北半球近地层典型区CO_2体积分数时空分布及成因

利用GEOS-Chem全球三维大气化学传输模式,分析了北半球近地层CO2体积分数的时空变化特征及其成因。2006—2010年的5 a的模拟结果表明:北半球中纬度近地层CO2体积分数存在着两个高值中心,即亚洲东部和北美东北部。在季节尺度上,亚洲东部CO2体积分数最大值出现在春季,而北美东北区域CO2体积分数最大值出现在冬季;而两个地区的CO2体积分数最低值都出现在夏季。在年际尺度上,两个区域CO2体积分数的年际变率增幅明显高于北半球其它区域,且CO2体积分数高值出现时间的年际差异较大。另外,模拟分析发现北半球森林、农田、草原典型区域,所对应的CO2体积分数具有不同的季节变化特点,它们的CO2季节内变幅依次减小。进一步分析发现3种不同典型区域的CO2体积分数与叶面积指数(LAI)季节变化,具有很好的负相关性。可见陆地生态系统作为碳汇,对近地层CO2体积分数的季节变化具有重要的作用。而温度和降水是影响LAI的最重要的两个气象因子,它们与CO2体积分数季节变化存在内在联系,模拟结果表明北半球大部分陆地近地层CO2体积分数与温度、降水呈现显著的负相关。     

利用对流层污染测量仪研究2002年东亚地区CO总量分布特征

利用TERRA卫星上搭载的对流层污染测量仪(MOPITT)在2002年1～12月的探测数据, 分析了2002年全球大气CO的时空分布特征, 并着重对东亚地区上空的CO柱总量月平均分布及其年变化做了研究, 验证和得出了一些关于CO时空分布的重要结论: CO柱总量在北半球分布高于南半球, 在1月份高于7月份, 南半球春季低纬有几个高值中心; 东亚地区CO柱总量高值区分布在中国东部沿海以及东南亚、日本列岛之间, 位置和强度都逐月变化, 这一点与气象场的季节变化有关; 对多个站点的讨论表明, CO浓度在一年中随季节变化.     

瓦里关山大气二氧化碳浓度变化及地表排放影响的研究

利用非色散红外气体分析方法，在不受人为污染直接影响的瓦里关山进行了大气CO2的连续测量，给出了我国内陆高原大气CO2本底浓度的变化特征，观测表明内陆大气CO2随陆地植被的生长而有明显的日变化及季节的周期变化，其季节变化规律与全球大气CO2本底值的地理分布相一致。瓦里关山大气CO2的年增长率在1993年明显偏低，1994年又有较快的“回升”。地表CO2排放的观测研究还给出了冬季高原草甸土壤的排放特征，测量表明在冬季陆地植被光合作用基本停滞的情况下，土壤CO2的排放率相对增强，其最大排放量可达170 mg/m2·h以上。     

长春近地层空气CO2浓度变化特征的观测与分析

采用便携式CO2浓度分析仪，在长春市气象站对长春近地层空气中二氧化碳浓度进行观测。观测资料表明，长春近地层空气CO2浓度日变化和季节变化明显，夏季CO2浓度表现为夜间明显高于白天，每日CO2浓度高值期为383～441ppm，低值时期为322～342ppm。冬季每日CO2浓度高值期为425～474ppm，低值期为381～397ppm，仍然是白天低于夜间。春、秋两季长春CO2浓度的昼夜变化不象夏天和冬天那么明显。近地层空气CO2浓度季节变化也十分明显，12月前后浓度最高，为400至410ppm左右；7、8月份最低，为360～370ppm左右；春、秋季处于两者之间。均在390ppm上下。其变化与化石燃料燃烧和植被光合作用有关。     

