沙坡头地区沙尘气溶胶质量浓度的试验观测研究

中国北方沙尘气溶胶的理化特征及其气候效应受到了广泛关注,但现有的研究大都是基于较短时段和典型事件的试验观测。本项研究利用大流量采样器和安德森采样器,对沙坡头地区沙尘气溶胶的质量浓度特征进行了长达3a的监测,获得了该地区沙尘气溶胶的年变化特征,并与背景气象资料和降尘观测结果进行了对比分析;针对典型天气过程的观测结果表明,不同天气条件(背景大气、浮尘、扬沙和沙尘暴)下TSP浓度存在倍数关系和量级的差异,其质量浓度随粒径分布特征也明显不同;两种采样器观测结果的对比分析也表明,局地沙尘释放是沙坡头地区大气气溶胶的主要来源,但在沙尘暴过程中,远源沙尘输送的贡献也不容忽略。     

北极黑碳气溶胶研究现状和展望

在过去的100年中,北极温度升高的速率几乎是全球平均速率的两倍,尽管人为长生命期的温室气体(GHGs)在气候系统辐射强迫中占主导地位,黑碳气溶胶和其它短生命期的污染物却能很好地解释北极气候增暖较快的原因。因此,减少人为黑碳气溶胶排放将成为缓解北极迅速变化的重要策略。介绍北极黑碳气溶胶研究现状,讨论它在北极变暖中扮演的角色,分析当前北极黑碳气溶胶研究中存在的问题,展望深入开展黑碳气溶胶观测研究的必要性和紧迫性。     

MODIS北极气溶胶光学厚度的精度验证与分布特征研究

北极是地球上的气候敏感区,近年来其温度升高是全球平均水平的两倍,而大气气溶胶对北极变暖有显著影响.为探究北极大气气溶胶的光学特性,基于MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradi-ometer)10 km和3 km气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Dep...     

珠穆朗玛峰高海拔地区冰雪中的微量元素

珠穆朗玛峰(以下称“珠峰”)高海拔地区冰雪中微量元素的研究是1966—1968年珠峰地区表生地球化学和化学地理研究工作的继续。本文旨在通过对地表高海拔地区降水和冰雪覆盖中微量元素的地球化学研究,来阐明远离工业污染地区大气降水中微量元素的含量和分布特征。通过与南北极冰原地区的冰雪和大气气溶胶化学成分的对比分析,来探讨珠峰高海拔地区的大气质量,并追溯这些微量元素的来源。     

珠穆朗玛峰高海拔地区冰雪中的微量元素

珠穆朗玛峰(以下称“珠峰”)高海拔地区冰雪中微量元素的研究是1966—1968年珠峰地区表生地球化学和化学地理研究工作的继续。本文旨在通过对地表高海拔地区降水和冰雪覆盖中微量元素的地球化学研究,来阐明远离工业污染地区大气降水中微量元素的含量和分布特征。通过与南北极冰原地区的冰雪和大气气溶胶化学成分的对比分析,来探讨珠峰高海拔地区的大气质量,并追溯这些微量元素的来源。     

2018年中国第9次北极科学考察走航期间北极低层大气垂直结构特征分析

利用中国第9次北极科学考察期间获取的大气探空资料,分析了走航期间北极低层大气垂直结构特征。分析发现:(1)对流层中部大气的平均温度递减率为5.67℃·km~(-1),与北极中心区的结果比较一致,高空急流特征比较显著,尤其是高纬地区;(2)本航次观测到的边界层逆温层底高度、厚度和温度差的中位数分别为306 m、299 m和3.2℃,与SHEBA(Surface Heat Budget of the Arctic Ocean)的结果比较一致;(3)低空急流高度和风速的中位数分别为456 m和11.40 m·s~(–1),大多数时次的风速分布在6～14 m·s~(–1)之间;(4)本航次观测到只有67.27%的低空急流高度位于最低逆温层之下,而考虑多层逆温后, 92.73%的低空急流位于逆温层之下。     

