲秉政 ,
  • 吕雅琼 ,
  • 王松 ,
  • 王文雷 ,
  • 胡芩 ,
  • 文军 ,
  • 杨童 ,
  • 王梓奕 ,
  • 李美霞
展开
  • 1. 成都信息工程大学大气科学学院，高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都 610225
    2. 中国科学院成都山地灾害与环境研究所，四川 成都 610041
    3. 内蒙古乌兰察布市集宁区园林环卫服务中心，内蒙古 乌兰察布 012000

杨显玉（1982 -）， 男， 内蒙古自治区赤峰人， 副教授， 主要从事陆面过程与大气环境方面研究. E-mail：

收稿日期: 2023-10-19

  修回日期: 2024-03-11

  网络出版日期: 2024-11-23

基金资助

国家自然科学基金项目(42175174); 四川省自然科学基金资助项目(2022NSFSC1092); 成都信息工程大学科技创新能力提升计划项目(KYQN202239); 国家留学基金资助项目

收起

Characterization of NO2 Emissions in the Sichuan Basin based on TROPOMI Data

  • Xianyu YANG ,
  • Bingzheng BEN ,
  • Yaqiong Lü ,
  • Song WANG ,
  • Wenlei WANG ,
  • Qin HU ,
  • Jun WEN ,
  • Tong YANG ,
  • Ziyi WANG ,
  • Meixia LI
Expand
  • 1. Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province，School of Atmospheric Sciences，Chengdu University of Information Technology，Chengdu 610225，Sichuan，China
    2. Institute of Mountain Hazards and Environment，Chinese Academic Science，Chengdu 610041，Sichuan，China
    3. Jining District Garden Sanitation Service Center，Inner Mongolia Ulanqab，Ulanqab 012000，Inner Mongolia，China

Received date: 2023-10-19

  Revised date: 2024-03-11

  Online published: 2024-11-23

Fold

摘要

基于TROPOMI NO2对流层垂直柱浓度卫星数据针对2019年四川盆地区域对流层NO2柱浓度的时空演变特征进行了分析， 并结合高分辨率排放清单和WRF-CMAQ模型对四川盆地NO x 排放清单的不确定性进行了初步评估。结果表明， 2019年四川盆地对流层NO2柱浓度高值区主要集中在成都平原， 川南城市群和重庆市等人为源活动强烈的地区， 盆地中部地区则相对清洁。受气象条件和人为源排放的共同影响， 四川盆地冬季和春季的NO2柱浓度明显高于夏季和秋季。对比高分辨率WRF-CMAQ模型模拟的1月NO2柱浓度与TROPOMI反演的1月NO2柱浓度， TROPOMI观测的对流层NO2柱浓度在川东北城市群等清洁地区与CMAQ模型具有高度一致性， 但对成都市和重庆市等高人为源排放的城市则表现为明显高于CMAQ模拟柱浓度， 表明人为源清单能较好地反映中型城市和经济欠发展地区NO2排放特征但对特大城市的NO2排放可能存在低估。综合分析结果表明， 在下一阶段应在严格控制特大城市（成都市和重庆市） NO x 排放量的同时加强对四川盆地中型城市的NO x 排放控制。

关键词： NO2; TROPOMI; 卫星遥感; WRF-CMAQ

本文引用格式

杨显玉 , 贲秉政 , 吕雅琼 , 王松 , 王文雷 , 胡芩 , 文军 , 杨童 , 王梓奕 , 李美霞 . 基于TROPOMI数据分析四川盆地NO2 排放特征[J]. 高原气象, 2024 , 43(6) : 1550 -1558 . DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00033