郑州城区大气CO2浓度变化特征及影响因素分析

郑州城区大气CO2浓度日变化比较强烈,变化幅度在26.24～64.34μmol.mol-1,全天最低值出现在15时前后,最高值则出现在夜间至清晨。从季节来看,夏、秋两季的日变化幅度比冬、春两季的大。其中,1月份平均浓度达到最高,为455.80μmol.mol-1;7月份平均浓度则最低,为369.25μmol.mol-1。影响郑州城区大气CO2浓度变化的原因是人为取暖活动及植被的季节变化,另外一些气象因素也对CO2浓度有一定的影响。     

北半球500毫巴月平均环流特征及演变规律的研究——超长波

本文是作者研究近10年大气环流特征的第二部分。应用1951—1960年北半球500毫巴月平均图,用谐波分析方法计算了历年逐月55°N及35°N上波数1到4(第1到第4)波的振幅及位相角。由此分析了大气环流的季节变化。主要结果如下: 1.第1波及第3波的振幅均有明显的年变程,但趋势彼此相反。另外,第1波或第3波振幅本身在55°N及35°N年变程也相反。第2波振幅年变程不明显。 2.各波的位相角亦有明显而规则的年变程,只有55°N第2波的位相角季节变化不大。 3.从逐年波谱及位相来看,大气环流的季节变化各年虽有不同,但季节的趋势却是每年都一致的。 4.过渡季节的波谱与冬夏截然不同。因此一年可分为4个自然天气季节,但每年季节早晚、长短及特征均有一定差异。 5.北半球超长波特征与我国天气有密切关系,这可以从一些例子来说明,如1954年7月与1959年7月,1957年2月与1960年2月。     

郑州城区大气CO2浓度变化特征及影响因素分析

郑州城区大气CO2浓度日变化比较强烈,变化幅度在26.24 ～ 64.34 μmol·mol-1,全天最低值出现在15时前后,最高值则出现在夜间至清晨.从季节来看,夏、秋两季的日变化幅度比冬、春两季的大.其中,1月份平均浓度达到最高,为455.80 μmol·mol-1;7月份平均浓度则最低,为369.25 μmol·mol-1.影响郑州城区大气CO2浓度变化的原因是人为取暖活动及植被的季节变化,另外一些气象因素也对CO2浓度有一定的影响.     

500hPa月平均高度相关的地理分布及其季节变化

本文分析了北半球３４年月平均５００ｈＰａ高度异常的月－月相关特征。结果表明，北半球高度异常的总体相关是大于零的，在副热带相关系数可达０．３以上，在中高纬度约为０．０－０．２，亚洲和北美地区中高纬的环流异常相关还显示出明显的季节变化特征，在冬夏季有最强的相关，春秋季相关最弱。     

北半球500hPa多年平均高度场的球函数谱结构

对北半球500hPa月平均高度场的热带部分作了合理的资料插补，用所得资料求得了北半球500hPa逐年1、7月高度场的球函数系数。据此对北半球1、7月多年平均高度场的球函数谱结构作了分析。结果表明，它们具有低维低阶特点，基本环流特征及季节变化可以由约20个球函数分量得到描述。     

阿克达拉大气本底站CO质量浓度变化特征分析

采用阿克达拉大气本底站2012年1月1日—2017年12月31日1 min观测1次的CO资料,统计分析CO质量浓度在日内、日际、月际、季节和年际时间尺度下的变化特征,结果表明：阿克达拉日内、日际、月际、季节与年际时间尺度下的CO质量浓度变化波动均较为剧烈;年平均CO质量浓度在6年内整体呈逐年减小趋势;季节变化呈现冬季大、其他季节小的特征,各季节CO平均质量浓度从大到小排序为后冬、前冬、春季、秋季、夏季;月平均CO质量浓度呈“U”型变化特征,峰值在1月、谷值在6月, 6—9月在底部波动变化;日平均CO质量浓度变化大致呈“U”型,峰值在1月17日、谷值在6月18日;CO质量浓度四季日变化特征均为单谷型,每天14时之前波动不大,15时后迅速减小,17时达到谷值,之后又迅速增大,19时后相对平稳,四季日CO质量浓度逐时平均从大到小排序为后冬、前冬、春季、夏季与秋季。     

