N2O增加对大气环境影响的模拟及其与甲烷和平流层水汽影响的比较

本文利用美国国家大气环境中心(NCAR)的二维化学、辐射和动力相互作用的模式(SOCRATES),模拟了大气中N₂O增加对O₃和温度的影响,并从化学、辐射和动力过程讨论了影响原因,此外还与大气甲烷和平流层水汽增加对大气环境的影响进行了对比.分析表明:大气中N₂O浓度增加以后,将通过化学过程引起30 km以上O₃损耗,30~40 km损耗较多;30 km以上降温明显,下平流层中低纬度地区以及对流层O₃增加并有微弱升温;30~40 km附近,北半球中高纬地区O₃减少以及降温幅度都大于南半球.对流层升温主要是N₂O和O₃增加所致,而平流层温度变化主要受O₃控制.北半球中高纬地区动力过程对温度变化的反馈较其它地区明显,这种反馈对平流层中高层北半球中高纬地区温度和O₃的变化都有明显影响.大气中甲烷增加引起的O₃损耗在45 km以上,45 km以下O₃增加.平流层水汽增加会引起40 km以上O₃减少,20~40 km大部分地区O₃增加.N₂O增加造成的O₃损耗正好位于臭氧层附近,其排放对未来O₃层恢复至关重要.N₂O增加引起下平流层15~25 km中低纬度地区有弱的升温,这与其它温室气体增加对该地区温度的影响不同,CO₂,CH₄和H₂O等增加后下平流层通常是降温.     

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.     

北京地区臭氧垂直分布的演变趋势与特征的研究——卫星SBUV资料与地面遥感对比分析

利用地面遥感O₃垂直分布的逆转方法〈C〉测量出的北京上空O₃剖面资料,对雨云7号卫星的SBUV系统测量的同地区的O₃垂直分布数据进行了订正.对订正后的长达8年（1979-1986年）的完整的SBUV资料进行了较为仔细的分析,得出了这一时期内的O₃垂直分布长期演变呈下降趋势.并在上层O₃含量的季节变化特征和周期振荡等方面,有新的发现,得出一些有意义的结果.     

北半球中高纬度对流层顶转换层中O3/H2O 混合关系的结构形态

利用北半球40°N～50°N纬度带上HALOE实验测量的O₃和H₂O廓线资料,根据示踪成分O₃和H₂O空间分布的化学寿命以及输运特征时间常数等性质,在等熵坐标中构建了对流层顶附近及最低平流层300～390 K等熵面间,O₃/H₂O混合关系的结构形态和季节特征.结果表明: (1) 在对流层顶转换层的320～380 K等熵面间O₃混合比廓线的斜率具有空间转折"突变",而H₂O混合比廓线的斜率则出现空间渐变转折.在对流层顶附近O₃和H₂O的源分别是平流层与对流层,使O₃混合比和H₂O混合比在320～380 K等熵面的两侧显现出截然不同的垂直分布梯度.(2) 在对流层顶附近O₃/H₂O达到最小二乘意义上的最佳拟合时,两者参考关系的对流层支与平流层支呈现出非规则"L"结构形态的季节与季节内变化,其中对流层支的斜率为负,而平流层支的斜率可随季节出现正负变化.同时,由"L"形态的转角处可确定随季节变化的化学对流层顶(chemopause)特征.(3) 由O₃/H₂O混合关系反映出对流层不同区域空气携带的物质成分分别与平流层空气混合而形成混合层,而且可使混合层的混合线不恒定.混合层的表现在2003年、2005年1月和2003年4月的混合程度相当,混合的等熵厚度大约是30 K,即在320～350 K等熵面间.2005年11月的混合高度有所增高,进入平流层的H₂O混合比要比2003年和2005年1月的小,混合的等熵厚度大约为30 K,在330～360 K等熵面间.不同季节混合的等熵厚度变化较小,但高度可随季节而变化.O₃/H₂O混合关系的平流层支随季节的变化很明显,1月最低平流层空气脱水是引起平流层支季节变化的重要原因.     