Abstract

This study utilizes a high-resolution emission inventory and the WRF-CMAQ modeling system to analyze the temporal and spatial evolution of tropospheric NO? vertical column density （VCD） derived from TROPOMI satellite data. It also provides a preliminary assessment of the uncertainty in the NO? emission inventory for the Sichuan Basin in 2019. The findings reveal elevated tropospheric NO? VCD in areas with intense anthropogenic activity， including the Chengdu Plain， southern Sichuan's urban clusters， and Chongqing， while the central Sichuan Basin remains relatively clean. Seasonal variations， influenced by both meteorological conditions and anthropogenic emissions， show significantly higher NO? VCD in winter and spring compared to summer and autumn. A comparison between the WRF-CMAQ model and TROPOMI satellite data for January 2019 indicates strong agreement in cleaner regions， though TROPOMI reports notably higher NO? VCD in high-emission cities such as Chengdu and Chongqing， suggesting that the emission inventory may underestimate NO? emissions in megacities. This work underscores the need for stringent NO? emission controls in major cities， such as Chengdu and Chongqing， while also emphasizing the urgency of enhancing emission controls in medium-sized cities across the Sichuan Basin.

Key words： NO2; TROPOMI; Satellite remote sensing; WRF-CMAQ

参考文献

null
Beirle S， Boersma K F， Platt U， et al， 2011.Megacity emissions and lifetimes of Nitrogen Oxides probed from space［J］.Science， 333（6050）： 1737-1739.
null
Burrows J P， Weber M， Buchwitz M， et al， 1999.The Global Ozone Monitoring Experiment （GOME）： mission concept and first scientific results［J］.Journal of the Atmospheric Sciences， 56， 151-175.
null
Daniel L G， Lu Z F， David G S， et al， 2019.Enhanced capabilities of TROPOMI NO2： estimating NOx from North American cities and power plants［J］.Environmental Science & Technology， 53（21）， 12594-12601.
null
Guenther A， Jiang X， Heald C L， et al， 2012.The model of emissions of gases and aerosols from nature version 2.1 （MEGAN2.1）： an extended and updated framework for modeling biogenic emissions［J］.Geoscientific Model Development， 5（6）： 1471-1492.
null
He Y J， Uno I， Wang Z F， et al， 2007.Variations of the increasing trend of tropospheric NO2 over central east China during the past decade［J］.Atmospheric Environment， 41： 4865-4876.
null
Kim H C， Kim S， Lee S H， et al， 2020.Comparison of surface monitors， TROPOMI， CMAQ and CAPSS Inventory［J］.Atmosphere， 11， 101.
null
Liu M Y， Lin J T， Kong H， et al， 2020.A new TROPOMI product for tropospheric NO2 columns over East Asia with explicit aerosol corrections［J］.Atmospheric Measurement Techniques， 13， 247-4259.
null
Sun K， Zhu L， Cady-Pereira K， et al， 2018.A physics-based approach to oversample multi-satellite， multispecies observations to a common grid［J］.Atmospheric Measurement Techniques， 11： 6679-6701.
null
Veefkind J P， Aben I， Mcmullan K， et al， 2012.TROPOMI on the ESA Sentinel-5 Precursor： a GMES mission for global observations of the atmospheric composition for climate， air quality and ozone layer applications［J］.Remote Sensing of Environment， 120： 70-83.
null
