随着南海周边地区经济快速发展，生态环境问题日益突出。近年来开展的大气环境监测工作逐步填补该地区，特别是海上观测的空白，但对于大气污染物溯源、传输过程及其气候环境效应的研究仍较少。现有模式技术难以满足该区域大气污染数值预报，特别是沿海危险化学品企业、核电厂和海洋钻井平台大气环境应急预警预报等的需求。

针对以上难题，我实验室地球系统模式创新团队基于拉格朗日动力框架，利用区域气候模式，致力于发展适用于南海地区的高分辨率大气环境预报预警系统。拉格朗日模型不受网格数值扩散的影响，在计算点源或线源释放粒子轨迹方面有较高的模拟精度。具有追踪污染粒子并可定量评估污染物时空分布和浓度的能力，与常用的空气质量预报模型相比，可极大提高计算效率，实现超高分辨率短临预报以及长时间尺度污染物溯源和气候环境效应的评估。

该研究利用2016年南海科学考察期间获得的船载激光雷达数据（图1）和南海周边20个地面气象站观测数据，对区域大气环境模式FLEXPART-WRF在南海地区的适用性进行了系统性评估，改进了模式参数及化学过程（包括粒子老化、释放速率、干湿沉降参数等）。利用亚洲区域排放清单在东南亚设置一系列排放源，分别进行72h后向轨迹模拟（图2），以黑碳BC为示踪粒子，释放高度为10-4000m，水平分辨率为9km，垂直分辨为25m。结果显示，FLEXPART-WRF能够较合理地模拟南海北部气溶胶的垂直（图3）和水平分布特征。

图1 2016年南海科考航线及舰载激光雷达监测点位

图2 分别在监测点F2、F3、F4、F6和D9进行的72小时后向轨迹模拟颗粒物停留时间空间分布（以秒为单位）。矢量箭头为72小时平均地面风场（单位: m/s）。红色五角星表示监测点的位置。

图3 (a) FLEXPART-WRF在监测点F2、F3、F4、F6和D9模拟的BC浓度垂直分布 (b) 监测点F2、F3、F4、F6和D9处消光系数的垂直剖面。