大气中H_2O、CO_2和O_3的重叠吸收对CO_2辐射效应的影响

本文研究了大气中 H_2O、CO_2和 O_3吸收带对因 CO_2增加一倍所引起的辐射收支扰动的重叠影响。这种影响与大气中的各种气体量以及吸收带的强度有关。我们用吸收带的窄谱带表达式研究了与气体含量的变化有关的这种影响。这个谱带表达式能考虑吸收带结构,从而说明吸收气体频谱特征的相关。据发现,H_2O 和 O_3的存在对 CO_2所引起的平流层中太阳辐射和热辐射扰动的影响都是比较小的。然而,在对流层和地面,这种重叠影响似乎是十分重要的,并且改变了 CO_2引起的辐射能量扰动的垂直分布。例如,在红外区,这个影响是减小了 CO_2放射辐射的效率,同时加强由于 CO_2增加所引起的从平流层来的向下热通量在对流层的吸收。各种气体的重叠吸收的净效果是使由于 CO_2增加而引起的对流层的加热变大和使引起的地面加热减小。我们也发现,由于大气中 H_2O的变化,重叠吸收影响有很强的季节和纬度变化。     

为预报植物、群落和生态系统对二氧化碳浓度响应的模拟要求

大气CO_2升高的一个重要的直接效应是促进植物生长。为了了解和预报自然物种及生态系统对CO_2增加的响应,需要有新的或修正的模式方法。由于在未来100年内,大气中CO_2将增加1倍,有效的模式将成为预报响应(如生产率的变化,植物群落组成的变化及分离的碳含量的变化)的重要手段。作为研究CO_2对植被直接影响的综合计划的一部分,对模拟植物和生态系统响应的要求进行了讨讨,主要的要求是(a)一种模式的复杂程度要与一般的生态知识相适应,主要是CO_2响应函数的处理;(b)建立预报植物、群落和生态系统对CO_2响应的模式;(c)评价由CO_2决定的模式参数的敏感性和不确定性,次要的要求是建立评价模式所需的资料条件的框架。     

影响青藏高原植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用

利用一陆面过程模式,初步模拟研究了青藏高原夏季风盛行期植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用。结果表明,气候以及大气CO2浓度变化对青藏高原地区的植被生理过程有较明显的影响,高温、高温和高CO2浓度将加强高原植被的光合作用和呼吸作用,有利于植被生长。高原植被也可通过生理过程,产生净CO2呼收,降低大气CO2含量,起到调整温室效应的作用,从而影响全球气候变化;当气温升高、大气CO2增加时,这种作用更加有效。青藏高原地区大气CO2浓度加倍,对高原地区气候的直接影响不明显。植被的存在也会影响区域气候变化,并可通过改变高原热源,进而影响高原及其周边地区气候变化。文中还归纳出了植被生理与气候相互作用的简单概念模型。     

谈谈CO_2的变化

大气中CO_2的容积含量一般为0.03％,即320PPm。从本世纪以来浓度已有了增加并在继续增加,增加速率还有增长的趋势,大气CO_2含量的增加主要是由于矿物燃料使用量增加(研究表明,大气中CO_2含量的增加大约相当于矿物燃料燃烧时放出的CO_2的50％),人类活动的增加和更多的开发利用也增加了CO_2的释放。     

大气中二氧化碳浓度的测量

一、引言许多气体对大气形成所谓的温室效应,二氧化碳是其中最重要的一个,其他还有H_2O、CH_4、N_2O、O_2、CO等。CO_2在12—18微米波段吸收很强,拦截了原会直接散失到太空去的地球辐射。这些气体的温室效应的总和使地球地面温度比行星辐射温度高出大约35°K,这对于生物生存是至关紧要的。四十多年前卡伦德(Callendar)提出,大气中CO_2浓度在增大,这可能是当时观测到北半球增温的原因。普拉斯(Plass)1956年计算得到,如果大气中CO_2浓度增加一倍,平均地面温度会增加3.6℃。大气CO_2的测量五十年代末还不充分,从1957年     

影响青藏高原植被生理过程与大气C02浓度及气候变化的相互作用

利用一陆面过程模式,初步模拟研究了青藏高原夏季风盛行期植被生理过程与大气CO2浓度及气候变化的相互作用.结果表明,气候以及大气CO2浓度变化对青藏高原地区的植被生理过程有较明显的影响,高温、高湿和高CO2浓度将加强高原植被的光合作用和呼吸作用,有利于植被生长.高原植被也可通过生理过程,产生净C02吸收,降低大气C02含量,起到调整温室效应的作用,从而影响全球气候变化;当气温升高、大气C02增加时,这种作用更加有效.青藏高原地区大气C02浓度加倍,对高原地区气候的直接影响不明显.植被的存在也会影响区域气候变化,并可通过改变高原热源,进而影响高原及其周边地区气候变化.文中还归纳出了植被生理与气候相互作用的简单概念模型.     

