近日，中国科学技术大学地球和空间科学学院大气科学专业姜哲研究员团队通过分析大气二氧化氮（NO2）对氮氧化物（NOx）排放变化的响应，来评估大气化学传输模型（GEOS-Chem）模拟我国对流层NO2浓度变化的能力。相关成果以“Large discrepancy between observed and modeledwintertime tropospheric NO2 variabilities due to COVID-19 controlsin China”为题发表于环境科学知名期刊《Enviromental Research Letters》（IF=6.7）。博士研究生陈嘉祺为本文第一作者，姜哲研究员为通讯作者。
作为臭氧和二次气溶胶的前体物，NOx（=NO+NO2）是一种重要的污染物，并在对流层化学中起着关键作用。目前，卫星观测数据已经被广泛应用于大气NO2变化研究，而地面站点的NO2观测数据也被证明是对卫星数据的重要补充，有助于准确的理解对流层NO2的浓度变化。
图1 2020年2月10日-29日观测数据和GEOS-Chem模拟的NO2浓度相较于平均年（2015-2019年）同期的下降百分比。根据2015-2019年OMI卫星观测的对流层NO2平均浓度，将我国东部划分为高，中，低污染区。
2020年初，世界范围的封控措施在减缓了经济活动的同时也显著减少了人为源排放。本研究使用OMI卫星、中国生态环境部（MEE）地面NO2观测数据，及使GEOS-Chem化学传输模型（0.5°x0.625°网格分辨率）。研究发现自由对流层本底NO2的影响相对较小，这可能与冬季较弱的土壤和闪电NOx生成有关。然而，在高污染省份，观测到的NO2浓度变化与GEOS-Chem模拟有较大差异（图1a-b）：观测到的NO2对流层柱浓度的下降比地表NO2浓度的下降低约40%，而GEOS-Chem模拟的NO2对流层柱浓度下降大约是地表NO2浓度下降的两倍。
图2 2015-2020年各年（春节后15-25天）相较于平均年（2015-2019年），观测数据和GEOS-Chem模拟的NO2浓度变化。
研究指出观测和模式模拟的大气NO2浓度变化之间的差异与模式模拟和观测数据的不确定性有关。通过比较不同化学机制和气象场对模式模拟的影响，并使用不同的卫星观测数据，有助于进一步理解这种差异的来源，及其对大气环境研究的影响。
本课题得到了中国科学院和国家自然科学基金（41721002）的支持。同时，中国科学技术大学超级计算中心为本研究提供了高性能计算支持。
参考文献：
Jiaqi Chen, Zhe Jiang, Rui Li,Chenggong Liao, Kazuyuki Miyazaki, Dylan B A Jones (2022). Large discrepancybetween observed and modeled wintertime tropospheric NO2 variabilities due to COVID-19 controls in China. Enviromental Research Letters,17, https://doi.org/ 10.1088/1748-9326/ac4ec0
原文链接：
https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac4ec0
通讯：陈嘉祺