青藏高原对流层臭氧含量变化的太阳周期活动信号分析

利用1979~1992年卫星TOR对流层臭氧数据库资料,以及同期太阳辐照度数据序列,考察青藏高原对流层臭氧含量变化与太阳辐射周期变化之间的关系.分析表明,青藏高原对流层臭氧分布表现出与太阳辐照度相同的变化趋势,存在着明显的太阳周期变化特征.逐月线性回归分析表明,太阳辐照度增加导致青藏高原对流层臭氧增加的正效应.在太阳周期内,太阳辐射增加可使青藏高原对流层臭氧、平流层臭氧和臭氧总量分别增加1.31、4.97、6.628DU,或4.07%、2.04%、2.28%.该特征与赤道太平洋地区完全相反,分析产生差异的原因,至少应包括两方面因素：一是背景大气NO_X和水汽含量的差异;二是青藏高原频繁发生的平流层-对流层大气物质交换和输送.     

南极中山站卫星臭氧总量与地基长期测值的对比分析

根据1993-2015年南极中山站Brewer光谱仪臭氧总量测值,分析比较不同时期卫星探测反演的大气臭氧总量误差特征.结果表明,卫星测值总体偏高,这与以南、北半球中纬度为主的全球比对结果(卫星测值总体偏低于)不同,但误差没有超过4%.对同一颗卫星一天多次过境测值的选取中,注意到太阳天顶角(SZA)最低时的测值与地基一致性最好(平均误差为-0.02~1.15%).TOMS算法反演的臭氧总量(含SBUV、TOMS-EP、OMI-TOMS)与地基测值最接近,其次是GOD-FIT法(以GOME-2A为代表)和DOAS-TOGOM法(含GOME、SCIAMACHY和OMI-DOAS).卫星臭氧总量误差对SZA均有一定的依赖性:当SZA在60°~70°以上时DOAS、GOME-2A的臭氧总量误差呈增加趋势而TOMS则下降,但在80°~85°时GOME-2A下降.卫星测值在地基臭氧总量为300~350DU时与地基测值最接近.DOAS-TOGOM和GOME-2A的误差在300DU以下时随臭氧总量降低而呈增加趋势.卫星臭氧总量误差对卫星与地基在观测时间上的差异呈一定的统计特点:当时间差别在4h以上时误差呈上升趋势;在8h时OMI-TOMS的误差10%,而9h时DOAS-TOGOM误差可达15%但GOME-2A没有超过10%.当卫星过境点与地基测点的距离在100km以上时,卫星臭氧总量误差可达-5%;而当TOMS-EP或OMI-TOMS的过境位置在中山站东南方的南极大陆上空时,其臭氧总量总体偏低,而在中山站西北方的海洋上空则相反,可能反映了地表反射率差异对TOMS算法反演的影响."臭氧洞"期间卫星臭氧总量与地基测值的一致性较非"臭氧洞"期间明显降低.TOMS算法的卫星臭氧总量误差变化未超过1%/10a.1996~2015年中山站SBUV和Brewer的臭氧总量月距平变化趋势分别为1%/10a和0.9%/10a,表明臭氧层较一致的微弱恢复态势.     

北太平洋上空臭氧总量长期变化趋势及其影响因素分析

本文基于1979—2014年臭氧总量的卫星遥感数据,利用多元线性回归模型对臭氧总量数据序列进行模拟计算,考察了北太平洋上空臭氧总量长期变化趋势及其影响因素的作用.结果表明,北太平洋地区大气臭氧总量长期变化呈现减少趋势,但是减少速率随季节和纬度带表现出差异性,在各纬度带臭氧峰值季节臭氧下降趋势最为显著.在0°—15°N地区臭氧高值出现在夏秋季节并在8月达到峰值,峰值月份臭氧年均下降率约为0.2DU/a;15°—30°N亚热带地区臭氧高值出现在春夏季并在5月达到峰值,峰值月份臭氧年均下降速率约为0.22DU/a;而在30°—45°N中纬度地区臭氧高值出现在冬春季并在2月达到峰值,峰值月份臭氧年均下降率0.75DU/a.在臭氧分布年平均态基础上,影响臭氧总量分布变化的因素主要有臭氧损耗物质(EESC)、太阳辐射周期(Solar)、准两年振荡(QBO)和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)等.其中,EESC导致臭氧损耗效应随着纬度升高而增大,在从低到高的三个纬度带损耗最大值分别为11DU、16DU和66DU;Solar增强导致臭氧增加,在三个纬度带的增加效应最大值分别为16DU、17DU和19DU;QBO@10hPa和QBO@30hPa对臭氧影响幅度基本在±10DU内波动,只有QBO@10hPa对30°—45°N区域的影响作用达到14DU,值得注意的是QBO影响作用随着纬度变化存在相位差异,在0°—15°N区域臭氧变化与QBO呈现相同相位,而在15°—30°N和30°—45°N区域臭氧变化与QBO呈现相反相位;ENSO对各个纬度带臭氧影响幅度也在±10DU内,ENSO影响作用在不同纬度带也存在相位差异,臭氧总量变化在0°—15°N、15°—30°N区域与ENSO相位相反,在30°—45°N区域与ENSO相位一致.     