中国第二次北极科学考察海冰物理数据的解释

2003年7-9月间,为了探讨北冰洋海冰变化同气候的关系,中国第二次北极科学考察对海冰物理及其相关的物理海洋、大气边界层进行系列合作观测。观测的冰形态、海洋和气象要素将用于确定调查期间大气海冰海洋之间的热力和动力交换。本次考察获得的冰物理性质方面的原始观测数据将在中国南北极考察网公布。为了方便各方人员使用这些数据,本文给出这套资料的描述和解释。     

青藏高原黑碳气溶胶外源传输及气候效应模拟研究进展与展望

青藏高原毗邻全球大气污染物排放增长最快速的地区,受西风和南亚季风的影响,中亚、南亚等高原周边排放的污染物通过大气环流传输,进入高原并对其气候环境产生重要影响。观测事实表明：近几十年青藏高原东部和南部雪冰中黑碳含量呈显著上升趋势,这可能导致冰川加速融化和积雪持续时间缩短,最终影响青藏高原的水循环过程。前人对青藏高原黑碳的外源输送,特别是南亚大气污染物的贡献及其对高原气候、冰冻圈变化的影响,还没有较清晰和统一的认识。青藏高原污染物定点监测网络的发展及高分辨率区域气候—大气化学模式的应用,为定量评估高原污染物外源输送及气候效应提供了契机。本文在国家自然科学基金青年科学基金项目“南亚黑碳气溶胶跨境传输及其对青藏高原气候影响的数值模拟研究”的资助下,在以下三个方面取得了进展：①系统性论证了高分辨率区域气候—大气化学模式在高原的适用性,模拟了青藏高原及周边区域黑碳时空分布、传输和沉降过程;②揭示了污染物扩散的机制,评估了大气黑碳的气候及雪冰效应,并对比了自然源粉尘和人为源黑碳对青藏高原气候的影响;③定量估算了不同区域排放对高原黑碳外源输送的贡献率,其中来自南亚的黑碳对青藏高原外源输送的贡献率最高,在非季风期为61.3%,季风期为19.4%。本文揭示了外源输送黑碳对青藏高原气候的影响,为提高一带一路核心区冰冻圈与水资源的管理及预测能力,制定应对环境变化策略及国家气候外交谈判提供科学依据。     

极地和青藏高原地区的气候变化及其影响

南极、北极和青藏高原素有地球三极之称,是多个国际计划研究全球变化的关键地区.南北极和青藏高原是全球气候变化的敏感地区,要了解全球气候变化,必须对南北极和青藏高原地区有所研究.在当前全球变暖的大背景下,地球三极地区的气候变化在时间和空间上都是多样的,这些变化对全球大气环流和我国的天气气候也会发生影响.加强对南极、北极和青...     

北极地区碳循环研究意义和展望

全球变暖引发了北极地区的快速变化。北极地区苔原冻土带退化、海冰面积退缩和厚度变薄将使北极生态系发生重要变化 ,因而引起碳的生物地球化学循环过程变异。为精确评估北极地区对人为大气CO2 的吸收通量 ,围绕北极苔原、边缘海和极区海域的碳循环研究引起了重视。调查表明 ,北冰洋和亚北冰洋海冰区是海洋吸收大气CO2 的重要汇区 ,北冰洋具有吸收大气CO2 约 1×GtC/a的能力 ,北冰洋夏季冰缘区的长光照和高生产力促进了对大气CO2 的吸收能力 ,北冰洋深水环流和通风作用也有利于表层碳向深水转移。最近有些调查表明 ,如温度继续升高 ,北极苔原有可能从碳汇转变成大气碳源。国际上正加强北极地区碳循环研究的规划和计划 ,企图通过改进现场调查观测手段以及研究方法 ,来定量研究和模式预测变化中北极地区的碳汇潜力及其对地球气候的影响。     

北极变暖与气溶胶有关

美国科学家最近通过计算机模型对不同地区暖化程度和大气中的二氧化碳、臭氧及气溶胶水平的关系进行研究后发现,北极变暖很大程度上和大气中的气溶胶有关。     

西北地区气溶胶遥感及其气候效应研究综述

大气气溶胶的气候效应和环境效应研究是当今国际科技界的热门研究内容。通过简要介绍国际大气气溶胶研究现状及主要研究成果, 以及近20 a来中国大气气溶胶研究状况,讨论了未来气溶胶研究的主要领域。重点介绍了科技工作者对西北地区有关大气气溶胶特性的研究技术与成果。着重讨论了气溶胶遥感以及气溶胶对气候和环境影响的主要问题。     

