乌兰察布地区一次大范围沙尘天气过程分析

运用常规气象观测资料,从天气环流形势的演变过程及有关物理量变化状况,对2010年3月19—20日发生在乌兰察布地区沙尘天气过程做了客观分析。分析结果表明：造成这次沙尘天气过程的主要影响天气系统是蒙古气旋和地面冷锋。蒙古气旋后部西北强冷空气侵入为起源于蒙古国西南部以及内蒙古西中部周边沙尘的输送提供了动力条件;地面冷锋过境使该地区温度梯度增大,空气对流上升加剧,为上游输送而来的尘土、沙石卷入空中浮悬提供了抬升条件。两者共同作用促使沙尘天气过程持续时间长、范围广,并伴有扬沙和沙尘暴出现。     

北京地区两次沙尘(暴)天气过程对比分析

通过对 2 0 0 0年 4月 6日和 4月 9日北京地区两次沙尘 (暴 )天气过程的对比分析认为 :蒙古气旋型和不伴有气旋的西北槽型所造成的北京沙尘天气的严重程度不同 ;沙源地区中低层较强上升运动的主要作用是将当地沙尘垂直输送到空中 ,然后在70 0hPa较强西北气流的引导下将卷起的沙尘水平输送到下游地区 ;不稳定层结又加强了沙尘天气 ;沙尘暴区上空z 螺旋度分布的特征是高层为负值 ,低层为正值 ,对流层中低层螺旋度正的大值区与卫星云图显示的沙尘暴区具有较好的一致性 ,对沙尘暴的预报有一定的指示意义     

2021年和2022年春季中国北方地区沙尘气象因素和沙源地条件异同

2021年春季中国北方地区共出现了4次沙尘暴或强沙尘暴,2022年同期仅出现1次沙尘暴。基于2015—2022年空气质量和多源气象数据,利用Lamb-Jenkinson分型法与Mann-Whitney U检验法开展了2021年和2022年春季沙尘源地条件和气象因素异同分析,得到以下结论:中国北方沙尘天气多发型分为NW-N型(气旋型)和E-NE型(高压型),NW-N型造成的PM₁₀极值更高、高浓度范围更广。气象因素而言,2022年春季有利于沙尘的天气型活动更频繁,与2021年春季沙尘日PM₁₀浓度差异主要集中在NW-N型,两段时期NW-N型活动频数、气旋强度接近,有利于沙尘天气的动力抬升条件接近。从沙源地条件而言,2021年前冬蒙古沙源地土壤温度“前冷后暖”导致融雪等水量峰值早至,加之大面积降水负距平且3月蒙古沙源地气旋偏强,干燥、稀松的沙源致使春季沙尘多发;2022年前冬蒙古沙源地土壤气温“前暖后冷”导致融雪期等水量、土壤含水量峰值晚至,深厚湿润的土壤条件不利于起沙。故蒙古沙源地条件差异是两个时期沙尘差异显著的主要原因。     

冷锋型和蒙古气旋型沙尘暴过程若干统计特征的对比分析

利用气象观测资料对2001-2010年共184次影响我国北方冷锋型和蒙古气旋型沙尘暴过程进行了对比分析.结果表明,近10年我国沙尘天气呈波动减少趋势,2001年最多,之后逐渐减少,2010年又略有增加趋势;冷锋型沙尘天气过程次数多于蒙古气旋型,分别占总次数的60％和40％,与1957-1996年相关研究相比,近10年蒙古气旋型沙尘天气过程有明显的增多趋势;两类过程基本上持续1～3天,其中,蒙古气旋型平均持续1.68天,略长于冷锋型(1.54天);表征冷锋强度的地面冷高压最大强度出现在1月,而蒙古气旋中心气压最低出现在4月;两类天气系统导致的沙尘天气过程中,绝大部分为沙尘暴过程,且分别占总次数的75％和92％,黑风暴分别占9％和19％,表明蒙古气旋型沙尘天气过程更强;两类过程中,最大风速基本在12～20m· s-1之间(占80％),且蒙古气旋型的最大风速波动小于冷锋型;冷锋型多向东和东南方向移动,且以西北-东南向为主,影响新疆、西北、华北及华东地区,蒙古气旋型则向东、东偏南和东偏北方向移动,且以向东移动为主,主要影响西北、华北及东北地区,影响范围小于冷锋型.     