近30年北半球冬季臭氧总量分布特征及其与平流层温度的关系

臭氧的时空分布特征对气候和环境变化具有显著影响,随着臭氧资料数量的增加和质量的提高,有必要对臭氧时空分布特征及其与气候变化的关系进行详细研究.本文利用欧洲中期天气预报中心提供的1979—2013年的全球月平均臭氧总量资料、平流层温度场资料,采用旋转经验正交函数分解(REOF)、Morlet小波分析、合成分析等方法研究了20°N以北的北半球冬季(12—2月)臭氧总量异常的主要空间分布结构与时间演变特征,并进一步分析了主要模态与平流层上层(2hPa)、中层(30hPa)以及下层(100hPa)温度异常的关系.结果表明:近30年北半球冬季臭氧总量异常变化最显著的区域主要有5个,分别位于极地地区(75°N—90°N,0°—360°)、北半球副热带地区(20°N—40°N,0°—360°)、阿拉斯加地区(60°N—75°N,180°—260°E)、北大西洋地区(45°N—60°N,310°E—360°E)及西伯利亚地区(50°N—65°N,80°E—130°E).5个区域的冬季臭氧总量异常具有明显的年际和年代际变化特征.1980年代后期是各个区域的臭氧总量异常由年代际偏多转为偏少的转换时段.此外,各区域存在显著的年际变化周期,而且各个区域的年际周期存在明显的差异.臭氧总量异常变化与平流层温度异常变化的关系表明,臭氧总量异常的增加(减少)能够导致平流层上层温度异常偏冷(暖)和平流层中、下层温度异常偏暖(冷),其中平流层中层温度异常的偏暖(冷)程度要比下层更加明显.     

大气臭氧层的垂直分布及其变化的研究

为了进一步认识低纬度地区大气臭氧垂直分布及其变化的规律,本文采用逆转方法〈C〉计算了昆明地区冬春季大气臭氧的垂直分布.结果表明:臭氧垂直分布出现两种类型,一种是只在平流层中有一主极大值层;另一种是除主极大值层外,同时在对流层中还存在次极大值层.主极大值层的臭氧浓度变化相对较稳定,次极大值层主要受大气环流影响很不稳定,且随季节变化与位势高度、垂直速度等要素的关系存在着明显差异.此外,我们还分析了春季臭氧垂直分布的日际变化.     

书评——《大气层中的臭氧》

《大气层中的臭氧》(Ozone in the Atmosphere)R.D.Bojkov与Peter Fabian合编,1989年美国A.Deepak Publishing出版,共822页。 该书共载论文192篇,分为10大部分。第一部分关于极区臭氧共17文。美国学者利用1962—1965、1967—1971和1986—1987年在南极点共309次臭氧测量记录,分析了平均季节、年及9月10月总量和高度变化,得出总量逐年减少,至1987年10月初达127DU的最低值。人造卫星雨云7号     

预测大气臭氧含量变化趋势的一种分析方法

本文探索了在预测臭氧含量演变趋势的一种分析方法,该方法将臭氧总量分为三到五个状态,并用状态间的转移频率近似地代替状态间的转移概率,预测其最大可能的变化方向,并给出了具体的应用实例。     

TOMRADE和MODTRAN 3.7模式研究紫外后向散射探测臭氧总量问题的比较

本文利用MODTRAN 3.7和TOMRADE模式分别计算了308.0 nm、312.5 nm、317.5 nm、322.3 nm、331.2 nm、360.0 nm六个紫外波段的后向散射强度并进行了比较,且利用两个模式计算得到的插值表,对EPTOMS实测资料分别进行反演,得到结论如下：1）两模式算得的后向散射强度随着太阳天顶角、卫星天顶角、地表反照率的变化特性基本一致,均能较好的反映紫外后向散射的辐射特性;2）总体而言,两模式计算的后向散射强度值相对偏差在－6％～18％之间;3）分别把MODTRAN 3.7和TOMRADE模式计算的插值表用于2003年7月30日中纬度地区EPTOMS实测资料的反演,得到的臭氧总量相对偏差在－3％～5％之间.本文对紫外波段大气辐射传输模式的研究和紫外后向散射探测臭氧总量的反演误差研究有着重要意义.     

FY-3气象卫星紫外臭氧总量探测仪辐亮度在轨定标与反演结果分析

FY-3气象卫星上搭载的紫外臭氧总量探测仪TOU是我国自主开发研制的首台用于全球臭氧总量定量测量的探测仪,自发射以来已成功在轨运行近两年.由于TOU发射前辐亮度定标存在偏差,为了得到高精度的产品,TOU必须进行在轨定标.本文介绍了基于辐射传输模式计算对TOU辐亮度进行在轨道定标的方法,定标过程中用于模拟辐亮度计算的臭氧总量由与TOU观测时刻相近的国外臭氧总量探测仪器MetOp/GOME-2提供.文章将在轨定标后TOU的反演结果与AURA/OMI以及地基的产品进行比较,结果表明,用辐射传输模式对TOU辐亮度进行在轨定标的方法是可行的,反演结果能够真实地反映臭氧的时空分布特性,在全球部分地基观测站所处的位置上对TOU, OMI以及地基的臭氧总量进行比较的结果表明,TOU与OMI的相对偏差均方根约为2.52%,TOU与地基以及OMI与地基观测结果之间的相对偏差均方根分别为4.45%和3.89%.     

