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热带环境气象团队(大气成分重点实验室)

团队简介

热带环境气象团队自70年代开始于云微物理研究,80年代大气边界层研究,逐渐于90年代发展成为以大气物理、大气化学与大气环境等多学科交叉的科研团队,是国内最早开展环境气象、灰霾、空气质量监测预报预警的科研团队之一。目前,团队重点研究珠三角城市群与热带海洋大气成分的物理、化学特性与相互影响,研究珠三角城市群气溶胶对灰霾天气与空气质量的影响机理,建立面向珠三角城市群的环境气象理论体系。发展大气成分观测与质控技术,改进区域大气成分数值预报模式,支撑区域灰霾天气、空气质量预报与大气污染调控方案,服务低碳社会。

广东省区域环境气象体系框架图

 

近十多年以来,以新型城市群复合污染,能见度恶化与灰霾天气、光化学污染、低碳经济发展等科学热点问题为科研突破口,通过观测试验与模式模拟,并结合卫星遥感资料分析研究珠三角区域大气环境、大气污染防治行动计划、低碳可持续发展紧密相关的科学与技术问题,产生了一批重要的科研成果。建设运行的“广州番禺大气成分野外科学试验基地(含业务站与实验室)”是国内少有的观测要素齐全,并具有相当科学前瞻观测能力的综合观测基地,在珠三角大气成分综合观测中起到引领与示范作用。建立了珠三角近十年星地协同大气成分观测资料库及相应的资料质控方法;2007-2017年发布了《广东省大气成分/灰霾天气公报》;珠三角气溶胶数谱特征、吸湿性、挥发性与混合状态、化学组分特征、光学特性、低碳等观测研究取得显著进展;首次建立了与国际接轨的广东省温室气体监测与评估方法体系;获取了VOCs组分浓度水平特征,评估了VOCs在大气中的化学活性以及对臭氧(O3)和二次有机气溶胶(SOA)的生成潜势;揭示了珠三角气溶胶-辐射-臭氧光化学系统的光抑制(photon limited)作用机理。

研发建立了华南区域大气成分业务数值预报模式系统GRACEs(Guangzhou Regional Atmospheric Composition and Environment Forecasting System)。以GRAPEs作为驱动场,耦合了CMAQ模式,研发了动态排放源处理技术,改进了模式中适合珠三角特点的关键理化过程,构建了三重嵌套(分辨率为27km,9km,3km)的华南区域环境气象数值预报业务系统(GRACEs),为泛珠三角区域、特别是区域重点城市提供PM2.5、PM10、O3、NOX、SO2、CO、AQI和能见度(雾/霾)等环境气象要素的96-120h逐小时预报产品,逐步在珠三角、广东省、泛华南六省的环境气象业务预报中得到广泛应用。面向华南地区研建的《华南区域环境气象业务平台》有力支撑了区域环境气象预报服务业务。开展珠三角区域大气污染联防联控技术研发,基于GRACEs业务模式在线诊断广东省-珠三角的臭氧控制区,提出了不利气象条件下区域大气污染联防联控的措施与预案,为区域雾-霾灾害天气预报预警、臭氧污染治理联防联控提供了技术支撑。

 

华南区域大气成分业务数值预报GRACEs业务模式系统研发进程

 

另外,移植并降尺度改进了国际上比较先进的碳源汇反演模式系统(CarbonTracker-2010),建立了应用于广东的CO2反演和监测方法体系。利用多种典型生态系统代表站的碳通量资料全面验证了CarbonTracker-2010、SCIMACHY卫星在广东地区的反演和监测性能,研究结果及技术性能与国际接轨,填补了广东碳源汇模式评估技术的空白。评估分析了区域碳源汇的时空分布,估算了不同生态系统的碳汇特征及其贡献,解决了温室气体人为源和自然汇相对贡献率计算的关键技术问题,推动了广东省温室气体源汇评估技术,提升了人们对不同区域温室气体浓度水平、碳源汇分布和区域相互影响机制的认识。目前,团队正在建设区域高时空分辨率(3km分辨率)碳源汇模式系统WRF-GHG,该系统与CarbonTracker-2010(给WRF-GHG提供边界场)反演系统紧密结合,进一步优化珠三角生态系统植被光合、呼吸参数,建立区域精细碳源汇高时空分布的评估技术,可为我省温室气体减排策略决策提供参考,对区域社会经济的可持续发展具有重大科学意义。

