大气臭氧层概述

大气臭氧层的问题越来越引起人们的注意。目前,由于在平流层的飞行增多,大量化肥与冷冻剂的应用,以及原子弹爆炸等等,使大气臭氧层的含量可能减少,从而引起一系列的严重后果。例如它将引起平流层和地面紫外辐射的变化,引起大气温度场结构的变化,影响到全球的气候。如果地面受太阳紫外辐射增多,还可能引起一些生物学效应,例如皮癌增多,以致有人甚至想利用臭氧层作为“气象武器”用于战争。下面介绍大气臭氧层的基本情况,以及国外最近的研究成果。     

中国北京地区大气臭氧层的基本状态及其与气象要素的相关分析

本文第一次分析研究并给出了中国北京地区大气臭氧层的基本状态:它的总含量、空间分布和时间变化特征;以及这些变化和大气环流及某些气象要素之间可能存在的相关.     

臭氧耗损的生态效应

臭氧是地球大气中一种痕量气体,它在大气中的体积百分比为０．０００１,近地面的浓度为０．０４×１０－６;同时也是一种重要的温室气体。大气中的臭氧主要存在于１０～１５ｋｍ厚度范围的大气层中,其最大浓度出现在２０～２５ｋｍ的平流层中,呈连续分布,形成臭氧层...     

赴加拿大学习汇报

随着环境污染问题的发展，人们已经认识到大气气溶胶自身的污染特性与其物理化学性质以及大气中的非均相化学反应都有密切关系。气溶胶还和其他的环境问题如臭氧层的破坏、酸雨的形成、烟雾事件的发生也有     

黑河市紫外线观测及分析

1引言紫外线是指太阳辐射中波长在200￣400nm的辐射,按照其波长的不同,可划分成UV-A(315￣400nm)、UV-B(280-315nm)和UV-C(280nm以下)3个波段。由于大气臭氧层对UV-A的吸收很少,所以UV-A辐射量的变化基本上同臭氧层的变化没有关系;而UV-C则同UV-A完全相反,它几乎完全被臭氧层所     

臭氧空洞新解

臭氧空洞新解南极臭氧层空洞扩大的原因是多方面的，除了人们熟知的工业产生的化学物质氟利昂的作用之外，还与南极的地磁活动和极地大气的涡旋现象密切有关．这是阿根廷学者们最近提出的看法。阿根廷南极研究所与国家气象局和一些外国研究机构合作，多年来对南极臭氧层进...     

美国主要气象科研业务机构简介（Ⅱ）

气候监测与诊断实验室是美国国家海洋大气局(NOAA)海洋大气研究司(OAR)所属专业研究实验室之一，位于美国科罗拉多州。该实验室主要观测和研究对象是影响大气辐射场、全球变化的大气要素，比如温室气体、气溶胶、导致全球臭氧层衰减的大气成分等。现有工作人员近90名，其中包括联邦政府雇员50名、大学学26名、访问学若干。     

对流层顶研究回顾

大气急流、飞机颠簸、臭氧层顶等重要物理、化学现象均与对流层顶的位置、强度及其变动密切相关,因此在研究自由大气的气候和大气环流时,作为对流层与平流层过渡层的对流层顶是非常重要的,对流层顶研究已成为当今大气科学的研究热点之一。对近几十年来对流层顶研究领域的有关研究作了简要回顾,主要从对流层顶的分布特征、对流层顶要素变化以及对流层顶与臭氧的关系等几个方面进行综述。在此基础上,总结出对流层顶研究遇到的几个困难。     

"无形杀手"从天降--臭氧层被破坏及其危害

地球"三极"出现臭氧洞 从静止气象卫星发回的大气观测资料告诉人们,人类赖以生存的地球周围环绕着一层厚厚的大气,它是由水汽、氮、氧、二氧化碳、甲烷、臭氧等多种物质组成.在离地面10～50km的平流层中有一臭氧层.大气中氧分子被太阳辐射光化分解后,所产生的氧原子与周围氧分子结合,生成臭氧.从10km高度起臭氧含量逐渐增加,至20～50km高度处臭氧含量达到最大值,再往上其含量逐渐减少,到50km高度其含量就很微少了.臭氧在整个大气中只占极小的一部分,如果将大气中所有的臭氧集中到地表,它只是2～3 mm厚的薄薄一层.你别小看这薄薄的一层气体,却承担着保护人类生存安全的重任.科学家指出,臭氧层能吸收99%以上的紫外线,使地球上的人类和其他生物,不致被强烈的太阳紫外线辐射所伤害,透过来的少量紫外线具有杀菌治病作用,故人们把臭氧层称之为地球的"保护伞".     