Wang K， Wu K， Wang C L， et al， 2022a.Identification of NOx hotspots from oversampled TROPOMI NO2 column based on image segmentation method［J］.Science of The Total Environment， 803， 150007.
null
Wang Y R， Yang X Y， Wu K， et al， 2022b.Long-term trends of ozone and precursors from 2013 to 2020 in a megacity （Chengdu）， China： evidence of changing emissions and chemistry［J］.Atmospheric Research， 278， 106309.
null
Zhao C， Wang Y， 2009.Assimilated inversion of NOx emissions over east Asia using OMI NO2 column measurements［J］.Geophysical Research Letters， 36（6）.
null
Zheng B， Tong D， Li M， et al， 2018.Trends in China's anthropogenic emissions since 2010 as the consequence of clean air actions ［J］.Atmospheric Chemistry and Physics， 18（19）： 14095-14111.
null
曹庭伟， 吴锴， 康平， 等， 2018.成渝城市群臭氧污染特征及影响因素分析［J］.环境科学学报， 38（4）： 1275-1284.
null
Cao T W， Wu K， Kang P， et al， 2018.Study on ozone pollution characteristics and meteorological cause of Chengdu-Chongqing urban agglomeration ［J］.Acta Scientiae Circumstantiae， 38（4）： 1275-1284.
null
陈良富， 顾坚斌， 王甜甜， 等， 2016.近地面NO2浓度卫星遥感估算问题［J］.环境监控与预警， 8（3）： 1-5.
null
Chen L F， Gu J B， Wang S W， et al， 2016.Scientific problems for ground NO2 concentration Estimation using DOAS method from satellite observation［J］.Environmental Monitoring and Forewarning， 8（3）： 1-5.
null
范武波， 钱骏， 叶宏， 等， 2018.四川省非道路移动源大气污染物排放清单研究［J］.中国环境科学， 38（12）： 4460-4468.
null
Fan W B， Qian J， Ye H， et al， 2018.Study on the non-road mobile source emission inventory for sichuan province［J］.China Environmental Science， 38（12）： 4460-4468.
null
何沐全， 刘志红， 张颖， 等， 2017.川南城市群大气灰霾时空分布特征及成因分析［J］.中国环境科学， 37（2）： 432-442.
null
He M Q， Liu Z H， Zhang Y， et al， 2017.Analyses on the spatial-temporal distribution features and causing factors of atmospheric haze in the southerncity-group of Sichuan［J］.China Environmental Science， 37（2）： 432-442.
null
胡成媛， 康平， 吴锴， 等， 2019.基于GAM模型的四川盆地臭氧时空分布特征及影响因素研究［J］.环境科学学报， 39（3）： 809-820.
null
Hu C Y， Kang P， Wu K， et al， 2019.Study of the spatial and temporal distribution of ozone and its influence factors over Sichuan Basin based on generalized additive model［J］.Acta Scientiae Circumstantiae， 39（3）： 809-820.
null
李旭文， 张悦， 姜晟， 等， 2019.“哨兵-5P”卫星TROPOMI传感器在江苏省域大气污染监测中的初步应用［J］.环境监控与预警， 11（2）： 10-16.
null
Li X W， Zhang Y， Jiang S， et al， 2019.Preliminary application of atmospheric pollution monitoring in Jiangsu Province with TROPOMI Sensor Onboard Sentinel-5P Satellite ［J］.Environmental Monitoring and Forewarning， 11（2）： 10-16.
null
李言顺， 郑逸璇， 刘梦瑶， 等， 2018.卫星遥感反演京津冀地区2011—2017年氮氧化物污染变化［J］.环境科学学报， 38（10）： 3797-3806.
null
Li Y S， Zheng Y X， Liu M Y， et al， 2018.Satellite-based observations of changes in nitrogen oxides over the Beijing-Tianjin-Hebei region from 2011 to 2017 ［J］.Acta Scientiae Circumstantiae， 38（10）： 3797-3806.
null
刘显通， 郑腾飞， 万齐林， 等， 2015.OMI遥感珠三角城市群NO2的时空分布特征及人类活动影响分析［J］.热带气象学报， 31（2）： 193-201.
null
Liu X T， Zheng T F， Wan Q L， et al， 2015.Spatio-temporal characteristics of NO2 in concentrated PRD urban districts and analysis of anthropogenic influences based on OMI remote sensing data ［J］.Journal of Tropical Meteorology， 31（2）： 193-201.
null
石颖颖， 李莉， 陈勇航， 等， 2017.基于OMI数据的长三角地区NOx排放清单校验［J］.环境科学研究， 30（6）： 825-834.