区域碳源汇反演模式系统(GHGs)


团队成员

邓雪娇,热带环境气象团队首席

邓雪娇,博士,研究员,团队首席,中国气象局温室气体及碳中和监测评估中心广东分中心 “温室气体及碳中和监测评估”科技创新团队首席。1993年参加工作,长年主要从事珠三角城市群大气成分与大气物理化学的观测研究、空气质量预报技术开发、低碳节能减排等的研究工作。主持国家自然科学基金(3项)、国家科技支撑计划课题(1项)、国家重点研发计划课题(1项)、公益气象行业专项(1项)、广东省科技计划等省部级以上课题20多项。共发表论文100多篇,其中在《Atmospheric Chemistry and Physics》、《Chinese Science Bulletin》、《Science China:Earth Sciences》、《Atmospheric Environment》、《气象学报》、《中国环境科学》等刊物第一作者(含通讯作者)论文53篇,SCI、EI收录22篇;获国家级奖1次,省部级奖8次,广东省气象局气象科技奖9次,2013年获中国气溶胶研究青年科学家奖,2021年获广州地区优秀女科技工作者。广泛参与国内外学术交流,分别于2007年、2012年到美国NCAR、NOAA做短期访问学者,担任国际期刊JGR、ACP、AAQR、AAS,国内一级刊物《中国科学》、《中国环境科学》等杂志的审稿人。现为广东省环境应急专家,中国颗粒学会理事,广东省气象学会理事,广东省气象学会大气物理学与大气环境委员会主任委员,中国气象学会城市气象学委员会委员, 全国低碳计量技术委员会委员。

麦博儒,副研究员

麦博儒,博士,副研究员。中国气象局温室气体及碳中和监测评估中心广东分中心 “温室气体及碳中和监测评估”科技创新团队副首席。2011年参加工作,主要研究方向为温室气体的观测和数值反演,以及气溶胶光学特性和辐射效应。2013-2014年美国马里兰大学访问学者。共发表论文20多篇,其中SCI/EI 8篇,《Science of the total Environment》、《Atmospheric Research》、《生态学报》等期刊的评审专家。主持省部级项目4项,获省部级个人表彰1项、厅局级个人表彰4项,获得实用新型专利2项、软件著作权1项。广东省气象局首批青年英才、英才导师,担任广东省气象学会大气物理和大气环境专业委员会秘书。多次参加欧洲地球科学联盟(EGU)年会、AOGS、粤港澳气象科技研讨会等国内外学术会议并做口头报告。

邹宇, 副研究员

邹宇,华南理工大学在读博士,副研究员。2013年参加工作,主要从事VOCs在线监测及其大气化学作用、大气光化学污染控制机理方面研究。目前担任国基金和广州市科技项目评审专家,以及《环境科学》、《环境科学学报》、《环境化学》等期刊审稿人。主持和主要参与省部级以上科研项目10余项,其中主持国基金和省基金各1项。共发表论文20余篇,其中第一作者(含通讯)在《Atmospheric Chemistry and Physics》、《Atmospheric Environment》、《中国环境科学》、《环境科学》以及《环境科学学报》等国内外知名期刊发表论文11篇。获省部级和厅局级奖励各1项,入选广东省气象局青年英才。

王楠, 助理研究员

王楠,助理研究员, 南京大学在读博士。2015年参加工作,研究方向为臭氧光化学污染和区域空气质量数值模式研发。在区域臭氧污染生成机理,不利气象条件下区域污染联防联控和空气质量数值预报等方面积累了丰富的科研经验。现担任国基金青年项目评审专家。近年来主持科研项目10项(国基金1项、省基金1项、厅局级8项);共发表论文30余篇,其中代表作(一作或通讯)发表在《Science Advances》、《Environment Science & Technology》、《Science of the total Environment》、《Atmospheric Environment》、《Advances in Atmospheric Science》等国际知名期刊上。获省部级奖励1项,入选广东省气象局青年英才。

刘礼, 助理研究员

刘礼,博士,助理研究员。2018年参加工作,主要从事气溶胶吸湿性、混合状态等理化性质及其对气溶胶光学性质和辐射强迫的影响研究,主持国家自然科学基金1项,广东省自然科学基金1项。发表论文数篇。