半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究

静态箱—气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明，内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源，和CH4的汇。在植物生长不同季节，草原生态系统排放／吸收温室气体CO2、CH4和N2O的日变化形式各有不同，其中在植物生长旺季日变化形式最具特征。三种温室气体的季节排放／吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融期和降雨较为集中时期。对所有草原植物生长季节，CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值，夜间出现排放高值。较高的温度有利于CO2排放，地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低。影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤台水量和供氧状况，日温变化则主要影响日变化强度。吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关，相关系数均在0．4-0．6之间。自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低，同时使N2O和CH4年度排放／吸收量减少和CO2年度排放量增加。     

CO2浓度增加对我国气候变化趋势的影响

本文通过分析较为均匀地散布在我国不同气候区域内的42个测站1881－1980年间气温、降水序列指出，过去一百年中，我国年平均气温第一主成分的长期趋势与北半球年平均气温长期趋势十分一致。按照过去一百年中我国各地气温变化长期趋势与北半球平均气温长期趋势的相互对比关系推算,在全球CO2浓度加倍时，我国大部分地区的年平均气温可望升高5℃以上。对热量平衡方程和温度、湿度经验关系的分析还表明，平均气温每升高1℃，我国华北、西北地区的蒸发量将增加10％以上。因此，CO2浓度的增加，势必将使我国干旱、半干旱地区的缺水状况更趋严重。     

全球温室效应——经济上的影响和政策上要考虑的问题

虽然目前有关因大气中CO_2和痕量气体的累积而引起所谓“温室效应”的论据尚不充足,但人们对这一问题正日益关注。大多数科学家似乎同意现在每年燃烧矿物燃料释放的碳量约为50—52亿吨,热带土地使用的变化是至少4—16亿吨碳的净来源(森林砍伐占3—13亿吨,土地有机质的减少占1—3亿吨)。可能有1亿吨碳是从石灰窑内释放的,0—1亿吨是因非热带生态系统中土地使用的变化释放的。这表明每年碳的排放总量可能达55—70亿吨。结果,大气中的CO_2浓度已从前工业期(约1750年)的280 ppmv(百万分体积比)按指数增加到1958年的约315 ppmv和1985年的约346 ppmv。一个有关碳释放量上限的构想提出,到下个世纪中叶CO_2浓度可能达到前工业期水平的2倍,而一个有关     

北京市两种主要温室气体浓度的日变化

通过对北京地区CH4和CO2浓度日变化将近一年的连续监测和数据分析,发现它们日变化从总体上来看具有较强的规律性,CO2的日变化有明显的双峰结构,而CH4则是单峰的结构。化石燃料的燃烧,对CO2日变化峰值出现的时间有着明显的影响,且CH4和CO2的日变化具有较好的相关性。源汇强度的变化和昼夜气象因素的周期变化,是两种温室气体形成稳定日变化形式的主要因子。     

青藏高原及铁路沿线地表温度变化趋势预测

青藏高原及其铁路沿线各站的年地表温度具有很好的互相关性,特别是各站10年滑动平均温度互相关系数达到0．92,以此建立了1961-2003年青藏铁路沿线平均地表温度序列。研究表明：青藏高原地表温度的升高是明显的,40年来升高1．1～1．5℃,其升温率为0．44℃／10a。大气CO2浓度的增加有利于青藏高原地表温度的升高,而太阳黑子周期长度（SCL）的变长则起相反作用。地表温度对人气CO2浓度和SCL的最好响应约滞后10年。若根据SCL的变化和IPCC第三次评估报告给出的新的温室气体排放情景SRES-B1预测,目前青藏高原地表温度的升温到2010年前后达到最强,此后可能会出现一个明显的降温过程,到2030年前后可能低于20世纪70～90年代的平均值。新一轮的升温开始于2040年代。若综合考虑CO2和SCL两者的共同影响预测,未来50年平均最低、最高和年地表温度与1971-2000年的平均比较,分别升高0．2,1．0和0．6℃。     