2002年沙尘暴发生特点、原因及2003年春季沙尘天气展望

1　 2 0 0 2年沙尘暴发生情况2 0 0 2年 ,内蒙古自治区共出现 8次区域性沙尘暴天气。其中春季 (3～ 5月 )出现 7次 (3月 5次 ;4月 2次 ;5月没有出现 ) ;初冬出现 1次。出现时间分别为 3月 15～ 17日、3月19～ 2 3日、3月 2 4日、3月 2 9～ 30日凌晨、3月 31日午后、4月 6～ 8日、4月 13～ 15日以及 11月 10～ 11日。春季第一场沙尘暴出现在 3月 15～ 17日 ;最强的一次出现在 3月 19～2 3日 ;春季沙尘天气结束日比往年提前。2　 2 0 0 2年沙尘暴发生特点及原因分析2 .1　 2 0 0 2年内蒙古自治区沙尘暴发生特点1.出现时间略晚。历史上沙尘暴一…     

2002年3月18～22日强沙尘暴过程分析

分析了2002年3月18-22日发生在我国北方地区的近几年来范围最大、持续时间最长且影响最大的一次强沙尘暴过程。主要进行了气候背景、天气形势和物理量诊断分析。分析表明这次强沙尘暴天气过程是在前期干旱少雨的气候背景下受强冷空气和蒙古气旋影响造成的。沙尘天气的产生原因包括：上游沙尘高空输送沉降、本地热力作用、蒙古气旋和锋面附近大风。     

2006年春季呼和浩特地区沙尘天气特征及成因分析

利用地面气象月报表资料,分析了2006年春季（3—5月）呼和浩特地区沙尘天气的时空分布特征。结果表明：呼和浩特地区共出现了12次沙尘天气过程,其中强沙尘暴过程3次;武川、清水河是两个沙尘暴多发中心;2006年春季呼和浩特市沙尘天气比历年同期平均值（1971-2005年同期沙尘平均次数为16次）偏少,但比2003、2004、2005年明显偏多。分析沙尘天气成因是前期降水偏少、气温偏高,大大降低了浅层土壤墒情,地表干燥,3—4月冷空气和蒙古气旋活动频繁,造成呼和浩特市沙尘天气接连不断。5月3次较大范围降水有效地抑制了沙尘天气的形成。     

2006年春季我国沙尘天气特征及成因分析

利用全国673个站每日8个时次的地面天气报告资料和T213模式产品,分析了2006年春季我国沙尘天气的主要特征及其成因。结果表明:2006年沙尘暴、强沙尘暴范围偏大、沙尘天气强度偏强;2006年春季我国北方沙尘天气过程(17次)偏多、强沙尘暴过程(5次)是2000年以来最多的一年,其中2006年4月9 11日强沙尘暴天气过程的影响范围和强度为20世纪90年代以来第三位;沙尘多发期长、结束晚。2006年春季北方大部地区气温偏高,致使地表层解冻快,土质疏松;降水偏少,地表干土层增厚,为沙尘天气的发生提供了有利的条件。2006年春季东亚大槽偏强,影响我国的冷空气活动较频繁且势力较强,蒙古气旋活动频繁。前期偏暖少雨与冷空气和蒙古气旋的共同作用,是造成2006年春季我国沙尘强度明显偏强且多发期结束晚的主要原因。     