探测与2014年新疆于田MS7.3地震相关的大气CO和O3异常变化

基于AQUA AIRS传感器提取了2014年2月12日新疆于田M_S7.3地震前后CO和O₃数据, 讨论了数据变化与地震活动的关系。 差值法和异常指数法结果表明, 于田地震后CO和O₃在3月份达到最大异常, 且气体柱浓度异常沿NE向发震构造呈线性分布; 不同高度的CO和O₃的VMR值变化与差值法和异常指数法得到的结果相吻合; 地震前后短时间内CO和O₃气体柱浓度出现下降, 且地震当月最低。 初步推断可能是阿尔金断裂尾部在SW向运动过程中使得震区断裂带在弹性挤压状态下出现闭锁, 气体不流通导致; CO和O₃异常更多的可能是由于田地震引起地下气体大量释放, 其次可能是与地下气体逸散在大气圈中发生的一系列化学反应有关。 研究表明, 卫星高光谱遥感数据获得的CO和O₃的地球化学信息与地震有密切联系, 在地震监测及预测领域具有重要的应用价值。     

北京边界层大气污染物的垂直廓线监测与分析

基于扫描差分光学吸收光谱（DOAS）系统,于2007年8月27日~9月4日期间对北京市朝阳区大气污染物SO₂,HCHO,O₃和NO₂的垂直分布进行了连续监测,并对污染物垂直廓线进行了分析,详细探讨了SO₂垂直分布特征以及夜间NO对O₃的滴定作用.结果表明,SO₂浓度通常没有明显垂直分层分布特征,但在清晨风速较低时呈现负梯度变化.研究发现夜间O₃、NO和NO₂之间存在稳态作用,表明城市区域O₃的滴定主要来自于地面NO的直接排放,显示出NO的滴定作用对夜间O₃、NO和NO₂的垂直变化起到重要作用.     

关于O3层垂直剖面遥感的逆转曲线的数学拟合模式

逆转遥感是当前获得大气O₃层垂直剖面资料的重要方法之一，而逆转曲线的质量对遥感结果的精度至关重要．本文在最小二乘法的基础上，结合逆转曲线的特征，加以适当处理，建立了逆转曲线的拟合数学模式．其性能良好，对研究O₃层垂直剖面的长期演变趋势具有重要意义．     

中纬度电离层foF2潮汐的变化特性

本文通过对1960年以来全球磁纬度40°N至50°N内测高仪台站的观测数据进行研究,提取了电离层F₂层临界频率（f_oF₂）的潮汐,揭示了其变化特征及可能的形成原因.研究发现,周日和半日的迁移潮汐分量（即DW1和SW2）强度最大,并且显示出明显的年变化和半年变化.周日潮汐的3波分量（即DE3）作为典型的非迁移潮汐分量,相对较弱,显示出微弱的半年变化.在冬季,DW1和SW2与太阳活动指数（F₁₀₇）呈现正相关性,其相关系数分别大于0.88和0.65.相反,在夏季,DW1和SW2与太阳活动指数呈现负相关性,特别是SW2,其相关系数在6月份达到-0.72.在相对于纬向均值的归一化处理之后,上述潮汐强度和太阳活动指数之间的正/负相关性被显著增强/削弱.其中,归一化后的夏季DW1和SW2与太阳活动指数的相关系数达到-0.8.更加深入的讨论显示出上传的大气潮汐波动可能是电离层潮汐除了太阳辐射之外的重要驱动源,并且这种驱动机制在SW2中更加强烈.     

全球Schwideski海潮模型K1、O1分波在中国大陆产生的地倾斜负荷潮

本文根据计算地倾斜负荷潮的积分Green函数方法,计算了全球Schwiderski海潮模型K₁、O₁分波在中国大陆产生的地倾斜负荷潮,绘制了K₁、O₁分波负荷潮椭圆及其长轴迹线,沿长轴方向分量的等潮时线,长、短半轴等值线诸地倾斜负荷潮参量在中国大陆境内的分布图,给出了它们的空间分布图象,为国内的地倾斜固体潮研究提供了重要的参考资料.     