紫外线对生物生长发育及生理过程的影响

由于大气臭氧层变薄,太阳紫外辐射增强,强效应紫外辐射对生物的生长发育有抑制作用,使植株矮化,造成生物产量下降。     

北京冬季低层大气O3垂直分布观测结果的研究

给出了2001年2月26～28日在北京市方庄小区用系留气艇观测大气边界层O3垂直分布的结果.结合相关资料,对边界层O3的变化机制进行了初步分析.研究表明,冬季边界层O3主要受边界层气象条件、尤其是逆温层的影响比较大.在逆温层以下O3都维持极低值分布,超过仪器所能观测的最低极限.在逆温层向自由大气过渡的高度区域,O3浓度明显的梯度变化与风速垂直切变有关.观测还表明冬季城市市区大量排放的氮氧化物、水汽参与的化学反应是影响边界层O3变化的重要因素.     

卫星遥感地面紫外辐射的参数化方法

提出了一个从卫星观测推算地面UVB辐射通量密度和红斑生物紫外辐射剂量的新的参数化方法。该方法基于一个简单的模式:大气辐射传输介质被简化成三个等效层:臭氧单独构成的吸收层，空气分子、云和气溶胶粒子组成的散射层，以及地面反射层。地面紫外辐射通量密度和生物紫外辐射剂量可以由臭氧层的等效透过率、散射层和地面的联合反射率计算。臭氧层的等效透过率可由大气臭氧总量计算。散射层和地面的联合反射率可由不存在臭氧吸收的紫外或可见光通道的反射辐射强度测量得到。该反演算法形式简单，只包含很少几个可从卫星测量获得的参数。它通过了一个可靠而相对复杂的基于DISORT的紫外辐射传输模式的检验。在广泛的计算条件下，包括晴天、云天、以及混浊大气，用这个简单算法计算的地面紫外辐射通量密度和红斑生物紫外辐射剂量与精确算法的结果相差无几。另外，还实际运用这个算法利用卫星观测资料反演地面紫外辐射通量密度，与地面实际观测资料做了比较，符合较好。     

云对云中大气臭氧影响因子的分析

应用一个较详细的气相光化学和液相化学耦合的箱体模式, 研究了云层对云中大气臭氧的影响过程。这一过程可分解为三个因子来考虑： 因子Ａ （云的辐射效应）, 由于云的存在改变太阳光辐射通量, 使得对流层光化学反应减弱或增强, 从而降低或增加臭氧浓度; 因子Ｂ（云的吸收效应）, 云层中液态水对大气臭氧及其前体物 （ＮＯｘ、ＮＭＨＣ、自由基等） 的直接吸收作用; 因子Ｃ（云的液相化学效应）, 吸收进入云中的物质发生液相化学反应从而改变大气臭氧浓度。数值研究结果表明： 上述三因子对云中臭氧浓度影响的程度差别很大, 并且与云层的物理结构有密切关系。讨论了云的吸收及液相化学效应影响臭氧浓度的主要原因     

南极大气科学若干问题的研究评述

极地气象是全球大气科学的重要组成部分。南、北极地区作为大气的两大冷源,对全球热量平衡起着重要作用,极地的大气环流对中低纬度地区的天气气候有很大影响,甚至可影响到南北半球大气的热量、动量、水汽和质量交换。有关这方面的研究工作愈来愈受     

CAPPS多箱模式中光化学模式的嵌套与城市大气臭氧数值预报

为解决城市边界层中大气O₃浓度的预报问题，选用一种简明有效的光化学反应方案建立光化学模式, 并与大气平流扩散的箱格预报模型进行了嵌套，从而将大气化学过程引入到城市空气污染数值预报系统 (CAPPS) 中。同时，根据实际需要研究了VOC (Volatile Organic Compounds) 浓度及NO_x源排放量等参数缺测时，根据前期监测浓度采用遗传算法反演未知参数的具体方法。利用2001年9月8~17日在北京舞蹈学院监测的O₃、NO_x资料及相应的气象数据，用改进后的CAPPS模式进行了单箱预报试验。预报试验结果表明，嵌套后的模式对O₃浓度的变化具备一定的预报能力。     