二氧化碳——气候影响问题

二氧化碳遍及整个地球系统.它不是被动地存在于地球系统中,而是作为海洋、大气和生物圈中碳循环的中介物质.从CO_2的循环特点方面可以看出,海洋和生物圈中的CO_2的交换是基本平衡的,而人类燃烧矿物燃料却使大气中CO_2含量持续增加.根据美国的两个观测记录最长的测站(在夏威夷群岛)资料可见,自1958年以来,CO_2增加了10%以上.据研究指出,在工业革命前,CO_2的含量是270-290ppm,现在达340ppm,估计到二十一世纪中期将上升到600ppm. 按CO_2变化量的估计值推断的全球性增     

大气中CO_2增加的严重后果

美国海洋大气局发表了一篇关于大气中二氧化碳(CO_2)增加将会带来什么后果的综合报告.这篇报告是为美国环境科学情报中心提供的.报告指出:1850年以来,大气中CO_2的含量增加了8-27%(以工业时代以前的CO_2含量的估算为准);1958年以来增长了5%.但上述CO_2的增加对     

生物圈变化与气候

近百年来全球气候变化的总趋势是地面气温逐渐变暖*[1],虽然40—60年代有一些小的波动。一般认为当代气侯变暖的主要原因是大气中CO_2及其它温室气体的增加。而CO_2的增加,又主要是由于人类进入工业化社会后煤、石油等矿物燃料的燃烧所造成的。然而也有不同的看法,Woodwell[2]详细讨论了生物圈变化的极重要的潜在作用,他认为到上世纪末采伐森林和扩大耕地已经成为大气中CO_2的第二种来源,它在数量上和迄今由于使用地下燃料所造成的CO_2源相当,因此应该重新评价现有CO_2的循环模式。图1是Robock[3]1985年给出的包括植被在内的气侯反馈图,植被通过与大气成份、反射率、蒸散等过程的反馈而与气候相互作用。因此必须高度重视研究生物地球化学过程和物理过程及其对气候的影响,还必须研究人类活动对这些过程的干扰。本文将分四个问题对此进行简单介绍和评述。     

西北地区MODIS/NDVI与MODIS/EVI对比分析

为了了解西北地区MODIS/NDVI和MODS/EVI 2种植被指数的特点,利用2003年植被生长期TERRA/MODIS资料和西北地区植被类型数据,分析了西北地区MODIS/NDVI和MODIS/EVI空间分布特征和不同类型植被随时间变化特征,比较了大气订正对NDVI和EVI的影响。结果表明:NDVI和EVI空间分布格局一致,与降水空间分布形式比较一致。NDVI与EVI值的差异随着植被覆盖度的增加而增大。不同类型植被NDVI和EVI变化特征一致。大气对NDVI和EVI的影响较大,大气订正前许多地区NDVI值小于EVI值。大气订正使NDVI增大,EVI减小,大气订正后NDVI值普遍大于EVI值。通过对大气气溶胶粒子较多地区的NDVI和EVI值的对比分析,EVI具有较好的抗大气气溶胶的作用。     

冰期气候的数值模拟

应用CLIMAP重建的18000年以前的地表条件,作者用大气所两层大气环流模式模拟了冰极盛期7月份的气候。结果表明:全球气温明显低于模拟的现在7月份的气温,降水和总云量减少了,海平面气压升高了,而这些变化尤其是气温的变化以北半球高纬陆地区域和南极区为甚;CO_2含量改变到现代值以后,引起的气候反响很小,说明必须用联合模式来研究。作者还指出,冰期边条件引起的气候反响与CO_2含量加倍引起的气候反响有某种一致,这对我们理解气候系统如何响应外界的强迫是一个启发。     

ENSO与火山活动的共同作用对大气CO_2浓度年际变化的影响

利用Mauna Loa和南极站点月均观测大气CO_2和δ~(13)C资料分析了大气CO_2浓度的年际变化特征,发现大气CO_2浓度年际变化与ENSO呈正相关而与火山喷发指数呈负相关。大规模火山喷发能够降低强ENSO对大气CO_2浓度的年际变化的影响,不仅与喷发强度有关,还与持续作用时间有关。ENSO与火山喷发共同影响大气CO_2浓度年际变化,而分析期间内的El Chichon和Pinatubo喷发后大气CO_2和δ~(13)C年际变化的差异则受ENSO和火山喷发的强度以及两者的相对起始时间的影响。δ~(13)C分析结合Keeling Plot计算表明,ENSO对大气CO_2浓度年际变化的影响主要通过影响陆地生态系统生产量的变化,而火山喷发对其影响则通过因温度降低和海洋施肥效应所引起的海洋吸收增加。     

