层状云酸化数值模拟

发展、设计了一个一维时变参数化微物理过程的暖性层状降水云化学模式,研究云雨酸化机制及 SO_2、HNO_3、和 H_2O_2的云内雨洗清除和云下冲刷清除。结果表明,SO_2被 H_2O_2的氧化是SO_2氧化的最主要途径;S(Ⅳ)→S(Ⅵ)转化率及氧化和清除的相对重要性随时间演变不断变化。模式结果在一定程度上与实测资料相符。     

大气本底污染的监测方法、原理及仪器

大气本底污染的监测项目有CO_2、SO_2、H_2S、NO_x、NH_3、CH_4、O_3的总量,干、湿沉降(指降水化学分析,有阴、阳离子,重金属,电导率,酸(碱)度,pH值等),浑浊度,微粒物质,痕量气体等。本文对这些监测项目的监测方法、原理及使用的仪器作一简要的介绍。     

一次深对流过程对不同溶解度大气化学气体成分垂直再分布作用的模拟

结合MEIC大气污染物排放源清单,利用耦合了大气化学模式的中尺度气象数值模式WRF-Chem,对2016年5月6日广东地区一次深对流天气过程及其大气化学气体成分变化进行模拟,着重研究深对流系统对大气化学气体成分再分布的影响。结果表明:数值模拟较真实地再现了这次深对流天气过程中大气污染物的时空分布特征。通过计算,评估了这次对流降水对不同溶解度的大气污染气体的湿清除效率,发现湿清除过程对低溶解度大气污染气体CO、NO_2和O_3的湿清除效率几乎可以忽略不计,而对SO_2、H_2O_2和HNO_3的湿清除效率则分别达到50.8%、98.6%和38.2%。随着溶解度的增大,清除效率并不一定增大,这是因为大气物理和化学过程共同影响着气体污染物的清除效率。     

HNO3与NH3云下清除的半衰期

一、前言工业及交通运输中排放出一定量的HNO_3(硝酸气体)和NH_3(氨气)。同时,土壤中也散发出大量的NH_3。与SO_2一样,过量的HNO_3和NH_3气体也会对人类及其他     

苏州市SO2污染浓度短期预报方法

为了利用气象台站常规资料制作本地SO_2污染浓度预报,本文用苏州市1979—1982年地面气象观测资料与同期的日平均SO_2污染资料作了对比分析,发现苏州市大气中SO_2污染浓度的变化除了与当地污染源有关外,还与当时的天气气候特征有关。由于一地的SO_2污染源在短期内是少变的,所以可以用当地的天气气候情况来估计大气中SO_2污染浓度的情况。天气气候因子和SO_2污染浓度都可看作是随机变量,故可用统计方法作分析和预报。本文介绍了用“多因子条件概率和”制作苏州市大气中日平均SO_2污染浓度短期预报的方法。其方法和步骤如下。     

中国CH_4排放量的估算

1987—1989年用自动连续采样分析设备对杭州地区的稻田CH_4排放进行了三年连续观测,1988—1990年用定期采样、分析方法对四川乐山地区的稻田CH_4排放进行了三年观测.发现稻田CH_4排放率有很大的日变化、季节变化和年际变化,这些变化主要是由土壤特性、水稻生长状况以及气象条件的变化造成的.不同地区稻田CH_4排放率差别很大,变化规律也不同,这种差别主要是由土壤特性,水稻品种及气候条件的差别造成的.根据现有观测资料,估计中国稻田CH_4年排放总量为17×10~(12)g.对沼气池的CH_4泄漏进行了三年系统观测研究,发现沼气池泄漏变化范围很大,但泄漏量总起来都很小,中国1000万个沼气池不构成大气CH_4的重要源.根据沼气池的泄漏估计了农村堆肥的CH_4排放量为3.2×10~(12)g/a;根据城市、稻田附近和沙漠地区大气CH_4浓度的测量结果推算了城市CH_4排放量;根据反刍动物消耗食物总量估计了反刍家畜的CH_4排放量;根据瓦斯排放资料估计了煤矿CH_4排放量;根据文献资料估计了中国天然湿地的CH_4排放量.最后估计了中国各种源的CH_4排放总量及未来变化趋势.1988年中国CH_4排放总量为40×10~(12)g,其中一半以上来自稻田.2000年中国CH_4排放总量可达45×10~(12)g,主要是反刍动物和煤矿排放量增加.     