大气中一氧化碳浓度变化的模拟研究

应用全球二维大气化学模式,模拟了CO、CH4和OH自由基等成分自工业革命到2020年的长期变化.模拟的全球CO平均体积分数在1840年、1991年和2020年分别为27×10-6、76×10-6和105×10-6.从1840到1991年,OH自由基数浓度从7.17×105个分子/cm3下降到5.79×105个分子/cm3,降低了19%.模拟的CH4长期变化与冰芯资料相符.模拟的20世纪80年代CO体积分数年增长率为1.03%～1.06%.大气中CO在20世纪90年代前是增长的,而到90年代初观测到CO体积分数突然下降.应用二维大气化学模式对此原因进行了模拟研究,结果表明,CO排放源的减少是CO体积分数下降的主要因子,平流层臭氧减少是另一个重要因子.尽管CO排放源的减少对大气CH4增长率的变化有较大影响,而CH4排放源减少对CO体积分数变化却几乎没有影响.     

冠层CO2分布廊线的农业气象数值模拟研究

本文将农田微气象模式与冬小麦冠层光合模式进行耦合，建立了一个具有较强机理的冬小麦冠层CO2分布廓线模式，冠层光合模式中考虑了气孔对叶片光合的调节作用，具有明确的生物学意义，实测资料验证表明，模式可以较准确地模拟拔节期冬小麦冠层CO2分布状况，平均相对误差为6．47％，数值分析表明：当冬小麦冠层风速为1m/s时，CO2廓线弯曲最为明显，随着风速加大，CO2廓线弯曲程度变小，CO2浓度升高后风速对廓线影响的基本规律没有发生改变，但是冠层中CO2浓度差将进一步加大。     

新书架上

《(利用气象卫星资料确定北半球云层特点)》1981。本专著综合了五年来利用气象卫星观测北半球云层所得数据资料的处理结果,分析了冬季和夏季的总云量以及各种云的季节分布特点。作者研究了北半球大型天气过程中云量的分布及其特性。主要内容有:(1)云量分布的研究现状,(2)利用卫星资料计算云量多年分布,(3)根据卫星资料确定的北半球高空总云量的特点,(4)北半球高空云的形成特点。     

MOPITT观测的CO分布规律及与瓦里关地面观测结果的比较

利用TERRA/MOPITT仪器测量的2000年3月—2004年5月的CO数据,分析了CO的时空分布特征及其变化趋势,并且与美国国家海洋大气管理局气候监测与诊断实验室(CMDL/NOAA)在瓦里关站的CO观测结果进行比较和验证。结果表明:CO的高值区在北半球主要位于东亚、西欧和北美,而在南半球主要位于非洲中西部和南美洲的赤道地区;CO的分布随季节变化显著,春季北半球的CO浓度最高,而秋季南半球的CO浓度偏高;东亚的CO高值区主要是位于中国东部沿海地区和日本列岛一带。对于北京和瓦里关CO的趋势分析明表:这两个地区的CO浓度在这4年内都是呈上升趋势。结合CMDL的观测资料与卫星观测结果进行比较和检验发现,瓦里关站卫星观测结果和CMDL的结果在时间序列的变化趋势一致,卫星柱总量的观测数据和CMDL数据的相关性非常好。     

温室效应与气候变化对农业影响研究概况

温室效应及其引起的气候变化,对于农业生产、能源结构、沿海建设和商业贸易等各个领域都有直接或间接的影响,并波及到社会的经济和政治,已越来越受到世界各国的重视。观测表明,工业革命前大气中的CO_2浓度约为275ppmv,目前比工业革命前增加了70ppmv,据预测,到2030年,大气中CO_2的浓度可达600ppmv,除CO_2外的其他温室气体,如氧化二氮、甲烷、氟里昂和臭氧,它们在大气中的浓度增加更快,把它们的温室效应换算为相当