张璐瑶, 研究实习员

张璐瑶,硕士,研究实习员。2020年参加工作,研究方向为气溶胶和温室气体。主要研究内容包括云雾-气溶胶相互作用、云雾物理参数化以及温室气体观测研究,发表论文数篇。

杨土士, 研究实习员

杨土士,硕士,研究实习员,2021年入职,城市气候与环境气象方向,主要从事下垫面形态改变对于数值天气预报结果影响的物理过程研究,发表论文数篇。


近年承担的省部级以上主要课题

  1. 2022-2024, 广东省科技厅面上项目:台风外围天气下生物源和人为源协同作用对珠三角臭氧污染的影响研究 王楠
  2. 2022-2024,国家自然科学基金青年基金42105092:气溶胶吸湿增长对颗粒物质量浓度和化学组分测量的量化影响研究 刘礼
  3. 2022-2024,中国气象局科技与气候变化司CXFZ2022J047:广东区域温室气体监测和碳中和行动有效性评估关键技术研究 麦博儒
  4. 2021-2024,广东省重点领域研发计划项目“臭氧污染快速预警及精准应对关键技术研发及应用示范”课题三2020B1111360003:区域臭氧数值预报预警系统的改进与应用示范 邓雪娇
  5. 2021-2023,广东省自然科学基金委2021A1515011494:联合无人机和高塔测算广州地区气溶胶特征的垂直分布及辐射效应 麦博儒
  6. 2020-2022,广东省基础与应用基础研究基金区域联合项目-青年基金2019A1515110791:珠三角地区棕色碳垂直变化特征及其辐射效应研究 刘礼
  7. 2020-2022,国家自然科学青年基金41905123:珠三角挥发性有机物的大气化学转化对臭氧生成潜势影响研究 邹宇
  8. 2019-2022,国家重点研发计划项目“全耦合多尺度雾-霾预报模式系统”,课题52019YFC0214605 :区域雾-霾精细化数值预报业务系统和应用示范 邓雪娇
  9. 2019-2021,国家自然科学青年基金41805131:基于高精分辨卫星地表资料研究珠三角BVOCs排放对臭氧的影响 王楠
  10. 2019-2022,广东省自然科学基金面上项目2020A1515011136:珠三角挥发性有机物化学损耗定量观测及其在臭氧生成潜势评估中的应用 邹宇
  11. 2018-2021,国家自然科学基金41775037:气溶胶消光廓线参数化及其光化辐射效应对臭氧垂直分布的影响 邓涛
  12. 2018-2021,国家重点研发计划项目“珠三角PM2.5和臭氧综合防控技术与精准施策示范”,课题一“粤港澳区域二次气溶胶与臭氧污染的耦合形成机理”(2018YFC0213901)之专题1:粤港澳区域大气光化学辐射通量的演变特征 邓涛
  13. 2017-2019,国家自然科学青年基金41605105:二次有机气溶胶的氧化过程对其辐射效应的影响研究 殷长秦
  14. 2017-2020, 中国气象局广州大气科学联合研究中心201704:环境气象模式研究与应用 邓雪娇
  15. 2016-2020,国家重点研发计划项目“我国东部大气环境集成观测与数据共享技术”,课题三“东部区域大气复合污染综合观测实验技术”(2016YFC0202003)之专题:珠三角光化学污染观测试验研究 李菲
  16. 2016-2017,广东省科技计划项目 2015A020215020:珠三角重污染天气的预报预警及其区域联防联控应用研究 邓雪娇
  17. 2016,广东省气象局科学技术研究项目2015Q03:珠三角大气污染防治及区域联防联控关键技术 王楠2015-2018,
  18. 2014,国家自然科学基金41475105:珠三角重污染天气的边界层气象条件分析与预报能力研究 邓雪娇
  19. 2015-2017,国家自然科学青年基金41405133:基于珠江三角洲实测气溶胶数据利用光学方法客观分辨雾霾的方法研究 李菲
  20. 2015-2018,广东省自然基金项目(编号:2014A030313788):结合实测气溶胶资料与光学模式进行珠三角地区雾霾分辨的方法研究 李菲
  21. 2015-2016,中国气象局气候变化专项:珠三角大气污染治理前景模拟评估 邓涛
  22. 2014-2017,国家自然科学基金41375156:珠江三角洲地区大气气溶胶吸湿特性及其对光学性质的影响研究 谭浩波
  23. 2014-2017, 广东省自然科学基金S2013010013265: 广州地区大气气溶胶吸湿特性及其对灰霾天气的影响 谭浩波
  24. 2014-2016,国家科技部科研院所技术研发专项2014EG137243:气溶胶吸湿性测量设备研发 谭浩波
  25. 2014-2015,中国气象局气候变化基础能力建设项目CCSF201405:珠三角温室气体浓度观测标校技术研究 谭浩波
  26. 2014,中国气象局小型基建业务项目:京津冀、长三角及珠三角环境气象预报预警服务系统建设 谭浩波
  27. 2013-2016,国家自然基金青年项目41205123:基于实测气溶胶光学参数改进空气质量模式对区域光解过程的模拟能力 邓涛
  28. 2013-2015,科技部国家公益性(气象)行业项目 201306042:珠三角精细化大气成分星地协同监测与预报关键技术研究 邓雪娇
  29. 2013-2014, 中国气象局气候变化基础能力建设项目CCSF201306:广东省温室气体地基与空基联合观测及其源汇反演技术研究 邓雪娇
  30. 2012-2015,国家自然科学基金41175117:广州地区光化辐射通量谱与光解速率的观测及其影响因子分析 邓雪娇
  31. 2012-2014,广东省自然科学基金博士启动项目(编号:S2012040007057):珠三角气溶胶对光合有效辐射及净生态碳交换通量的影响 麦博儒