null
Shi Y Y， Li L， Chen Y H， et al， 2017.Verification of NOx Emissions in the Yangtze River Delta Region based on OMI Data ［J］.Research of Environmental Sciences， 30（6）： 825-834.
null
吴锴， 康平， 王占山， 等， 2017.成都市臭氧污染特征及气象成因研究［J］.环境科学学报， 37（11）： 4241-4252.
null
Wu K， Kang P， Wang Z S， et al， 2017.Ozone temporal variation and its meteorological factors over Chengdu City ［J］.Acta Scientiae Circumstantiae， 37（11）： 4241-4252.
null
肖钟湧， 江洪， 2011.四川盆地大气NO2特征研究［J］.中国环境科学， 31（11）： 1782-1788.
null
Xiao Z Y， Jiang H， 2011.Characteristics of atmospheric NO2 over Sichuan basin ［J］.China Environmental Science， 31（11）： 1782-1788.
null
杨显玉， 吕雅琼， 邵平， 等， 2022.四川盆地大气氨与氮氧化物排放对细颗粒物污染的影响及减排潜力［J］.中国环境科学， 42（8）： 3502-3511.DOI： 10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20220314.018.Yang X Y ，
null
Lu Y Q， Shao P， et al， 2022.Impacts of ammonia and nitrogen oxides emissions on fine particle matter pollution and mitigation potential over the Sichuan Basin ［J］.China Environmental Science， 42（8）： 3502-3511.DOI： 10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20220314.018 .
null
杨显玉， 易家俊， 吕雅琼， 等， 2020.成都市及周边地区严重臭氧污染过程成因分析［J］.中国环境科学， 40（5）： 2000-2009.
null
Yang X Y， Yi J J， Lu Y Q， et al， 2020.Characteristics and formation mechanism of a severe O3 episode in Chengdu and surrounding areas［J］.China Environmental Science， 40（5）： 2000-2009.
null
张楚莹， 王书肖， 邢佳， 等， 2015.中国能源相关的氮氧化物排放现状与发展趋势分析［J］.环境科学学报， 28（12）： 2470-2479.
null
Zhang C Y， Wang S X， Xing J， et al， 2015.Current status and future projections of NOx emissions from energy related industries in China［J］.Acta Scientiae Circumstantiae， 28（12）： 2470-2479.
null
张强， 耿冠楠， 王斯文， 等， 2012.卫星遥感观测中国1996～2010年氮氧化物排放变化［J］.科学通报， 57（16）： 1446-1453.
null
Zhang Q， Geng G N， Wang S W， et al， 2012.Changes in NOx emissions in China from 1996 to 2010 observed by satellite remote sensing［J］.Chinese Science Bulletin， 57（16）： 1446-1453.
null
张潇， 艾洁， 蒋婉婷， 等， 2016.成都地区2005-2015年对流层NO2柱浓度趋势与时空分布［J］.成都信息工程大学学报， 31（6）： 656-664.
null
Zhang X， Ai J， Jiang W T， et al， 2016.Spatiotemporal Distribution Characteristics of Troposphere NO2 Columns in Chengdu Region during 2005-2015［J］.Journal of Chengdu University of Information Technology， 31（6）： 656-664.
null
张兴赢， 周敏强， 王维和， 等， 2015.全球卫星大气成分遥感探测应用进展及其展望［J］.科技导报， 33（17）： 13-22.
null
Zhang X Y， Zhou M Q， Wang W H， et al， 2015.Progress of global satellite remote sensing of atmospheric compositions and its' applications［J］.Science & Technology Review， 33（17）： 13-22.
null
周杨， 罗彬， 杨文文， 等， 2020.基于2012-2018年内江市PM2.5化学组分变化对《大气污染防治行动计划》实施效果的评估［J］.环境科学研究， 33（3）： 563-571.
null
Zhou Y， Luo B， Yang W， et al， 2020.Evaluation of effects of air pollution prevention and control action plan based on variations of chemical components in PM2.5 during 2012-2018 in Neijiang City［J］.Research of Environmental Sciences， 33（3）： 563-571.
null
周子航， 邓也， 谭钦文， 等， 2018.四川省人为源大气污染物排放清单及特征［J］.环境科学， 39（12）： 5344-5358.
null
Zhou Z H， Deng Y， Tan Q W， et al， 2018.Emission inventory and characteristics of anthropogenic air pollutant sources in the Sichuan Province ［J］.Environmental Science， 39（12）： 5344-5358.
Options
文章导航

/

〈 〉

本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持：support@magtech.com.cn