两次典型强沙尘暴过程的对比分析

利用常规气象资料，应用天气分析及诊断分析方法，对2001年4月8～9日和2002年3月19-21日的两次强沙尘暴天气过程，从天气气候背景、单站地面气象要素、环流形势、冷空气的强度及影响路径、沙尘暴的起沙源地、影响时间和范围等进行深入分析。结果表明：两次强沙尘暴过程的沙尘暴源地基本相同，但由于环流形势、冷空气的强度、影响时间、蒙古气旋的位置及前期气候背景有所差异，因此对宁夏造成了不同的影响。     

近年来强沙尘暴天气气候特征的分析研究

2000～2002年春季(3～5月)中国北方有12次强沙尘暴天气过程发生,其中11次与蒙古气旋有关.作者从干旱气候背景、环流状况、沙尘源、沙尘路径及天气系统等方面进行了分析,并集中对引发强沙尘暴的蒙古气旋进行了诊断分析.结果表明:在这3年中,春季我国北方强沙尘暴天气主要与蒙古气旋的发展移动有关,气旋冷锋后的大风是强沙尘暴天气发生的主要动力因子;蒙古国南部、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙地是强沙尘暴过程的主要沙尘源地;影响我国的强沙尘暴的沙尘路径至少可分为3种类型,即偏西路径、西北路径和南疆盆地型,以西北路径居多;我国北方春季的连续干旱、气温偏高及冷空气活跃是强沙尘暴天气形成的重要气候背景.     

Products and mechanisms of the gas phase reactions of NO3 with CH3SCH3, CD3SCD3, CH3SH and CH3SSCH3

Products and mechanisms of the reaction between the nitrate radical (NO₃) and three of the most abundant reduced organic sulphur compounds in the atmosphere (CH₃SCH₃, CH₃SH and CH₃SSCH₃), have been studied in a 480 L reaction chamber using in situ FT-IR and ion chromatography as analytical techniques. In the three reactions, methanesulphonic acid was found to be the most abundant sulphur containing product. In addition the stable products SO₂, H₂SO₄, CH₂O, and CH₃ONO₂ were identified and quantified and thionitric acid-S-methyl ester (CH₃SNO₂) was observed in the i.r. spectrum from all of the three reactions. Deuterated dimethylsulphide (CD₃SCD₃) showed an isotope effect on the reaction Deuterated dimethylsulphide (CD₃SCD₃) showed an isotope effect on the reaction rate constant (k_H/k_D) of 3.8±0.6, indicating that hydrogen abstraction is the first step in the NO₃+CH₃SCH₃ reaction, probably after the formation of an inital adduct.Based on the products and intermediates identified, reaction mechanisms are proposed for the three reactions.     

Aqueous Phase Reaction of HNO4: The Impact on Tropospheric Chemistry

We use a global atmospheric chemistry transport model to study the possible influence of aqueous phase reactions of peroxynitric acid (HNO₄) on the concentrations and budgets of NO_x, SO_x, O₃ and H₂O₂. Laboratory studies have shown that the aqueous reaction of HNO_4aq withHSO^– _3aq, and the uni-molecular decomposition of the NO₄ ^– anion to form NO₂ ^– (nitrite) occur on a time scale of about a second. Despite a substantial contribution of the reaction of HSO^– _3aq with HNO_4aq to the overall in-cloud conversion of SO₂ to SO₄ ^2–, a simultaneous decrease of other oxidants (most notably H₂O₂) more than compensated the increase in SO₄ ^2– production. The strongest influence of heterogeneous HNO₄ chemistry was found in the boundary layer, where calculated monthly average ozone concentrations were reduced between 2% to 10% andchanges of H₂O₂ between –20% to +10%compared to a simulation which ignores this reaction. Furthermore, SO₂ was increased by 10% to 20% and SO₄ ^2–depleted by up to 10%. Since the resolution of our global model does not enable a detailed comparison with measurements in polluted regions, it is not possible to verify whether considering heterogeneous HNO₄ reactions results in a substantial improvement of atmospheric chemistry transport models. However, the conversion of HNO₄ in the aqueous phase seems to be efficient enough to warrant further laboratory investigations and more detailed model studies on this topic.     