前言

北极地区近 3 0年来发生的海洋、大气、陆地、生态系统的快速变化 ,使得北极成为全球变化最敏感的地区之一 ,已引起国际社会的高度重视。我国地处易受气候自然灾害影响的脆弱地区 ,北极变化对我国气候和环境的影响不容忽视 ,迫切需要增强北极变化及其对我国气候和环境影响的评估和可预测性研究 ,为国民经济和社会的可持续发展提供科学依据。为了探索和了解北极地区气候环境的变化对我国的气候和环境产生作用的机理和后果 ,必须持续、稳定、系统地开展北极科学研究 ,增强对北极气候环境变化的认识 ,逐步形成我国的北极研究科学体系 ,满足社会…     

东亚沙尘气候效应对地面温度日较差影响的数值模拟

地面温度日较差（DTR）作为重要天气和气候指标,反映昼夜温差极值,比平均气温对地表辐射收支的变化更敏感,对环境变化和气候异常具有重要参考价值。沙尘气溶胶的气候效应是影响岩石圈-大气-海洋系统的重要因子,但目前的研究较少涉及沙尘气溶胶对DTR的影响机制。基于WRF-Chem模式（Weather Research and Forecasting coupled with Chemistry）揭示2002—2005年沙尘气溶胶气候效应对东亚地面温度日较差的影响。结果表明：WRF-Chem模式可以很好体现东亚气象场和沙尘气溶胶的时空分布特征。沙尘气候效应导致东亚大陆大部分地区DTR减小,沙尘直接辐射效应在其中起决定性作用。在白天,沙尘直接辐射强迫加热大气、冷却地表,减小地面总净辐射而降低日最高温度,导致DTR减小。在中国青藏高原和东北部地区,沙尘气溶胶间接效应占主导地位,导致青藏高原地区积雪覆盖减少,东北地区云水含量减小,间接导致DTR增大。     

1991-2010年全球沙尘气溶胶排放量气候特征及其大气环流影响因子

利用全球气候模式CAM5.1的20年(1991—2010年)沙尘气溶胶排放量模拟,分析全球沙尘气溶胶排放量的时空变化及其大气环流影响因子。结果表明:20年全球年平均沙尘气溶胶排放总量为1 152±28 Mt,全球沙尘气溶胶排放源主要集中在北非、阿拉伯半岛和中亚、东亚、澳大利亚及北美沙漠地区。北非沙漠地区作为全球最大的沙尘排放源区,占全球沙尘源总量的61.8%。各沙漠区均有显著的沙尘排放的季节变化和年际波动,沙尘气溶胶呈现春、夏季强排放和秋、冬季弱排放的季节循环。相对于沙尘排放的季节变化,其年际变化幅度明显偏弱。基于大气环流指数与沙尘气溶胶排放年际变化的相关显著程度,确定主要影响全球和主要沙漠地区沙尘排放量的大气环流因子:南方涛动指数SOI、北极涛动AO、南极涛动AAO、大西洋年际振荡指数AMO、北太平洋遥相关指数NP以及西太平洋指数WP。全球主要沙漠地区沙尘排放量与大气环流因子之间的相关性具有明显的区域分布特征,在同一沙漠的不同区域甚至可以表现出正负相反的相关性。热带海气相互作用的ENSO循环中,拉尼娜年(厄尔尼诺年)北非地区的沙尘排放量偏多(少),阿拉伯半岛和中亚地区的沙尘排放量偏少(多)。     

基于MODIS高分辨率气溶胶反演的ETM+影像大气校正

针对陆地遥感影像,提出一种利用MODIS遥感数据反演高分辨率气溶胶光学厚度(AOD)进行大气效应校正的方法.采用地基和MODIS卫星遥感结合的方法确定气溶胶模型,通过暗目标法确定地表反射率,反演得到1 km高分辨率的气溶胶光学厚度分布.将反演的气溶胶与地面太阳光度计观测值进行对比验证发现,其相对误差小于10%,反演精度很高.将得到的气溶胶参数带入辐射传输模型中,对当天同地区的Landsat ETM+数据进行大气校正试验,结果表明,该方法反演得到的气溶胶参数可以对遥感图像进行有效的大气效应校正.与试验区同步观测地表反射率对比发现,经过大气校正后的ETM+光谱明显比校正前更接近真实地表光谱,从而更有助于地物真实光谱信息的提取及其识别研究.     