大气中由NOx形成的HNO3分布的估计

本文根据大气中NO_2形成HNO_3的主要化学反应求解带有化学反应的扩散方程而得到HNO_3生成量的空间分布。HNO_3气体形成后边扩散边被降水清洗带至地面。我们又求解了HNO_3气体的扩散方程,考虑降水清洗从而得到HNO_3被降水带至地面的湿沉降量,得到水平面上HNO_3在24h内的分布,可用来大致估计HNO_3污染程度及范围。     

中国大陆对流层大气中甲烷（CH4）浓度的背景特征研究

随着近10年来全球某些地区气候变暖趋势的日益明显,对大气层温室效应及其有关主要温室性气体CO_2,CH_4,N_2O,O_3,CFCs的研究受到前所未有的重视。这些大气微量成分在对流层的增长趋势已被确认,对其分布特征,变化趋势、源和汇的研究都获得重要进展。就CH_4而言,通过对南极和格陵兰积冰冰芯中残留空气CH_4浓度的测定,发现从1771年到1955年大气CH_4浓度从0.78±0.09 ppmv上升到1.30±0.07 ppmv。仅80年代就增加了约15％,年增长率为10—16 ppbv。近年来的全球烧     

大气红外吸收带重迭及其处理方法对长波辐射计算的影响

本文详细地讨论了H_2O,CO_2,O_3,N_2O以及CH_4这五种大气主要红外活性气体的红外吸收带的重迭及其处理方法对长波冷却率及通量计算的影响.结果表明:气体吸收带的重迭对大气红外冷却率具有重要的作用;但在一定的误差范围内,不仅某些气体吸收带的重迭效应很小,可以忽略不计,而且某些重迭光谱区域对整个红外冷却率及通量的贡献亦可不予考虑.另外,本文还定性地讨论了处理重迭带的不同方法对红外辐射计算的影响.     

宁波市大气混合层厚度变化特征及其与空气污染的关系

基于2001—2014年宁波市每日4个时次(02时、08时、14时、20时)的常规气象观测资料和同期宁波市环保局空气污染物(SO_2、NO_2、PM_(10))浓度的日监测数据,采用最小二乘曲线拟合法计算了2001—2014年宁波市大气混合层厚度,并分析了大气混合层厚度的时间变化特征及其与空气污染的关系。结果表明:2001—2014年宁波市年平均大气混合层厚度波动变化明显,大气混合层厚度极大值和极小值分别出现在2004年、2007年,分别为866.1 m和746.1 m。水平风速对宁波市大气混合层厚度的影响较大。春季和7月、8月宁波市大气混合层厚度较大,秋季和冬季大气混合层厚度较小,而6月大气混合层厚度最小。大气混合层厚度在中午达最大值,夜间达最小值,大气混合层位于500.0—1200.0 m高度的出现频率最高。随着大气混合层厚度增大,污染物浓度被稀释。夏季,大气混合层厚度对PM_(10)、SO_2和NO_2浓度的调节能力较强。由于输入性污染的影响,冬季PM_(10)与SO_2浓度的极大值明显高于夏季,同时大气混合层厚度的变化对PM_(10)和SO_2浓度的增减效应比夏季明显削弱,但对NO_2浓度的影响较小。另外,当大气混合层厚度位于500.0—1200.0 m高度时,在同一大气混合层厚度下,同一污染物浓度的变化范围较大。     

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     

大气化学研究的若干进展

近年来,大气化学研究工作有着飞跃的发展,现就其中若干方面简介如下: 一、对现今大气的组成、污染物地面浓度以及它们的来源有了新的资料和认识,特别是对背景大气中许多痕量气体,如NH₃、HNO₃、O₃、HCN、CH₄、CO、NO_x、H₂S、SO₂、H₂SO₄、HCl、HNO₂和CH₃Cl等等,有了新的定量资料。这是一大批现代的物理、化学分析等测试方法得到运用的结果。     