地球变化磁场的分形和混沌特征

将北京地区地球变化磁场的水平分量作为一无规时间序列，利用谱分析方法求出了１９５９，１９６５，１９７０和１９７６年时间段的分数维布朗运动（ＦＢＭ）的维数Ｄｂ。结果表明Ｄｂ值与太阳活动性呈负相关。进而利用时间延迟方法来重建该序列在相空间的吸引子，计算得到吸引子的维数Ｄ＝４．２±０．４，最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数总是正值。这表明地球变化磁场可能是混沌的。还利用一简单模型说明太阳活动性对地球变化磁场Ｄｂ值的影响。     

Meteorological influences on co-occurrence of O3 and PM2.5 pollution and implication for emission reductions in Beijing-Tianjin-Hebei

Co-occurrence of surface ozone(O₃) and fine particulate matter(PM_2.5) pollution(CP) was frequently observed in Beijing-Tianjin-Hebei(BTH). More than 50% of CP days occurred during April–May in BTH, and the CP days reached up to 11 in two months of 2018. The PM_2.5 or O₃ concentration associated with CP was lower than but close to that in O₃ and PM_2.5 pollution, indicating compound harms during CP days with double-high concentration...     

京津冀晋地区水位潮汐响应函数动态特征研究

计算了北京、天津、河北和山西地区20口水位井1983~ 2001年水位观测的潮汐响应函数, 给出M₂、O₁、K₁、S₁ 波的潮汐因子及相位滞后等参数。基于M₂ 波潮汐因子及其相对中误差的大小, 分析了M₂ 波月序列潮汐因子的动态特征。给出对各水位井的监测效能进行定量评定的一种物理特征指标。     

气象条件对京津冀地区O3和PM2.5双高污染的影响及对减排的启示作用

近年来,京津冀地区频繁发生O₃和PM_2.5同时超标的双高污染(CP)过程,给大气污染协同控制带来了严峻挑战.京津冀地区50%以上的CP事件发生在4～5月,并且在2018年达到了最高的11天. CP事件期间的O₃和PM_2.5浓度略低于但接近仅发生O₃和PM_2.5污染时的浓度,这表明双高污染会造成更为严重的危害.由斯堪的纳维亚遥相关型的两个中心与华北上空的异常反气旋环流中心组成的Rossby波波列导致京津冀地区出现高温、潮湿和静稳的气象条件,这同时增加了O₃和PM_2.5的浓度,有利于CP事件的发生.在2018年之后CP日数急剧减少,而气象条件并没有明显的趋势变化.因此,气象条件的变化并没有真正促成2019年和2020年CP日数的下降.这其中隐含着是PM_2.5相关排放的减少导致了CP日数的减少(2019年和2020年共减少约11天).本文所揭示的不同污染事件之间大气条件的差异有助于在日-周的时间尺...     

地下水位的混沌和多重分形特征演化及其中短期预报意义

采用苏20井记录到的1995年7月1日至1997年6月30日地下水位观测数据作为研究的原始资料,计算并研究了1996年11月9日南黄海 M_S 6.1地震前后地下水位系统混沌吸引子的关联维数D₂、二阶熵K₂和最大Lyapunov指数λ₁,并用推广GP法研究了地震前后系统多重分形的广义维数谱D_q。研究结果表明:地下水位系统为混沌系统,系统的自由度在3~16之间;地震过程中系统有降维减熵现象,震前广义维数谱D_q左半边曲线变陡,因而可被看作为强震前的前兆信息。此结果对今后在预报工作中认识地震前兆观测的非线性动力学特征和利用这些特征进行地震预报具有重要的实用意义。     

非线性地震道的混沌反演——Ⅱ.关于Lyapunov指数和吸引子

在本文上篇《非线性地震道的混沌反演--1.理论和数值试验》中讨论了非线性反问题逐次线性化方法及迭代过程的系统特性、递推法和广义线性反演法输出波阻抗序列的特征。本篇参照混沌理论中关于Lyapunov指数、相空间和吸引子的概念,深入研究逐次线性化迭代的状态变化的阶段性及其定量描述.当引用相空间描述系统的演化时,对于随迭代变化的阻尼因子可以发现几种吸引子.最后,总结了非线性地震混沌反演的要点,指出非线性反演迭代的复杂阶段性要川混沌理论来描述,而Lyapunov指数等才是控制迭代过程的实质性参数.     

