首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理

在国家科技部大力支持、中国气象局统一部署下,项目首席徐祥德与项目总顾问周秀骥及项目专家组共同部署了BECAPEX(北京环境大气监测)2002年现场科学试验计划,并提出科学数据分析研究重点与卫星、遥感信息等多学科技术的综合应用研究计划与实施方案.本项目在2002年现场观测资料分析与理论研究方面取得了重要进展.     

北京北部城区SO2和NO2浓度垂直分布特点初探

2001年1－3月在中国科学院大气物理研究所320m铁塔10个不同高度（320、240、200、140、100、80、47、15、8m和地面）使用无动力扩散采样器对SO2和NO2日平均总量及夜间平均浓度进行了观测。结果表明，200m以下高度SO2和NO2浓度大。北京城区不同高度大气中SO2的浓度1月份最高。NO2浓度1月份和2月份呈现高值。不同高度SO2和NO2浓度与逆温强度有明显的正相关。     

湿润气候区无资料站点土壤湿度插补及预报试验

利用前期降水指数法(API)并结合水量平衡方程提出一种土壤湿度的初始化方案,将所建模型用于湿润气候区无资料站点的土壤湿度插补与预报试验,证明其应用的可行性。     

北京地区PM10浓度空间分布特征的综合变分分析

利用2003年10月北京地区PM₁₀浓度流动观测资料和同期MODIS AOD(Aerosol Optical Depth)高分辨率遥感资料，采用卫星遥感地面观测变分订正处理方法，综合分析了北京地区PM₁₀浓度的空间分布特征以及机动车排放的影响效应。动态观测试验结果表明:北京城区大部分为轻污染区, 北京近郊区PM₁₀浓度高值区沿环路呈环状分布，其中北京西南部、南部和东北部污染较严重，北京城郊街区PM₁₀的空间分布受机动车排放的影响较大。MODIS卫星遥感资料分析表明:北京城区及近郊区AOD值较远郊区高得多，AOD空间分布场中存在虚假高值区，AOD非均匀分布特征不明显。采取点面结合综合观测研究思路，运用卫星遥感地面观测综合变分分析方法，可以取得客观订正的显著效果。经地面实测PM₁₀浓度变分订正后的AOD变分场可以较高分辨率信息描述北京地区AOD的非均匀分布特征，弥补地面PM₁₀浓度观测的缺陷。     

首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理

中国科技部973项目“首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理”（http：／／www．becapex．com）白1999年12月开始实施。由4名院士及19名专家组成的评审专家组2005年9月20-22日对项目所属11个课题进行了验收评审，课题全部顺利通过验收。评价结论指出：该项目各课题研究中的科学目标满足国家需求，体现了多学科相互交叉研究思路，项目研究队伍精干整齐，团结协作，项目实施过程中培养了大批青年人才。研究工作以大量现场科学试验、野外调查和室内模拟试验科学数据为基础，从地球科学系统多圈层角度出发，把大气、水、土壤作为相互关联的整体进行研究。通过研究大气、水、土环境变化过程中的物质交换与循环机理，探索污染物的扩散、输运、迁移途径及其污染物聚集释放机理；揭示主要污染物在大气、水、土等界面内及界面间物理、化学和生物作用过程。建立了区域大气、水、土环境污染预警模式及其预测业务系统相关模式，并提出大气、水、土环境污染治理与调控措施。研究成果为北京地区大气、水、土环境污染预警、预测、评估决策系统提供了重要的理论基础，对北京绿色奥运以及大气、水、土环境污染的综合防治对策提出了科学依据。     

首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理

中国气象科学研究院在国家重点基础研究发展规划项目“首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理”中承担第２分项——首都北京及周边地区大气污染机理与调控原理。该项目在２０００年的主要进展如下：１）卫星资料反演技术探讨了利用静止气象卫星ＧＭＳ－５可见光通道的资料反演北京市大气气溶胶光学厚度分布的可能性;利用太阳光度计资料和卫星资料相结合反演北京市大气气溶胶光学厚度的可能方祛。研究城市高反射率对遥感气溶胶光学厚度的影响。利用数值模拟方法（包括使用６Ｓ软件）,研究了在不同下垫面反射率值条件下反演…     

