台湾北端气溶胶季节变化特征：局地污染与长程传输的交互影响及其对云凝结核活性的调控

本研究针对东亚大陆污染物长程传输(LRT)与局地污染(LP)对台湾北部气溶胶特性的交互影响，通过多技术联用分析2014-2016年春秋季数据，揭示LRT事件具有更高云凝结核(CCN)活化率(AR)和更低黑碳(BC)比例，且秋季气溶胶老化特征显著，为区域空气质量评估和气候模型优化提供关键依据。

　　

论文解读

在东亚地区，冷高压系统与东北季风每年秋冬季节将富含人为排放物的污染气团从大陆输送至下游区域，形成跨边界空气污染事件。台湾北端的富贵角作为亚洲大陆流出的关键监测点，长期面临局地污染与长程传输气溶胶的复杂混合问题。这些气溶胶的理化特性直接影响云凝结核(CCN)活性，进而改变云层反照率和降水模式，成为连接区域污染与全球气候变化的重要纽带。然而，现有研究对气溶胶老化过程、季节变异及其与气象条件的交互机制认识不足，尤其缺乏对过渡季节（春秋季）的系统观测。

为解决这一科学问题，由台湾多所高校及NASA研究团队组成的联合小组，在2014-2016年春秋季开展了一项综合性研究。通过原位监测、反向轨迹分析和卫星观测的多元方法，团队首次揭示了长程传输与局地污染事件的气溶胶特征差异及其季节动态规律，成果发表于《Sustainable Environment Research》。

关键技术方法
研究采用四类核心方法：(1) 锥形元件振荡微天平(TEOM)测定PM_2.5质量浓度；(2) 7波长Aethalometer(AE33)检测黑碳(BC)浓度；(3) 扫描电迁移粒径谱仪(SMPS)获取颗粒物几何平均直径(GMD)；(4) 云凝结核计数器(CCNc-100)在0.4%过饱和度(SS)下测量CCN活化率(AR)。结合HYSPLIT模型的反向轨迹分析和MERRA-2卫星气溶胶光学厚度(AOD)数据，建立了LRT事件的多标准识别体系。

研究结果

3.1 LRT事件识别与特征
通过NO_x/CO比值和O₃昼夜变化模式，团队在2014年春季识别出4次LRT事件，2015-2016年秋季分别识别出3次和4次。反向轨迹显示，76%的春季LRT气团源自中国沿海，而秋季该比例降至33-56%。典型案例分析（如2014年3月20-22日事件）显示，伴随AOD>1.5的海洋气团输送使AR升至0.6-1.0，BC比例维持在2-6%，表明海盐气溶胶对CCN活性的增强作用。

3.2 污染物特性分析
BC比例与AR的关系：LRT事件普遍呈现AR(0.5-0.95)显著高于LP事件，而BC/PM_2.5比值(3.2-5%)低于LP。秋季LRT事件中AR与GMD呈强正相关（如2015年11月事件GMD达130nm），提示气溶胶在传输过程中经历更复杂的混合与老化。

季节差异：春季PM_2.5平均浓度(29±17μg m^-3)高于秋季(14-21μg m^-3)，BC质量浓度也从春季1.01μg m^-3降至秋季0.7μg m^-3，反映东北季风对局地污染物的稀释效应。

风场影响：东北风主导的LRT事件中，风速6-8m s^-1时AR最高（0.8-0.9），而西南风携带的局地污染气团BC浓度升高，AR降低。秋季季风促使老化气溶胶粒径增大，增强CCN活性。

结论与意义
该研究首次系统量化了台湾北部过渡季节LRT与LP事件的气溶胶特性差异，揭示了三项关键机制：(1) 东北季风输送的海洋气溶胶通过高AR特性促进CCN形成；(2) 秋季气溶胶老化过程通过增大粒径提升CCN活性；(3) 风场方向与速度共同调控污染物混合状态。这些发现为东亚沿海地区空气质量预警提供了科学依据，强调在气候模型中需整合长程传输气溶胶的老化动态。未来研究需扩展化学成分垂直观测，以进一步解析气溶胶-云相互作用的区域气候效应。