黄河源高寒湿地-大气间水热和碳交换通量日变化特征的观测分析

黄河源区高寒湿地-大气间的水分和热量及碳交换过程是影响青藏高原气候变化的主要因素之一。本文从2013年7月16日至10月19日期间黄河源区麻多湿地下垫面湍流通量涡动相关系统和气象站观测资料中,每月选取3~4天晴天条件下的观测数据,分析了黄河源麻多湿地-大气间感热通量、潜热通量和CO_2通量的日变化特征,并探讨了近地面能量平衡闭合度。结果表明:黄河源高寒湿地下垫面潜热通量和感热通量有日变化过程,日出后水分和热量交换通量逐渐增高,峰值均出现在12:00—16:00(北京时,下同)。在2013年夏季,黄河源湿地下垫面感热通量的最高值出现在9月15:30,达到了150.0 W·m~(-2),潜热通量的最高值出现在7月16:00,达到了300.0 W·m~(-2)。黄河源高寒湿地生态系统的能量消耗主要以潜热为主,近地面能量的闭合度较差,达到了48.8%。湿地净生态系统的CO_2交换通量日变化特征呈"U"型曲线,在整个植被生长季节的日变化过程中,日出后湿地系统吸收大气中的CO_2,净生态系统CO_2交换量NEE(Net Ecosystem Exchange)为负,中午达负极值,极值为-0.55 mg·m~(-2)·s~(-1),出现在7月21日12:30;夜间下垫面释放CO_2,NEE为正。进一步分析结果表明:CO_2交换通量的变化动态范围受空气温度、太阳辐射和植被冠层的影响明显。     

对“青藏高原夏季晴天的大气热辐射”一文的补充说明

作者之一在研究了1979年夏季青藏高原晴天大气热辐射的观测结果后曾撰文指出:青藏高原夜间大气视发射率的测量值和根据水汽、CO_2和O_3的发射率计算得出的理论值符合得很好,而在白天,测量值则比理论值系统偏高,偏高值伴有明显日变化:早晚低,中午高(原文图4)。中午前后测量值平均要比理论值高15％,相当于42瓦/米~2(0.06卡/厘米~2·分)。根据上述结果,作者在该文最后指出:“在青藏高原的夏季,大气中除水汽、CO_2和O_3     

淮河流域南部丘陵森林地区土壤-植被-大气相互作用:长期野外试验观测的初步分析（英文）

本文简要介绍了包括三部分观测的安徽淮南长期野外试验观测站,特别是土壤-植被-大气的集中观测,对小塔运行前三个月(2018年6月至8月)的数据,并结合同一时段大塔获得的数据,进行了初步分析.结果表明这些资料有合理的变化特征,日变化和夏季值特征显著,各月份间气象变化有明显差异.土壤水分和温度受降雨影响,在不同的下垫面条件下表现出不同的变化.土壤CO_2日平均浓度在2 cm和10 cm处分别为1726和4481 ppm.2018年夏季土壤CO_2浓度随土壤体积含水量的变化而变化,但与土壤温度呈弱相关.     

CO2激光辐射谱线的大气衰减特性

我们于1986年8月在成都市实地测量了CO_2激光辐射00°l—10°0和00°1—02°0振动带内40条谱线在大气中的衰减。文中给出了各谱线衰减系数的一般值并描述了衰减特征。在八月份成都地区的特定条件下,水蒸汽的吸收和气溶胶粒子的吸收与散射构成了衰减的主要部分。测得的各谱线的衰减系数可为CO_2激光的大气应用提供有益的参考。     

植物未必能抑制温室增暖

植物和土壤是CO_2的源还是库,对推断当前大气中CO_2的增高和下个世纪温室增暖潜力是一个争论的焦点.根据过去推断未来,Adams等人提出,冰河末期地球生物圈中所含的碳比现在明显地少.这是基于对冰河末期地面植被分布极值与现在植被分布图比较的分析所得出的最佳估计.碳的贮存量的增加是由于冰河期的冰覆盖地区森林     

大气化学及其气象和环境效应

大气是不同气体和颗粒成分组成的混合物,组成相对稳定的大气化学系统。在该系统中某些成分的含量,如N_2,O_2和惰性气体等是相对稳定的;大多数成分如H_2O,CO_2,CO,硫化合物,O_3,NO_x,有机物和颗粒物质等随时空有很大变化。现有的技术尚不能定量测量多种大气痕量物质。所有这些成分,不管它们的含量是否相对稳定,在     

大气中CO_2含量增长后的温室效应对我国未来农业生产的可能影响

大气中CO_2含量升高引起的气候变化是目前人们十分关注的问题,地球变暖是不少科学家的共同看法.本文根据赵宗慈估算的CO_2含量增加1倍时对我国气候的可能影响,分析了这种变化对农业热量资源及农业生产的可能影响.结果表明:积温将增加无霜期延长,种植界线向北推移,对我国粮食产量的影响区域间差异较大,三北地区为增产趋势,华南为减产趋势.     

地表面物理过程与生物地球化学过程耦合反馈机理的模拟研究

利用大气—植被相互作用模式（AVIM）研究地表面物理过程与生物地球化学过程耦合的机理和实现方法,其基础是植物与非生物环境之间物质和能量交换等物理过程影响植物的生理生长过程,使得植被宏观形态和相应的地表的动力学参数上发生显著变化,又反过来作用于植被与大气、土壤之间的物理交换过程。这种气候与生物圈双向反馈过程是在季节和年际时间尺度上的主要相互作用机理。应用AVIM于内蒙古半干旱草原,模拟了在大气状况强迫下,草原生态系统初级生产力,植被与大气之间CO2、潜热和感热的交换,揭示了地表物理和生物学过程耦合反馈机理。