青藏高原上空甲烷的时空分布特征及其夏季高值形成机制分析

利用搭载在美国Aqua卫星上的大气红外探测仪(AIRS)观测资料反演的全球甲烷(CH_4)产品和NCEP再分析资料,分析了2003~2014年青藏高原上空CH_4的时空变化特征,探讨了夏季CH_4高值变化与季风的关系。研究结果表明:就青藏高原整体而言,CH_4浓度随高度增加递减;对流层中高层CH_4含量季节变化较为明显,其平均浓度在7~9月处于高值,6月、10月次之,其余月份处于低值。2003~2014年CH_4含量呈逐年上升趋势,年增长率约为4.66ppb(10-9)。高原上空CH_4空间分布分析显示,高原北部CH_4浓度高于南部地区。夏季风期间,随着高原上的强对流输送和上空南亚高压的阻塞,对流层中高层CH_4浓度明显增加并不断积累,在8月底至9月初出现最大值。在分析季风指数的基础上发现,夏季季风影响下的强对流输送是高原对流层中高层CH_4高值形成的主要原因之一,对流层中高层CH_4浓度最大值出现时间较季风指数的峰值滞后约半至一个月,随着夏季风的撤退,CH_4浓度高值迅速降低。     

降雨天气对大气污染物浓度的影响分析

利用2014—2016年的中国气象局地面观测资料和中国环境保护部公布的6种大气污染物浓度数据,对降雨天气前后的大气污染物浓度变化进行分析。结果表明:在京津冀、长三角和珠三角区域,降雨天气后6种大气污染物浓度降低的时次约占43%—60%,其中PM_(10)浓度降低最为明显,PM_(2.5)、O_3、SO_2和NO_2次之,最不明显的是CO。一般而言,降水天气前大气污染物浓度越高,降雨后浓度降低的时次所占比例越大,浓度降低值也越大,但当降雨天气前大气污染物浓度较低时,降雨天气后浓度升高的个例也很多,约占21%—61%。京津冀地区由于平均大气污染物浓度较高,降水天气对大气污染浓度的降低效果比长三角和珠三角地区更明显。对于大多数降雨时次,小时降水量越大,大气污染物浓度降低的时次所占比例越大,但浓度降低值反而越小。例外的是,小时雨强大于10 mm的降雨后,京津冀地区的O_3和SO_2浓度以及长三角地区的PM_(10)、PM_(2.5)和SO_2浓度降低程度不如小时雨强小于10 mm时;而珠三角地区的NO_2和O_3在降雨后的浓度变化对小时雨强不敏感。在京津冀地区,降雨天气对较大浓度的O_3清除作用非常明显。在长三角和珠三角地区,降雨前CO浓度较低时,降雨后浓度升高时次比浓度减小的多;另外,降雨天气对SO_2的清除作用非常明显。     

气态SO_2转化及其数值模型研究

本文基于对室外烟雾箱实验,探讨了SO_2的转化机制及影响SO_2转化的因素,由此并借助于烟团模型,建立了SO_2转化和硫酸盐气溶胶细粒子生成的数值模型,用于估算从排放源排入大气的SO_2浓度及其转化成硫酸盐细粒子的浓度以及它们的空间分布,与实测结果相比,两者有较好的一致性.同时指出,由于大气中细粒子(粒径小于1μm)可通过人体呼吸进入并沉积在肺泡中而对健康有不利影响,从而说明研究大气中细粒子污染的迫切性.     

南京北郊冬季大气S0_2、N0_2和0_3的变化特征

利用差分吸收光谱仪DOAS(differential optical absorption spectroscopy),对2007年11月-2008年1月南京北郊大气SO_2、NO_2和O_3进行了观测.结合Parsivel降水粒子谱仪和自动气象站的资料,对冬季大气污染气体的浓度变化规律及降水和风速风向对其的影响进行了分析.结果表明,南京北郊大气SO_2浓度较高,呈明显双峰特征,分别在12时(北京时,下同)和00时达最大,受附近排放源的影响最大,东风及南风时比静风时SO_2浓度更高.降水对SO_2湿清除效果明显,清除系数平均为0.168h~(-1).NO_2气体呈明显单峰特征,在18时达最高值.南京北郊是NO_2源区之一,主要受附近高速公路汽车尾气排放源的影响.静风时NO_2浓度最高.O_3浓度受NO_2的影响较明显.O_3日变化呈单峰特征,在15时达最大值,静风时O_3浓度最低.降水对O_3的间接影响较明显,在降水时,白天由于太阳辐射较弱,O_3浓度降低;夜晚NO浓度较低,使得O_3浓度升高.     

