大气中黑碳的全球趋势及其驱动因素

《Environmental Technology》：Global trends and drivers of black carbon in the atmosphere

本文基于MERRA-2数据和Mann-Kendall及Theil-Sen检验，分析1980-2015年全球黑碳（BC）时空分布特征及其驱动因素。研究表明：南美、非洲和亚洲部分区域BC浓度显著上升，主因是人为排放和生物质燃烧；欧洲及澳大利亚-大洋洲BC浓度持续下降，与降水增加及生物质燃烧减少相关。西北北美地区BC上升主要归因于生物质燃烧。研究强调需制定区域化减排政策，尤其是发展中国家。

　　

摘要

黑碳（BC）气溶胶对空气质量及气候构成威胁。要控制黑碳的排放，需更深入地了解导致其在大气中浓度增加的多种因素。在本文中，我们利用“现代时代回顾性分析研究与应用”（MERRA-2）的网格数据，以及Mann-Kendall和Theil-Sen检验方法，分析了全球范围内1980至2015年间黑碳的变化趋势。同时，我们结合主成分分析和回归分析来确定黑碳增长的主要驱动因素。南美洲、非洲和亚洲许多地区的黑碳水平有所上升，而欧洲及澳大利亚-大洋洲地区则呈现持续下降的趋势。这些变化主要由当地人为活动和生物质燃烧排放所驱动。气象因素（如大气通风、降水和温度）也对黑碳的浓度变化产生了影响，但其作用通常较为次要。黑碳浓度增长较快的地区包括南亚、安第斯美洲、北美西北部以及南非和东非。巴西、玻利维亚、巴拉圭和阿根廷北部以及中非的部分地区黑碳浓度有所下降。人为排放量的大幅增加是南美洲、亚洲及其他发展中国家黑碳浓度上升的主要原因。在南美洲和澳大利亚的某些地区，黑碳浓度的下降与降水量增加和生物质燃烧排放量减少有关。在北美西北部，生物质燃烧是黑碳增加的主要因素。这些地区间的显著差异凸显了制定针对具体地区的减排政策的必要性，尤其是在人为活动持续推动黑碳排放增加的发展中地区。