乌鲁木齐河流域不同水体中的氧稳定同位素

The variations of the stable oxygen isotope in different water mediums in Urumqi River Basin, China, are analyzed. The stable oxygen isotope in precipitation has marked temperature effect either under synoptic or seasonal scale at the head of Urumqi River. The linear regression equations of δ^18O against temperature are δ^18O=-0.94T-12.38 and δ^18O=1.29T-13.05 under the two time scales, respectively. The relatively large δ^18O/temperature slopes show the strong sensitivity of δ^18O in precipitation to temperature variation at the head of Urumqi River. According to the analyses on the δ^18O in precipitation sampled at three stations with different altitudes along Urumqi River, altitude effect is notable in the drainage basin. The δ^18O/altitude gradients have distinct differences: the gradient from Urumqi to Yuejinqiao is merely -0.054‰/hm, but -0.192‰/hm from Yuejinqiao to Daxigou, almost increasing by 2.6 times over the former. No altitude effect is found in surface firn the east branch of Glacier No. 1 at the head of Urumqi River, showing that precipitation in the glacier is from the cloud cluster with the same condensation level. Influenced by strong ablation and evaporation, the δ^18O in surface firn increases with increasing altitude sometimes. Survey has found that the δ^18O in meltwater at the terminus of Glacier No. 1 and in stream water at Total Control have the similar change trend with the former all smaller than the latter, which displays the different runoff recharges, and all mirror the regime of temperature in the same term basicallv.     

云天地表总辐射和净辐射瞬时值的计算方法

为减少计算机时,满足实时预报要求,全球数值预报模式中的辐射计算频率通常设定为三小时。这样处理会大大减少计算量,但也同时导致较大辐射日变化偏差,并影响模式对地面能量平衡,对流及降水的模拟。为改进这一缺陷,我们开发了一种辐射快速计算方案,可用于计算瞬时地面太阳总辐射和净辐射,使到达地面的太阳辐射计算可与模式积分同步进行,从而改善地面太阳辐射日变化模拟。本文介绍云天的计算方法。该方案所用的输入变量均为预报模式或卫星观测所能提供的量。结果表明：该方案既可用于数值预报模式也可利用观测资料独立计算地面太阳辐射。经与美国能源部大气辐射观测资料检验,该方案的精度很高,地面总辐射瞬时值的平均计算误差小于7%。     

青藏高原探空大气水汽偏差及订正方法研究

水汽是大气的主要成分和降水的主要物质来源.青藏高原大气水汽分布对区域天气和气候有很大影响,为了探讨探空观测的大气水汽总量（R）资料的可靠性,本文以地基GPS遥感的大气水汽总量（G）为参照标准,对拉萨（1999~2010年）和那曲（2003年）的R进行对比分析和偏差（R-G）订正.结果表明:近10多年拉萨站R比G明显偏小,偏小程度随使用不同的探空仪而异.GZZ-2型机械探空仪和GTS-1型电子探空仪多年平均的PW偏差分别为-8.8%和-3.9%,随机误差分别为17.6%和13.6%.近10多年PW偏差变化呈减少趋势,这与探空仪性能改进有关.分析发现,青藏高原PW偏差具有明显季节变化和日变化特征,夏季比冬季明显,1200 UTC比0000 UTC明显.拉萨站GZZ-2型和GTS-1型探空仪在1200 UTC多年平均的PW偏差分别为-15.8%和-7.3%,在0000 UTC分别为-1.6%和-0.4%.那曲站GZZ-2型探空仪在1200 UTC和0000 UTC的PW偏差分别为-12.4%和-0.3%.分析还表明,太阳辐射加热与气温的日变化和季节变化是造成高原PW偏差日变化和季节变化的重要原因.据此,提出了高原PW偏差的订正方法,并以拉萨和那曲站为例进行PW偏差订正,订正后的PW系统偏差显著减少,随机误差也相应得到了改善.