由長期衛星數據探討東亞地區空氣污染與大氣環境的關係

引用授權聯絡人: 陳怡均 / yichunchen@gate.sinica.edu.tw / (02) 2787-5874

關鍵字: 衛星觀測、空氣污染、氣溶膠 、大氣環境

圖說: 東亞地區2005 - 2015 年二氧化硫與二氧化氮的季節平均。二氧化硫與二氧化氮是中國最主要的大氣污染物,華北平原和四川盆地污染物濃度最高,其柱狀密度在冬天> 秋天 >春天> 夏天 (單位:DU, Dobson Unit, 多布森單位; 1 DU = 2.69 x 1020 molecules m-2 )。

在中國快速密集的經濟和工業發展下,伴隨著嚴重的當地空氣污染,也影響了東亞其他位處於下風處的國家。我們在研究中分析了二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)和氣溶膠光學厚度的衛星量測數據,探討了2005-2015年東亞地區大氣污染物的長期時間和空間分佈,以及這些變化與大氣環境的相關性。 其中, SO2和NO2的數據是從美國太空總署NASA Aura衛星上的臭氧監測儀器OMI(Ozone Monitoring Instrument)量測所得,而氣溶膠光學厚度的數據是NASA Aqua衛星上的MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,又稱為中極解析度成像分光輻射度計)所量測得到。 在不同季節的空間分佈上(如上圖顯示),中國的SO2和NO2柱狀密度是冬季大於秋季和春季,以夏天最低; 區域分佈上以華北平原最高,中國東南部和四川盆地也是熱點。另外,在春季的東南亞和秋季的赤道亞洲,生質燃燒也會導致較高的氣溶膠光學厚度。

那麼東亞在四季各個地區的污染物濃度與氣象條件之間的關係為何呢?由分析資料顯示,較高的溫度和較高的相對濕度有利於SO2和NO2分別轉化為硫酸鹽和硝酸鹽氣溶膠; 而當對流層的大氣穩定度較高時,在華北平原和中國東南部SO2和NO2的柱狀密度是較高的。

此外,風的傳送對於SO2和NO2在東亞地區的分佈具有很大的影響力,由華北平原傳送的污染物導致中國東南部、四川盆地、以及台灣的污染物大量增加,在冬季尤其顯著。而華南地區與台灣的氣溶膠光學厚度在春季達到最高,這是由於東南亞生物質燃燒產生的氣溶膠和南半球的人為氣溶膠被傳送到台灣。除此之外,降雨能使污染物減少,其影響在冬季和春季較為明顯。

關鍵概念

  • 二氧化硫與二氧化氮是中國最主要的大氣污染物,其柱狀密度在冬季最高,夏季最低。
  • 空氣污染物與氣溶膠的季節與區域分布與大氣環境條件(溫度、濕度、穩定度、風場、降雨等)息息相關。

更多相關資訊

  • Lin, C.-A., Chen, Y.-C.*, Liu, C.-Y., Chen, W.-T., Seinfeld, J. H., Chou, C. C.-K. (2019). Satellite–derived correlation of SO2, NO2, and aerosol optical depth with meteorological conditions over East Asia from 2005 to 2015, Remote Sens., 2019, 11, 1738. Publication Link

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