非线性地震道的混沌反演——Ⅱ.关于Lyapunov指数和吸引子

在本文上篇《非线性地震道的混沌反演——1.理论和数值试验》中讨论了非线性反问题逐次线性化方法及迭代过程的系统特性、递推法和广义线性反演法输出波阻抗序列的特征。本篇参照混沌理论中关于Lyapunov指数、相空间和吸引子的概念,深入研究逐次线性化迭代的状态变化的阶段性及其定量描述.当引用相空间描述系统的演化时,对于随迭代变化的阻尼因子可以发现几种吸引子.最后,总结了非线性地震混沌反演的要点,指出非线性反演迭代的复杂阶段性要川混沌理论来描述,而Lyapunov指数等才是控制迭代过程的实质性参数.     

太阳活动高年上电离层中O+-H+离子过渡高度的特征

本文用日本电离层探测卫星ISS-b的资料,假设F₂层峰顶以上电离层中各类离子随高度呈扩散平衡分布,得到了太阳活动高年（1978年8月-1979年8月）确定顶外电离层电子密度剖面形状的一个重要参数,即O⁺-H⁺离子过渡高度h_T的一些变化特征.指出h_T的日变化特性主要受电离层中O⁺离子的产生与复合作用的控制.太阳活动高年在不同纬度和所有经度区域,平均说来日间h_T为大约1500-2500km变化,而夜间位于800-1400km,冬夜甚至接近中性氢、氧原子的化学平衡高度.过渡高度也表现出明显的纬度关系,在接近±20°的磁赤道地区,h_T基本上不随纬度变化;但在大于±30°磁纬区域h_T随纬度很快增加.义中还就h_T随时间和地磁（或地理）纬度变化的机制作了简要讨论.     

行星际空间系统的低维迹象

利用１９７５年７月至１９７６年７月、１９８５年和１９８７年由行星际闪烁（ＩＰＳ）测量得到的太阳风速度资料，应用非线性动力学技术重构了这些时间序列在相空间的吸引子，求得吸引子的分维数３＜Ｄ＜４，最大Ｌｖａｐｕｎｏｖ指数总为正值．这些结果初步表明，行星际空间可能是一个低维的混沌系统．     

Quantifying the impact of mineralogical heterogeneity on reactive transport modeling of CO2+O2 in-situ leaching of uranium

CO₂+O₂ in-situ leaching(ISL)of sandstonetype uranium ore represents the third generation of solution mining in China.In this study,reactive transport modeling of the interaction between hydrodynamic and geochemical reactions is performed to enable better prediction and regulation of the CO₂+O₂ in-situ leaching process of uranium.Geochemical reactions between mining solutions and rock,and the kinetic uranium dissolution controlled by O₂(aq)and bicarbonate(HCO₃-)are considered in the CO₂+O₂ ISL reactive transport model of a typical sandstone-hosted uranium ore deposit in northern China.The reactive leaching of uranium is most sensitive to the spatial distribution of the mineralogical properties of the uranium deposit.Stochastic geostatistical models are used to represent the uncertainty on the spatial distribution of mineral grades.A Monte Carlo analysis was also performed to simulate the uranium production variability over an entire set of geostatistical realizations.The ISL stochastic simulation performed with the selected geostatistical realizations approximates the uranium production variability well.The simulation results of the ISL reactive transport model show that the extent of the uranium plume is highly dependent on mineralogical heterogeneity.The uncertainty analysis suggests the effect of uranium grade heterogeneity was found to be important to improve the accurate capture of the uncertainty.This study provides guidance for the accurate simulation and dynamic regulation of the CO₂+O₂ leaching process of uranium at the scale of large mining areas.     

火星O2(a1Δg)气辉高光谱分辨辐射传输特性研究

1.27μm波段的氧分子近红外气辉是火星大气最重要的气辉辐射之一,该气辉高光谱分辨辐射传输模型的建立对于研制火星探测载荷,反演火星大气的风场温度场与臭氧浓度,以及研究火星空间物理,有重要的科学价值与工程意义.在研究火星大气O₂(a¹Δ_g)气辉光化学反应模型的基础上,提出了O₂(a¹Δ_g)气辉体辐射率的计算方法,并建立了火星大气气辉辐射传输理论;通过与用于研究火星大气特征的光谱学探测仪(Spectroscopy Spectrograph for the Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars, SPICAM)的实测数据进行对比,验证了所建立的火星O₂(a¹Δ_g)气辉高光谱分辨辐射传输模型的准确性;针对火星与地球大气的O₂(a¹Δ_g)气辉,在体辐射率、自...