云顶以下臭氧对TOMS反演臭氧总量的影响及反演方法的理论研究

目前紫外后向散射反演臭氧总量的所有算法，都将云考虑成不透明的Lambertian反射体，并假定云顶有效反照率不随波长的变化而变化.然而本文通过模拟计算发现，由于云散射、瑞利散射、臭氧吸收三种作用的综合结果，云顶的有效反照率是与波长相关的，即使光学厚度比较大的云，辐射也可由云顶继续向下传输，因而会受到云顶以下臭氧吸收的影响.用V7方法进行反演，模拟计算结果表明：云的出现使得云顶以下，特别是云内光程增强，导致紫外波段的臭氧吸收衰减增大，所以反演出的臭氧总量值比真实值偏大，本文称这种现象为“云吸收效应”，并讨论了该效应的影响因子.最后，在辐射传输模拟的基础上建立一套反演算法，大大减弱了“云吸收效应”的影响.     

平流层O3、O动力系统的平衡性质及南极平流层O3季节变化规律的研究

本文首次利用常微分方程定性理论对平流层O₃、O动力系统的平衡性质进行了讨论.结果表明,如果在平流层O₃的主要分布高度内,大气扩散作用小于光化学作用,那么平流层的O₃层处于稳定状态;反之,平流层的O₃层将遭到破坏.利用这一机制,我们可以解释南极平流层O₃的季度变化规律和每年9-10月份出现的南极O₃洞.     

北半球不同纬度臭氧层系统混沌吸引子的特征研究

将TOMS测量的北半球不同纬度各纬向平均逐日O。总量作为无规序列,利用时滞方法重构序列的相空间吸引子,计算其系统状态演化过程中形成的整体结构特征.结果表明,各纬度O₃层系统吸引子都具有非整数分维结构；此外,在完整的Lpapunov指数谱中,所有指数分量之和均为负值,且最大指数分量总是正值.反映出O₃层系统相空间总体上是收缩的,同时提供了存在奇怪吸引子的证据,表征O₃层系统的演化是一种耗散混饨运动.这对于进一步应用非线性动力系统理论和方法,深入研究O₃层系统的动力学特征具有重要意义.     

盘锦地下流体观测资料在地震预报中的应用

本文对盘锦地下流体资料在地震预报中的应用、地下流体异常与地震三要素的关系以及地下流体异常特征、地震前后异常变化原因等问题进行总结和一些探讨。     

重力滑动过程中蠕滑和松弛因素的作用及其与地震的关系

本文根据岩体自身的力学性质及其变化,讨论了具有挤压特征的正断层的成因。认为这些断层的形成有岩体本身的重力作用,同时也有应力松弛现象。岩体中的应力松弛现象是由流变学因素和非流变学因素引起的。由于松弛后岩体沿断层面滑动过程中,仍受到一定的挤压作用,因此易于出现粘滑现象,从而易于发生地震。     

上海覆盖区活断层

应用物、化探相结合的方法，首次证实了广为第四纪松散沉积层（平均厚度达２４０ｍ）所覆盖的上海地区存在着第四纪活断层，并对其基本特征和活动情况作了初步论述     

大气臭氧层,紫外辐射与人类健康

本文首先评述了近数十年来大气Ｏ３层的演变,其中包括全球与中国地区及南极臭氧洞的情况,之后,评述了由此引发的达地面太阳紫外辐射强度的变化,以及对人类健康与环境的影响。     

关于准噶尔西界山带地震活动性研讨

根据地形、地貌、地震地质特征以及地震活动情况研究了准噶尔西界山带的地震活动性。认为１９９０年６月１４日原苏联斋桑７．３级地震和同年８月３日６．８级地震应属准噶尔西界山带地震。显然，准噶尔西界山带范围内的地震烈度区划（１９９０）应该调整。     

国际地震预测研究进展与动向

地震预测是世界公认的科学难题，本文对地震预测的难点作了简要分析，并指出其实质在于缺乏对地震发生规律性的认识。文中较详细地介绍了近些年来欧洲、日本、美国和俄罗斯在地震预测研究方面的进展。实际情况表明，国际上虽对地震预测研究还存在着种种不同意见，但地震预测研究仍在扎扎实实地取得进展，然而，要期望取得突破，尚需做出长期不懈的努力。     

蒙甘宁青地区近百年来中强地震之间的相关性分析

根据全国强地震目录,选取1900年至2010年发生在内蒙古、甘肃、宁夏和青海交界地区的历史及现代中强地震作为研究对象,分析其时空分布特点,试图论证上述地区中强地震之间的相关性。研究结果表明,蒙甘宁青地区中强地震之间整体上存在一定的相关性,而在划定的不同时空范围内,这种相关性表现不一。