北极大气中汞亏损与海冰演变

近年来的观测结果显示北极对流层臭氧发生亏损的同时 ,大气中的气态汞浓度也急剧下降。这种现象的发生被认为是大气中活性卤素物种的增多而引起的。活性的卤素物种例如Br/Cl与臭氧作用 ,一方面导致臭氧亏损 ,同时 ,生成BrO/ClO氧化大气中的Hg0 ,使Hg0 转化为活性汞 (RGM)而沉降。北极地区大气中活性卤素物种主要来自海洋大型藻类释放的卤代烃分解和海盐的贡献。在过去的几十年里 ,随气候变暖 ,北极海冰变薄 ,面积减少 ,海洋排放的活性卤素物种浓度增加 ,从而使北极地区大气中的汞沉降通量增加 ,加剧了北极生物圈中的汞污染。由于北极海冰减少变薄趋势还在持续 ,因此 ,北极大气中汞亏损引起的沉降通量增加对生态圈的影响应该引起广泛重视。本文在综述这方面研究的最新进展基础上 ,提出了今后的研究方向。     

近30年中国极地气象科学研究进展

南极和北极是地球上的气候敏感地区,也是研究全球变化的关键区域.中国的南极和北极实地科学考察研究,分别始于20世纪80年代和90年代.作为国家行为,到2010年底,已经组织了27次南极考察、4次北极北冰洋考察和7次北极陆地考察;在南北极建立了4个科学考察站、5个(中澳/中美)合作自动气象站;初步形成了以有人考察站、无人自...     

极地气溶胶及雪冰中非海盐硫酸根与甲基磺酸时空分布及环境指示

非海盐硫酸根(nssSO_4~(2-))和甲基磺酸(MSA)是极地气溶胶和雪冰介质中主要的含硫化合物。空间尺度上,南半球nssSO_4~(2-)和MSA具有明显的纬度效应特征;时间尺度上, nssSO_4~(2-)和MSA具有季节变化特征(夏高冬低),南极冰芯中MSA和nssSO_4~(2-)浓度均在冰期增大,北极冰芯记录出现MSA浓度在冰期减小、但是nssSO_4~(2-)浓度在冰期仍然增大的现象。利用极地nssSO_4~(2-)和MSA可以指示海洋初级生产力、大气温度、海冰范围变化以及人类活动影响等气候环境信息,并对利用nssSO_4~(2-)和MSA开展全球变化研究进行了展望。     

中国西北地区气溶胶的三维分布特征及其成因

利用CALIPSO卫星遥感资料研究中国西北地区气溶胶的三维分布,分区域按类别讨论气溶胶的出现频率和气溶胶光学厚度（AOD）,并在此基础上,结合MERRA-2再分析数据探讨形成原因。结果表明：中国西北地区气溶胶含量较高,以沙尘和污染性沙尘为主,主要分布在塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠和甘肃-内蒙古一带。气溶胶的出现频率季节变化不大,大气中气溶胶含量及其三维分布则有明显的区域性差异和季节变化。夏季,由于大气上升运动明显,气溶胶分布较高,部分气溶胶可以被输送到天山山脉、青藏高原主体,甚至8 km的高空。塔克拉玛干沙漠的气溶胶以自然沙尘为主,主要分布在4 km以下,受地形影响该地区局地环流明显,三维分布主要取决于局地排放和垂直输送,AOD的季节变化与沙尘排放一致,春季>夏季>秋季>冬季。古尔班通古特沙漠和甘肃-内蒙古一带的气溶胶消光系数较小且分布零散,气溶胶种类复杂,除了自然沙尘还有大量的污染性沙尘（出现频率约为0.15,AOD约为0.03,甚至可以大于自然沙尘）、污染性大陆气溶胶和烟尘。这是因为,这些地区受局地排放和远距离输送的共同影响,上游气溶胶在西北风的作用下输送而来和局地排放的气溶胶混合并继续向下游输送,沙尘气溶胶经过远距离输送变性为污染性沙尘。