近年发表的主要论文

  1. Wang N, Huang X, Xu J, et al. Typhoon-boosted biogenic emission aggravates cross-regional ozone pollution in China[J]. Science advances,
  2. 2022, 8(2): eabl6166.
  3. Y.Zou, E. Charlesworth, N.Wang, R.M.Flores, Q.Q.Liu, F.Li, T.Deng, X.J.,Deng. Characterization and ozone formation potential (OFP) of non-methane hydrocarbons under the condition of chemical loss in Guangzhou, China. Atmospheric Environment, 2021, 262: 118630.
  4. Wang N, Xu J, Pei C, et al. Air Quality During COVID19 Lockdown in the Yangtze River Delta and the Pearl River Delta: Two Different Responsive Mechanisms to Emission Reductions in China[J]. Environmental science & technology, 2021, 55(9): 5721-5730.
  5. W.Zhang, Y.Zou, X.D.Zheng, N.Wang, H.Yan, Y.P.Chen, X.J.Zhao, Z.P.Ji, F.Li, B.R.Mai, C.Q.Yin, T.Deng, L.Y.Fan, X.J.Deng, Characteristics of the vertical distribution of tropospheric ozone in late autumn at Yangjiang station in Pearl River Delta (PRD), China. PartⅠ: Observed event. Atmospheric Environment, 244,2021, DOI: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.117898.
  6. Mai Boru, Deng Xuejiao , Liu Xia, et al, 2021. The climatology of ambient CO2 concentrations from longterm observation in the Pearl River Delta region of China: Roles of anthropogenic and biogenic processes . Atmospheric Environment, 251:1-14.
  7. Mai Boru, Deng Xuejiao, Liu Xia et al, 2021. Direct radiative effect of aerosols on net ecosystem carbon exchange in the Pearl River, Journal of Tropical
  8. Meteorology, 27(10): 272-281
  9. Mai, B., X. Deng, F. Zhang, H. He, T. Luan, F. Li, and X. Liu, 2020: Background characteristics of atmospheric CO2 and the potential source regions in the Pearl River Delta region of China. Adv. Atmos. Sci., 37(6), https://doi.org/10.1007/s00376-020-9238-z.
  10. N.Wang,X.Lyu,X.Deng,X.Huang,F.Jiang,A.Ding .Aggravating O3 pollution due to NOx emission control in eastern China Sci. Total Environ.,677(2019), pp.732-744
  11. Yin C. Q., Deng X. J., Zou Y., Solmon F., Li F., Deng T., Trend analysis of surface ozone at suburban Guangzhou, China, Science of the Total Environment 2019, 695: 133880
  12. Yin C. Q., Solmon F., Deng X. J., Zou Y., Deng T., Wang N., Li F., Mai B. R., Liu L., Geographical distribution of ozone seasonality over China, Science of the Total Environment, 2019, 689: 625-633
  13. Deng,T.,Wang,T.J.,Wang,S.Q., , et al. 2019. Impact of typhoon periphery on high ozone and high aerosol pollution in the Pearl River Delta region. Science of the Total Environment, (IF: 4.984), 668:617-630.
  14. Gang Wang, Xue-Jiao Deng, Chun-Lin Wang, Xing-Ying Zhang, Huan-Huan Yan,Duo-Hong Chen, Teng Guo. A New and Detailed Assessment of the Spatiotemporal Characteristics of the SO2 Distribution in the Pearl River Delta Region of China and the Effect of SO2 Emission Reduction. Aerosol and Air Quality Research, 19: 1900–1910, 2019. doi: 10.4209/aaqr.2019.03.0135
  15. Yu Zou , Xuejiao Deng, Tao Deng, Changqin Yin, Fei Li. One-year characterization of isoprene and its impact on surface ozone formation at a suburban site in Guangzhou, China. Atmosphere 2019, 10, 201:1-16.