临安冬夏季SO2、NO2和O3体积分数特征及与气象条件的关系

对临安大气本底站2003-2004年冬、夏季二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、臭氧(O3)进行了分析.结果表明:冬季NO2和SO2平均体积分数分别为19.48×10-9和35.74 x10-9,而夏季的平均体积分数分别为4.81×10-9和8.12×10-9,冬季高于夏季;O3在夏季的平均体积分数为33.55×10-9,略高于冬季的25.44×10-9;夜间NO2和SO2体积分数比白天高,并且NO2呈明显的单峰单谷型分布,O3也呈单峰型但峰值出现在白天.NO2、SO2体积分数存在着明显的“假日效应”,假日比非假日低,周五高于假日和非假日;但O3体积分数没有明显的假日效应.降水对SO2有明显的清除作用,但对NO2的清除作用不明显.与风向对比发现,夏季高体积分数的NO2、SO2都受到NW、WNW风的影响,冬季则分别受NE和SW、SSW风的影响;而O3受风向的影响较复杂,与局地光化学反应有关.     

The heterogeneous formation of N2O in air containing NO2, O3 and NH3

In a nighttime system and under relatively dry conditions (about 15 ppm H₂O), the reaction mixture of NO₂, O₃, and NH₃ in purified air turns out to result in the formation of nitrous oxide (N₂O). The experiments were performed in a continuous stirred flow reactor, in the concentration region of 0.02–2 ppm.N₂O is thought to arise through the heterogeneous reaction of gaseous N₂O₅ and absorbed NH₃ at the wall of the reaction vessel % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafeart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr% 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqaqpepeea0xe9qqVa0l% b9peea0lb9sq-JfrVkFHe9peea0dXdarVe0Fb9pgea0xa9pue9Fve9% Ffc8meGabaqaciGacaGaaeqabaWaaeaaeaaakeaatCvAUfKttLeary% qr1ngBPrgaiuaacqWFOaakcqWFobGtcqWFibasdaWgaaWcbaGae83m% amdabeaakiab-LcaPmaaBaaaleaacqWFHbqyaeqaaOGaey4kaSIaai% ikaiab-5eaonaaBaaaleaacqWFYaGmaeqaaOGae83ta80aaSbaaSqa% aiab-vda1aqabaGccaGGPaWaaSbaaSqaaiaadEgaaeqaaOGaeyOKH4% Qae8Nta40aaSbaaSqaaiab-jdaYaqabaGccqWFpbWtcqGHRaWkcqWF% ibascqWFobGtcqWFpbWtdaWgaaWcbaGae83mamdabeaakiabgUcaRi% ab-HeainaaBaaaleaacqWFYaGmaeqaaOGae83ta8eaaa!59AC!\[(NH_3 )_a + (N_2 O_5 )_g \to N_2 O + HNO_3 + H_2 O\]In principle, there is competition between this reaction and that of adsorbed H₂O with N₂O₅, resulting in the formation of HNO₃. At high water concentrations (RH>75%), no formation of N₂O was found. Although the rate constant of adsorbed NH₃ with gaseous N₂O₅ is much larger than that of the reaction of adsorbed H₂O with gaseous N₂O₅, the significance of the observed N₂O formation for the outside atmosphere is thought to be dependent on the adsorption properties of H₂O and NH₃ on a surface. A number of NH₃ and H₂O adsorption measurements on several materials are discussed.     