阿克达拉区域大气本底站反应性气体在线观测

为了促进大气成分业务观测水平的提高,对阿克达拉区域大气本底站新建设的NO_x、SO_2、CO和O_3 4种反应性气体集成观测系统的构造、功能以及质量控制方法进行了介绍,分析了在站址科学论证期间观测到的O_3和CO的浓度水平和变化特征,并与其他本底站的观测结果进行了比较,给出了新观测系统的一些初步观测结果。结果表明,阿克达拉站观测到的O_3和CO的浓度水平及其变化特征有别于中国东部几个大气本底站的观测结果,反映了该站与其他站的差异;新的观测系统自动化程度较高、易于实现质量控制,其性能指标能够满足该偏远站点观测的需求。     

基于GOSAT卫星遥感的我国中部地区大气CH4时空分布

利用2013—2016年GOSAT上被动红外探测器(TANSO)官方反演的大气CH_4柱浓度,采用普通克里金插值(Ordinary Kriging)方法对GOSAT卫星数据产品进行插值预处理,并利用ArcGIS地理信息系统空间分析软件提取各省份CH_4平均浓度,分析中部地区CH_4浓度的时空分布。结果表明,由GOSAT反演的中部地区大气CH_4年均浓度由2013年的1 827.0×10~(-9)增长到2016年的1 857.9×10~(-9),其平均绝对增长率为10.3×10~(-9)/a。中部地区大气CH_4年均浓度略低于长三角地区,高于京津冀和东三省地区。中部地区大气CH_4呈现较强的季节变化特征,江西、湖南、湖北峰值出现在9月,安徽、河南、山西峰值则出现在8月,中部六省去长期趋势后的月均值均略低于长三角地区,高于京津冀和东三省地区。我国中部地区CH_4浓度高值区主要分布在江西、湖南及周边区域,低值区则集中在河南以北及山西地区。     

西安市温室气体浓度变化规律研究

利用陕西省气象局长安大气科学实验基地(简称秦岭基地)2013年7月—2015年12月温室气体在线连续监测数据及同期气象观测数据,计算分析了两种温室气体(CO_2和CH_4)平均浓度日、月、季变化特征以及气象因素对温室气体浓度变化的影响。结果表明:(1)CO_2和CH_4平均浓度的日变化分布表现为下午低,早晨高的单峰型形态;月变化为明显的两头高中间低;(2)春、夏、秋三季大气中CO_2平均浓度日变化呈较为明显的单峰型,尤以夏季振幅最大,且全天浓度值为各季最小;而冬季CO_2全天浓度值整体高于其他三季。CH_4冬季日平均浓度最高值出现时间略滞后于其他三个季节,春夏两季变化趋势基本同步;(3)CO_2和CH_4采暖季及非采暖季的变化规律与各季节的变化规律极为相似;(4)CO_2和CH_4平均浓度随地面风速的增加而降低,冬季随地面风速的增加降低幅度最小,白天随风速下降的幅度大于夜间;气温越高,CO_2的降低幅度越大,而CH_4则随着气温的升高出现先增加后降低的趋势。     

我国杭州地区秋和稻田的甲烷排放

1987年秋季在杭州郊区采用一套全自动的观测系统,对稻田的甲烷排放进行了观测。在整个晚稻灌溉期内,稻田是大气甲烷的一个源地,其甲烷释放率最高可达240mg/m~2·h。甲烷释放率具有很强的季节性变化,在水稻成熟期之前,甲烷释放率一般在40-60mg·CH_4/m~2·h的水平上波动,在成熟期间则降为10mg·CH_4/m~2·h的水平。除移栽期外的整个水稻生长期间的甲烷平均释放率为39mg/m~2·h。甲烷释放率具有明显的日变化,一般在午夜至凌晨3—4点达最大值,白天较低,变化也较小。这可能与水稻植物体由于其生理上的日变化引起的甲烷气体传输能力的日变化有关。实验没有观测到不同施肥(K_2SO_4和菜饼)对甲烷释放率的明显影响。阴雨天的降温一般在2—3天后引起甲烷释放率的迅速下降,这可能是因土壤中发酵细菌如产甲烷菌数量的减少造成的。尽管甲烷释放率和土壤温度在整个生长期间基本上是逐步下降的,但两者之间并没有简单的正相关性。土壤中产生的甲烷气体只有一小部分释放到大气中,从土壤中冒出来的气泡往往可引起释放率的急剧上升。1985年全球稻田的甲烷释放量估计为134±3lTg(1Tg=10~(12)g),其中12±26Tg和30±6Tg分别来自亚太地区和中国稻田。