  16. Zou Y., Charlesworth E., Yin C. Q., Yan X. L., Deng X. J., Li F., The weekday/weekend ozone differences induced by the emissions change during summer and autumn in Guangzhou, China, Atmospheric Environment, 2019, 199: 114-126.
  17. Tao Deng, Yeqi Huang, Zhenning Li, et al. 2018. Numerical simulations for the sources apportionment and control strategies of PM2.5 over Pearl River Delta, China, part II: Vertical distribution and emission reduction strategies. Science of The Total Environment (IF: 4.984), 634: 1645-1656.
  18. Yeqi Huang, Tao Deng, Zhenning Li, et al .2018. Numerical simulations for the sources apportionment and control strategies of PM2.5 over Pearl River Delta, China, part I: Inventory and PM2.5 sources apportionment. Science of The Total Environment (IF: 4.984), 634: 1631-1644.
  19. Tao Deng, Yiang Chen, Qilin Wan, , et al . 2018. Comparative evaluation of the impact of GRAPES and MM5 meteorology on CMAQ prediction over Pearl River Delta, China. Particuology (IF: 3.06), 40:88-97.
  20. Liu, L., Tan, H., Fan, S. , Cai, M., Xu, H., Li, F., Chan, P.W., Influence of aerosol hygroscopicity and mixing state on aerosol optical properties in the Pearl River Delta region, China. Science of The Total Environment,2018,627, 1560–1571.
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  24. Yuan, J., Ling, Z., Wang, Z., Lu, X., Fan, S., He, Z.,.& Wang, N.(2018). PAN–Precursor Relationship and Process Analysis of PAN Variations in the Pearl River Delta Region.Atmosphere,9(10),372.
  25. T.Y.Li, X.J.Deng,Y.Li,Y.S.Song, L.Y.Li, H.B.Tan, C.L.Wang. Transport paths and vertical exchange characteristics of haze pollution in Southern China. Science of the Total Environment, 625 (2018) 1074–1087
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  32. N. Wang,X.P.Lyu,X.J.Deng,H.Guo,T.Deng,Y.Li,C.Q.Yin, F.Li,S.Q.Wang. Assessment of regional air quality resulting from emission control in the Pearl River Delta region,southern China. Science of the Total Environment,2016, 573:1554-1565.
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  34. Deng T, Deng X J, Fei L, et al. Study on aerosol optical properties and radiative effect in cloudy weather in the Guangzhou region[J]. Science of the Total Environment, 2016, 568:147-154.
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  40. Xuejiao Deng, Fei Li, Yuanhong Li, Jianyong Li, Hongzhi Huang, Xiantong Liu. Vertical distribution characteristics of PM in the surface layer of Guangzhou. Particuology,2015(20):3-9,DOI: 10.1016/j.partic.2014.02.009
  41. Nan Wang, Hai Guo, Fei Jiang, Zhenhao Ling, Tao Wang, Simulation of ozone formation at different elevations in mountainous area of Hong Kong using WRF-CMAQ model. Science of the Total Environment.2015. 505, 939-951.
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著作

  1. 吴兑,吴晓京,朱小祥.雾和霾,2009,北京:气象出版社.ISBN 978-7-5029-4669-2.
  2. 吴兑,邓雪娇.环境气象学与特种气象预报,2007,北京:气象出版社,ISBN 978-7-5029-3099-8.
  3. 吴兑.温室气体与温室效应,2003,北京:气象出版社.ISBN 7-5029-3580-0.