闪电产生氮氧化物对青藏高原臭氧低谷形成的影响

为了进一步了解青藏高原闪电的产生氮氧化物（LNO_x）经由光化学反应对O₃浓度变化及夏季O₃低谷形成的可能影响,本文利用2005~2013年由OMI卫星得到的对流层NO₂垂直浓度柱（NO₂ VCD）、O₃总浓度柱（TOC）和O₃廓线以及星载光学瞬变探测器OTD和闪电成像仪LIS获取的总闪电数资料,对青藏高原和同纬度长江中下游地区的TOC和NO₂ VCD月均值时空分布特征、闪电与NO₂ VCD的相关性和O₃的垂直分布特征及其与LNO_x的关系进行了对比分析。结果表明,青藏高原的O₃低谷主要出现在夏季和秋季,其TOC值比同纬度长江中下游地区低约10~15 DU（Dobson unit）。青藏高原NO₂VCD总体较小,表现为夏高冬低的分布特征。青藏高原夏季O₃浓度受南亚高压的影响总体呈减小趋势,但因强雷暴天气导致对流层中上部LNO_x浓度升高,并随强上升气流向对流层顶输送,同时通过光化学反应使O₃浓度增加,缩小了青藏高原和同纬度地区的O₃浓度差,减缓了O₃总浓度的下降,抑制了夏季O₃低谷的进一步深化。     

武汉市源成分谱特征研究

通过采集武汉市土壤风沙尘、建筑水泥尘、城市扬尘、餐饮源、生物质燃烧源、工业煤烟尘和电厂煤烟尘等7类源样品,并分析其碳组分、水溶性离子组分和无机元素组分,建立PM₁₀和PM_2.5源成分谱.研究表明,地壳元素Si、Ca、Al以及Fe等是土壤风沙尘的主要特征组分,其中Si是含量最高的成分,也是土壤风沙尘的标识组分.无组织建筑水泥尘中Si和Ca元素含量较高,将Ca元素作为无组织建筑水泥尘区别其他源类的重要元素,而有组织建筑水泥尘中OC、SO₄^2-含量比无组织建筑水泥尘高.城市扬尘中Ca的含量相对较高,表明城市扬尘受到建筑水泥尘影响较多.生物质燃烧源成分谱中OC的含量远高于成分谱中其他组分,另外Cl^-和K的平均含量也较高,K一般为生物质源的特征元素.     

Modified HNO3 seasonality in volcanic layers of a polar ice core: Snow-pack effect or photochemical perturbation?

Using the chemical composition of snow and ice of a central Greenland ice core, we have investigated changes in atmospheric HNO₃ chemistry following the large volcanic eruptions of Laki (1783), Tambora (1815) and Katmai (1912). The concentration of several cations and anions, including SO ₄ ^2– and NO ₃ ^– , were measured using ion chromatography. We found that following those eruptions, the ratio of the concentration of NO ₃ ^– deposited during winter to that deposited during summer was significantly higher than during nonvolcanic periods. Although we cannot rule out that this pattern originates from snow pack effects, we propose that increased concentrations of volcanic H₂SO₄ particles in the stratosphere may have favored condensation and removal of HNO₃ from the stratosphere during Arctic winter. In addition, this pattern might have been enhanced by slower formation of HNO₃ during summer, caused by direct consumption of OH through oxidation of volcanic SO₂.     

The solubility of SO2 and the dissociation of H2SO3 in NaCl solutions

The pK ₁ ^* and pK ₂ ^* of H₂SO₃ have been determined in NaCl solutions as a function of ionic strength (0.1 to 6 m) and temperature (5 and 25 °C). The extrapolated values in water were found to be in good agreement with literature data. The experimental results have been used to determine the Pitzer interaction parameters for SO₂, HSO ₃ ^- and SO ₃ ^- in NaCl solutions. The resultant parameters for NaHSO₃ and Na₂SO₃ were found to be in reasonable agreement with the values for NaHSO₄ and Na₂SO₄. It, thus, seems reasonable to assume that the interactions of Mg²⁺ and Ca²⁺ with HSO ₃ ^- and SO ₃ ^- can be estimated from the values with HSO ₄ ^- and SO ₄ ^- until experimental values are available. Measurements of pK ₁ ^* and pK ₂ ^* in artificial seawater were found to be in good agreement with the calculated values using the derived Pitzer parameters. It is, thus, possible to make reasonable estimates of the activity coefficients of HSO ₃ ^- and SO ₃ ^- ions and pK ₁ ^* and pK ₂ ^* for the ionization of H₂SO₃ in marine aerosols.     

