研究
全球大气环境变化及人类活动影响
- 研究人类活动如何导致全球化大气污染、气候变化与地球系统反馈。
- 研究空气污染物与温室气体的来源，以及污染物经由大气传输与经济贸易的跨区域影响。
- 目前聚焦于以 FFR 方式量化关键大气成分的浓度水平与排放——快速（Fast，快速出结果）、精细（Fine，时空分辨率精细）、可靠（Reliable，可复现并经独立验证）。
- 综合使用卫星遥感、大气模式、环境人工智能、地球大数据、经济与排放统计、健康模型等多学科工具。
现有研究
全球化大气污染：研究大气传输与经济贸易对空气污染、人体健康、气候与生态系统的影响
卫星遥感：研发先进的高分辨率卫星遥感产品，用于研究空气污染与排放
模式研发：研发先进的高分辨率模式，研究大气污染物的物理、化学与传输过程，包括多尺度相互作用
综合分析：综合现代人工智能方法、物理化学模式与环境大数据，分析环境变化的表现、驱动因素与后果
污染—气候相互作用：结合模式模拟与观测，理解空气污染与气候之间的相互作用
哈佛大学期间研究
在哈佛大学期间，林金泰在哈佛中国项目框架下，与 Michael McElroy 教授合作研究中国环境问题。以下是他自到哈佛工作以来所参与工作的概要，其中部分项目仍在继续。
改进 GEOS-Chem 的边界层表征：依据对大气物理、化学与传输过程的最佳认识改进化学传输模式，是所有模式应用的基础。当前标准版 GEOS-Chem 假设边界层内完全混合，即任意时刻污染物的浓度、排放与干沉降都均匀分布在边界层内。然而，当边界层稳定（如夜间）或呈中性时，这一假设会高估垂直混合。为改进模式对边界层混合的表征，他实现了一种替代的“非局地”混合方案（Holtslag and Boville, 1993），能够根据不同的边界层状态模拟垂直混合。该非局地方案显著改进了地表臭氧浓度日变化的模拟（论文），对利用卫星反演对流层 NO₂ 柱浓度自上而下约束地表 NOx 排放也有重要影响（论文）。
发展新的自上而下方法约束 NOx 排放：目前中国地表污染物排放的自下而上估算，由于缺乏排放活动与排放因子信息，存在较大不确定性。因此，利用其他信息来源增进对地表排放的认识十分重要。一种特别有用的途径是利用化学传输模式（CTM），依据观测到的污染物浓度（来自卫星、飞机和地面站）约束排放源，即所谓的“自上而下”估算。他的一个项目是利用卫星 NO₂ 遥感约束地表 NOx 排放，包括其季节变化。他发展了一种新方法，综合多台在不同时刻观测地球的卫星仪器，并显式考虑 NOx 排放与浓度的日变化（论文）。
系统评估自上而下排放约束中的模式不确定性：自上而下估算的一个关键不确定性来源，是观测（如卫星仪器）与模式对大气过程表征的不准确（标准 GEOS-Chem 的边界层完全混合假设即为一例）。这是因为自上而下方法假定观测与模式不存在系统误差，并把观测与模拟浓度之间的全部差异都归因于地表排放的不准确。此外，由于不同污染物在大气中的非线性相互作用，若不同时约束其他污染物的排放，针对某一污染物的自上而下估算也可能存在偏差。因此，他自上而下估算工作的一个重要内容，是分析上述方法局限所带来的不确定性（论文）。
评估颗粒物污染排放控制的成效：控制人为源排放是改善大气环境的关键。自 2005 年起，中国政府大力推进包括 PM 和 SO2 在内的多种污染物减排，但其对大气气溶胶含量的影响仍不清楚，尤其是 NOx、NMVOC 和 NH3 排放形成的二次来源缺乏严格管控。卫星气溶胶光学厚度观测与地面 PM10 质量浓度观测，为评估不同粒径段气溶胶的排放控制成效提供了有用信息。基于这些信息发现，近期的排放控制未能有效降低中国工业化程度较高地区较小粒径气溶胶的浓度，其原因在于由 NOx、NMVOC 和 NH3 形成的二次气溶胶重要性上升（论文）。
利用自然实验分析空气污染变化：在政策制定过程中，有效环境政策的关键在于充分理解污染物排放与浓度之间的关系。然而，排放—浓度关系往往是非线性的，并取决于地区、气象条件以及不同污染物/前体物的相对丰度等因素。一些自然实验，如 2008 年北京奥运会及残奥会期间的短期排放管控，为分析排放—浓度关系、评估相应地区的政策效果提供了宝贵信息。这类研究的一个难点，是把减排效果与气象影响区分开来，而气象在该时段对空气质量有重要影响。因此，他的另一个项目是利用 CTM 分析此类自然实验期间观测到的污染物浓度变化（尤其是 NO₂），并区分排放管控所带来的效果。
分析风能与太阳能发电潜力：可再生能源是可持续经济与社会的未来。化石能源的大量使用导致了空气污染与气候变化等严重环境问题，转向可再生能源有望缓解这些问题，但可再生能源的潜力仍是进行中的研究课题。目前，他正利用区域气候模式生成的 1982—2006 年高空间（30 km）与高时间（3 小时）分辨率风能与太阳辐射数据，分析中国风能与太阳能发电的潜力。
其他兴趣：他还关注对流层气溶胶传输及其对气候与排放变化的潜在响应，特别是亚洲（尤其是中国）沙尘与人为气溶胶的传输与转化，及其对下风向地区（包括北美）的影响。
UIUC 期间研究
2003 年 8 月至 2008 年 4 月，林金泰在伊利诺伊大学厄巴拿-香槟分校大气科学系与 Donald Wuebbles 教授合作，研究区域与城市尺度的地表空气质量，主要关注美国和中国上空的臭氧及其他气态污染物。他参与了两项由美国环保署（EPA）启动的重点项目，评估全球与区域气候及排放变化对美国地表空气质量的潜在影响。他还与 Wuebbles 教授、伊利诺伊州水资源调查局（ISWS）及其他研究组合作，开展了美国东北部与芝加哥地区的两项气候变化影响评估。
他利用先进的全球化学传输模式（CTM）MOZART-2.4，研究了与地表臭氧分布及变化相关的多个重要科学问题，包括臭氧日变化、大陆背景臭氧水平与短距离/长距离传输，以及气候变化与前体物排放扰动所驱动的未来臭氧变化预估及其不确定性（论文）。他估算了当前来自亚洲与欧洲的污染传输对美国的影响，以及气候变化对洲际传输的潜在影响（论文）。他还持续评估并改进全球 CTM 的化学与物理过程表征（论文）。
他的研究也聚焦城市空气质量问题。自 2003 年起，他与伊利诺伊州水资源调查局（ISWS）的区域气候—空气质量（RCAQ）模拟组（由 Xin-Zhong Liang 博士领导）合作，研究城市大气污染现象与全球—区域相互作用。他与 Wuebbles 教授等人分析了区域气候与前体物排放变化对美国东北部（论文）和芝加哥地区臭氧污染的潜在影响，并进一步比较了芝加哥市与其周边郊区/农村地区臭氧浓度的不同变化趋势（论文）。他与 Ho-Chun Huang 博士（现就职于 NOAA）合作，研究了化学边界条件对当前与未来年份 RCAQ 模拟的潜在影响（论文）。
他还与 Wuebbles 教授和 Daeok Youn 博士（现就职于首尔国立大学）合作，利用大气模式改进哈龙（Halons）间接全球增温潜势（GWP）的估算（论文）。