中国区域大气本底站近地面臭氧来源贡献及区域代表性

回顾了关于长距离输送对中国区域本底大气臭氧的影响,以及中国区域大气本底站臭氧变化及其区域代表性两方面的研究进展。来自不同污染源区O₃的长距离输送对中国区域O₃影响的研究结果分歧较大,贡献最显著的源区和受体地区也存在争议;同时,鲜有研究考虑到平流层对对流层的O₃贡献,而这部分贡献在前体物排放很少的本底地区非常重要。中国区域各大气本底观测站分别与其周围一定范围内的区域具有相同的对流层O₃柱浓度最大值月份分布,而对与人体健康密切相关的近地面O₃区域特征的分析尚未深入开展;鉴于研究方法的局限性,也尚未深入揭示形成O₃变化区域特征的复杂成因。基于现有研究进展和不足之处,如何利用全球大气化学-环流模式的示踪模拟结果,定量评估来自全球不同地区的O₃对中国本底大气O₃的影响,并进一步评估中国区域6个大气本底站近地面O₃季节变化的区域代表性,是亟待解决的科学问题。     

Comparative analysis of sodar and ozone profile measurements in a complex structured boundary layer and implications for mixing height estimation

Profile data from simultaneous sodar and tethered balloon measurements have been analyzed with respect to the complex structure of the atmospheric boundary layer in the Upper Rhine Valley. Special attention was focused on ozone concentration profiles measured with a novel lightweight ozone sensor at the balloon. In general, good agreement was found between the signature of the ozone concentration profiles and special features of the backscattered sound intensity profiles. This allows reliable estimation of the mixing height from the sodar data even in a complex stable ABL, except for very shallow mixing layers (below about 75 m), which could not be detected by the sodar.     

极地大气科学与全球变化研究进展

南极和北极是地球上的气候敏感地区, 也是多个国际科学计划研究全球气候变化的关键地区。极地大气科学考察与研究是极地科学研究的重要组成部分。中国气象科学研究院的极地大气科学考察与研究始于20世纪80年代, 25年来有较大进展。中国气象科学研究院参加了我国组织的23次南极考察、2次北冰洋考察和3次北极考察; 承担了南极长城站和中山站、北极黄河站气象业务建设和维持, 以及中-澳合作南极冰盖3个无人自动气象站工作; 进行了常规地面气象、Brewer大气臭氧、近地面物理、冰雪和大气化学等观测, 获得了较为系统的极地大气环境资料。开展了有关极地大气科学与全球变化的研究, 在极地天气气候特征及气候变化时空多样性、极地海冰变化和南极海冰涛动、极地近地面物理特征和海-冰-气相互作用、中山站臭氧变化特征及南极臭氧洞和大气化学、气候代用资料获取和古气候环境以及极地大气环境变化对东亚环流和中国天气气候影响等方面的研究取得了新进展。中国极地大气科学正积极通过多学科交叉、走国际合作道路, 努力提高对极地在全球变化中作用的认识水平, 并积极探索极地变化对我国气候、环境的影响。     

中层大气臭氧的全日盘掩日测量

本文研究了日盘张角对掩日测量的影响,引进了日盘光辐射空间变化特性这一先验信息,提出了从全日盘掩日测量反演中层大气臭氧含量的新方法.数值模拟试验指出,这一方法可以满意地给出25—65km高度范围内大气臭氧的垂直分布。当测量吸收比的均方根噪声为0.01时,其反演误差小于10％.利用这一方法,可以大大简化探测系统、降低测量对遥感平台的要求.     

大气臭氧不同量纲之间的转换

在不同领域和不同研究目的中,大气臭氧会用数密度、体积混合比、质量浓度和柱量等不同物理量表示。由于这些不同量纲的臭氧量的同时存在,对大气臭氧的使用和相互比较造成混乱和不便。基于气体状态方程,推导了大气臭氧不同量纲之间的转换关系,并提出了臭氧数密度廓线与臭氧柱量廓线的相互转换模型。实际应用表明,IUP（Institute of Environmental Physics）气象库提供的数密度和体积混合比转换差异在10%以内,转换精度受温度和气压影响。以激光雷达臭氧数据验证SBUS（Solar Backscatter Ultraviolet Sounder）臭氧数据时发现,最大偏差达20%,且第8、9、11层具有较高的一致性。利用UGAMP（UK Universities Global Atmospheric Modelling Programme）库中臭氧数据与SCIA-O3 (SCIAMACHY O3) 产品比较发现,15-45km之间平均偏差在10%以内。