A study of the formation of N2O in the reaction of NO3(A2E′) with N2

The rate of formation of N₂O via the thermochemically favourable reaction of NO₃(A²E) with N₂, which would represent an additional source of stratospheric N₂O and therefore NO_x, has been investigated. Mixtures of NO₂+O₃ in synthetic air were photolysed at 662 nm. No evidence was found for the production of N₂O via this pathway, the upper limit for the quantum yield of nitrous oxide formation being % MathType!MTEF!2!1!+-% feaafeart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn% hiov2DGi1BTfMBaeXafv3ySLgzGmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2D% aebbfv3ySLgzGueE0jxyaibaiiYdd9qrFfea0dXdf9vqai-hEir8Ve% ea0de9qq-hbrpepeea0db9q8as0-LqLs-Jirpepeea0-as0Fb9pgea% 0lrP0xe9Fve9Fve9qapdbaqaaeGacaGaaiaabeqaamaabaabcaGcba% GaeqOXdy2aaSbaaSqaamaaBaaameaadaWgaaqaamaaBaaabaGaamOt% amaaBaaabaGaaGOmaiaad+eaaeqaaaqabaaabeaaaeqaaaWcbeaatu% uDJXwAK1uy0HMmaeHbfv3ySLgzG0uy0HgiuD3BaGqbaOGae8hzIqOa% aGimaiaac6cacaaI2aGaaiyjaaaa!4E60!\[\phi _{_{_{_{N_{2O} } } } } \le 0.6\% \]. However, a dark conversion of NO_x to N₂O was observed and is attributed tentatively to a heterogeneous reaction on the wall of the reaction vessel. This process, although most likely to be insignificant in the atmosphere, needs to be taken into consideration in laboratory investigations or field studies of N₂O emission or deposition.     

厌氧条件下土壤反硝化气体(N2、N2O、NO)和CO2排放——氦环境培养—气体同步直接测定法的应用初探

反硝化过程是维系闭合氮循环所必需的氮素形态转化环节。土壤反硝化过程速率及产物比的直接测定是研究氮循环过程机理的基础,但却是一个难题。为解决此难题,德国卡尔斯鲁厄技术研究所与中国科学院大气物理研究所最近合作新建了一套通过氦环境培养-气体同步直接测定土壤反硝化气体--氮气（N2）、氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化碳（CO2）排放的系统和与之配套的三阶段培养方法。为检验该新建系统和配套方法测定土壤反硝化过程的准确性和可靠性,以华北地区广泛分布的盐碱地农田土壤（采自山西运城）为研究对象开展实验室培养试验,在初始可溶性有机碳（DOC）供应比较充足约300 mgC kg–1干土（d.s.）的条件下,测试了不同初始土壤硝态氮含量水平（10、100 mgN kg–1d.s.左右,分别表示为10N和100N）的反硝化气体和CO2排放过程。结果显示：100N的反硝化速率（定义为N2、N2O 和NO 排放速率之和）显著高于10N 处理（统计检验显著水平p＜0.01）;两个处理的反硝化产物均以N2为主（质量比分别占77%和75%）,产物的NO/N2O摩尔比分别为1.2和1.5,N2O/N2摩尔比均为0.19;土壤反硝化气体动态排放速率及相关指标的测定结果表明,培养土壤中消失的硝态氮被回收81%～87%,培养前后的氮平衡率达92%～95%。因此,该新建方法测定土壤反硝化速率和产物比的结果具有很好的可靠性,为定量研究土壤反硝化过程提供了有效的直接测定手段。研究中检测到的土壤反硝化产物NO/N2O摩尔比大于1,不同于以往用液体培养基纯培养反硝化细菌得出的NO/N2O摩尔比远小于1的结论。这意味着,不能用NO/N2O摩尔比小于1与否来推断土壤排放的N2O和NO是主要来源于反硝化作用还是硝化作用。