京津冀典型污染地区对流层气溶胶、NO2和SO2垂直廓线的MAX-DOAS反演研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41805027
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    靳军莉
  • 依托单位：
    中国气象局气象探测中心
  • 学科分类：
    D0509.大气观测、遥感和探测技术与方法
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Retrieval of tropospheric aerosol and trace gas vertical profiles by MAX-DOAS has been very active in the atmospheric composition remote sensing research field. However, how to evaluate the reliability and uncertainties in retrieved profiles still remains a scientific question to be solved. The Gucheng Agro-ecological meteorological Station is a rural site located in the core area of the Beijing, Tianjin and Hebei region (called Jing-Jin-Ji in Chinese) and in the midway of the Shijiazhuang-Beijing transport corridor. This proposal will carry out a study of vertical profile inversion of tropospheric aerosol extinction, SO2 and NO2 mixing ratios based on more than two years of MAX-DOAS measurements at the Gucheng station during 2008-2010. Several flights of aircraft measurements tropospheric aerosols, NO2 and SO2 made over Gucheng among that period will be used to perform comparison analysis and to evaluate the accurancy and errors in the MAX-DOAS retrieved results. The proposed project will be helpful for improving profile inversion method, optimizing model parameter settings, and quantifying inversion errors. It would also increase our understanding of the temporal and spatial distribution of air pollutants and its change role in the Jing-Jin-Ji region, and thus provide scientific bases for revealing formation mechanisms of air pollution and making effective control policies for this region.
近年来利用多轴差分光学吸收光谱仪MAX-DOAS，观测反演对流层气溶胶和痕量气体垂直廓线已成为大气成分遥感研究中最为活跃的领域，但如何准确评估廓线反演结果的可靠性和误差，仍是目前亟待解决的科学问题。河北固城生态与农业气象试验站是位于京津冀腹地、石家庄-北京输送通道上的农村站点。本项目将利用2008-2010年期间固城站获得的MAX-DOAS光谱观测数据，进行对流层气溶胶、NO2与SO2垂直廓线的反演研究；并利用这期间数次飞机观测获得的固城上空气溶胶、SO2和NO2垂直廓线数据，与MAX-DOAS廓线反演结果进行对比分析，评估MAX-DOAS廓线反演的准确度和误差。项目研究有益于改进MAX-DOAS廓线反演研究方法、优化模式参数设置以及量化反演误差，同时也有益于加深对京津冀地区主要大气污染物时空分布特征和变化规律的认识，为进一步揭示京津冀地区大气污染形成机理、制定有效控制措施提供科学依据。

结项摘要

利用多轴差分光学吸收光谱仪MAX-DOAS观测反演对流层气溶胶和痕量气体垂直廓线是近年来大气成分遥感研究中最为活跃的领域，亟待解决的科学问题之一是如何准确评估廓线反演结果的可靠性和误差。本项目基于辐射传输模式等开展气溶胶污染、云、降水以及预设垂直廓线等对地基反演垂直廓线、垂直柱总量和垂直分布高度的影响分析和敏感性试验，获得了各影响因素对垂直特征反演结果的定量影响认识。在此基础上开展了基于MAX-DOAS观测的气溶胶和云的判识算法研究与实现，并与太阳光度计、中分辨率成像光谱仪MODIS及毫米波云雷达等多源地基和卫星观测进行系统对比分析研究，为准确反演研究华北地区污染物垂直分布特征奠定重要基础。. 利用京津冀腹地、河北-北京污染输送通道上农村站点的MAX-DOAS光谱观测数据反演了对流层气溶胶、NO2与SO2垂直廓线，与同期地基激光雷达以及数次飞机观测获得的气溶胶、SO2和NO2垂直廓线数据进行定量对比分析，评估MAX-DOAS对主要大气污染物廓线反演的准确度和误差。另外还利用航测和MAX-DOAS反演结果，研究了华北典型农村地区对流层气溶胶消光、NO2和SO2的垂直分布特征及变化特点等。. 本项目研究结果获得了MAX-DOAS反演的气溶胶消光、NO2和SO2垂直廓线逐高度量化误差，发现MAX-DOAS反演的气溶胶消光和NO2廓线浓度水平偏低但趋势一致性较好，而对于浓度变化和垂直分布更为复杂的SO2，受PriAM廓线反演程序中预设廓线形态局限，MAX-DOAS观测反演的SO2垂直廓线目前尚无法准确反映华北地区出现的抬升层及多峰廓线结构，反演算法和预设廓线设置仍需进一步研究优化。本项目研究加深了对京津冀地区主要大气污染物垂直分布特征和变化特点的认识，可为进一步揭示京津冀地区大气污染形成机理、制定有效控制措施提供科学依据。.

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
Long-term variations of major atmospheric compositions observed at the background stations in three key areas of China
我国三个重点地区背景站观测到的主要大气成分的长期变化
  • DOI：
    10.1016/j.accre.2020.11.005
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Advances in Climate Change Research
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Y. Zhang;J.Jin
  • 通讯作者：
    J.Jin
Comparison of Atmospheric Boundary Layer Height Retrieved from Radiosonde and Groundbased Microwave Radiometer Measurements
无线电探空仪和地基微波辐射计测量反演的大气边界层高度的比较
  • DOI：
    10.1093/nar/gkab1113
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    2019 International Conference on Meteorology Observations (ICMO)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Qing Zhou;Yong Zhang;Junli Jin
  • 通讯作者：
    Junli Jin
Climatology of Cloud Vertical Structures from Long-Term High-Resolution Radiosonde Measurements in Beijing
北京长期高分辨率无线电探空仪测量的云垂直结构气候学
  • DOI：
    10.3390/atmos11040401
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Atmosphere
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Zhou Qing;Zhang Yong;Jia Shuze;Jin Junli;Lv Shanshan;Li Yanan
  • 通讯作者：
    Li Yanan
Measuring the Vertical Profiles of Aerosol Extinction in the Lower Troposphere by MAX-DOAS at a Rural Site in the North China Plain
华北平原农村地区利用 MAX-DOAS 测量对流层低层气溶胶消光垂直剖面
  • DOI：
    10.3390/atmos11101037
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Atmosphere
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    程巳阳;靳军莉
  • 通讯作者：
    靳军莉
Characteristics of MERRA-2 Black Carbon in Eight Key Climatic Regions across China from 2007 to 2018
2007-2018年中国8个重点气候区MERRA-2黑炭特征
  • DOI：
    10.1051/e3sconf/202019404060
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    E3S Web of Conferences 194
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yong Zhang;Junli Jin;Yanan Li;Dajiang Yu;Qing Zhou;Lina Gao
  • 通讯作者：
    Lina Gao

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其他文献

2014年10月京津冀地区一次PM_(2.5)污染过程的数值模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    气象
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    何心河;马建中;徐敬;马志强;薛敏;靳军莉
  • 通讯作者：
    靳军莉
华北平原固城站NO2对流层柱浓度变化特征
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    应用气象学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    靳军莉;马建中;林伟立;赵花荣
  • 通讯作者：
    赵花荣
华北平原固城站NO_2对流层柱浓度变化特征
  • DOI：
    10.11898/1001-7313.20160305
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    应用气象学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    靳军莉;马建中;林伟立;赵花荣
  • 通讯作者：
    赵花荣
上甸子区域大气本底站NO2柱浓度光谱反演及其变化特征
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    程巳阳;马建中;周怀刚;靳军莉;刘岩;董璠;周礼岩;颜鹏
  • 通讯作者：
    颜鹏

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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