近年获得的主要奖励

  1. 2019年8月,珠三角区域大气CO2和O3的观测、反演及作用机理,广东省气象学会,广东省气象科技成果奖,一等奖
  2. 2018年10月,珠江三角洲环境气象监测与预报关键技术研究及应用,中国气象学会,气象科学技术进步成果奖,二等奖
  3. 2013年2月,珠江三角洲光化学烟雾污染预报预警系统研究,广东省人民政府,广东省科学技术奖励,三等奖 
  4. 2013年01月,利用激光雷达反演气溶胶消光系数的研究,广东省气象局研究开发,二等奖
  5. 2012年01月,珠江三角洲光化学烟雾污染预报预警系统研究,广东省气象局研究开发,一等奖
  6. 2011年2月,珠三角大气气溶胶辐射特性与灰霾天气的细粒子污染本质及输送特征研究,广东省科学技术厅,科技技术奖励,二等奖
  7. 2010年1月, 珠三角大气气溶胶辐射特性与灰霾天气的细粒子污染本质及输送特性研究, 广东省气象局研究开发,一等奖
  8. 2005年12月,南岭山地浓雾的物理结构与能见度研究及高速公路雾区能见度预测预报系统建设”,中国气象局成果应用,二等奖
  9. 2004年9月,环境气象特种预报技术,中华全国总工会、科学技术部、劳动和社会保障部,第一届全国职工优秀技术创新成果奖,三等奖
  10. 2004年10月,环境气象特种预报技术,广东省中华全国总工会、科学技术厅、劳动和社会保障厅,第一届全国职工优秀技术创新成果奖,一等奖
  11. 2002年5月,广东省环境气象特种预报技术方法研究与业务系统建设,广东省气象局,工作奖
  12. 1997年3月,华南地区雷达定量测量降水业务系统的研制,广东省气象局科技进步,三等奖
  13. 1998年5月,我国热带沿海大气边界层结构研究,广东省气象局科技进步,二等奖
  14. 1999年5月, 华南降水的物理化学特征研究, 广东省气象局科技进步,二等奖

近年获得的专利与软件著作权

  1. 2022.01.18,实用新型专利:一种无人机观测气溶胶垂直廓线的空中干燥系统,专利号:ZL.202122365433.5
  2. 2021.02.23,实用新型专利:一种搭载于无人机的大气污染物垂直监测平台,专利号:ZL.202021841855.4
  3. 2018.11.13,实用新型专利:一种气溶胶散射系数吸湿增长测量仪,专利号:ZL201820190440.1
  4. 2014.02.12,发明专利:一种大气气溶胶吸湿特性测量仪 ,专利号:ZL 2012 1 0209357.1
  5. 2013.02.06,实用新型专利:一种大气气溶胶吸湿特性测量仪 ,专利号:ZL 2012 2 0297731.3
  6. 2018.09.10, 计算机软件著作权:珠三角大气成分数据库综合处理系统V1.0, 中华人民共和国版权局,登记号 2018SR726112
  7. 2015.11.26, 计算机软件著作权:华南区域环境气象数值模式业务平台V1.0, 中华人民共和国版权局,登记号 2015SR234955
  8. 2015.11.26, 计算机软件著作权:华南区域环境气象暨空气质量数值模式预报系统V1.0,中华人民共和国版权局,登记号 2015SR234836
  9. 2015.11.26, 计算机软件著作权:珠江三角洲区域联防联控关键技术:动态排放源处理系统V1.0, 中华人民共和国版权局,登记号2015SR234838
  10. 2014.09.25,计算机软件著作权:广东省温室气体同化数据库构建与界面平台V1.0, 中华人民共和国版权局,登记号 2014SR144563
  11. 2011.09, 计算机软件著作权:珠江三角洲光化学烟雾污染暨空气质量数值模式预报预警系统V1.0, 中华人民共和国版权局,登记号 2011SR070331