基于MAX-DOAS和TROPOMI对北京冬季对流层NO2污染监测和对比分析

利用不同监测平台对大气环境污染进行监测时,不同遥感数据之间的对比验证以及协同观测是准确评估大气污染变化的关键。本文利用北京站点布置的多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)光谱仪,反演了2018年11月—2019年2月北京站点冬季的对流层NO₂垂直柱浓度,总结了北京冬季NO₂的日变化和月变化规律。研究中首先利用MAX-DOAS测量光谱结合DOAS反演算法获取不同时刻对流层NO₂垂直柱浓度,与TROPOMI过境时刻的NO₂遥测数据的变化趋势和相关性进行比较,并对卫星过境时地基站点不同的数据平均时间,和星—地间平均采样距离进行敏感性分析,同时将双因素方差分析方法 (Two-way ANOVA)应用于评估风场对区域NO₂浓度变化的影响。结果显示北京地区11月的对流层NO₂平均浓度高于冬季其他月份,最大时均浓度可达到4.04×1016 molec·cm-2,且冬季各月份下午对流层平均NO₂浓度明显高于上午。利用TROPOMI和MAX-DOAS获...     

不同林龄梭梭（Haloxylon ammodendron）的光合特性和水分利用效率

了解不同林龄梭梭（Haloxylon ammodendron）的光合特征、水分利用效率（WUE）及其存在的差异,有助于理解梭梭在不同生长阶段的差异及对环境的适应策略,对极端干旱区的生态恢复具有重要意义。本研究测定了不同林龄梭梭（5、11、22、34 a和46 a）的光响应曲线,分析了各龄级梭梭的光合特性和WUE。结果表明：（1）随着光合有效辐射（I）的增加,不同林龄梭梭的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）变化趋势相似,低龄级梭梭（5、11 a）光合能力较强;随着林龄增加,梭梭光合能力有下降趋势,且高龄级梭梭（34、46 a）光合特性趋于稳定。（2）不同林龄梭梭WUE随I的增加呈非线性增加,中龄级梭梭（22 a）的WUE高于低龄级（5、11 a）和高龄级梭梭（34、46 a）,中龄级梭梭（22 a）受到的水分胁迫最大,通过降低蒸腾而提高水分利用效率,高龄级梭梭（34、46 a）出现明显退化,反映出梭梭在极端干旱环境下形成了自身的极端抗旱机制及水分调节策略。     

基于DTW与K-means算法的河北场雨及雨型分区特征研究

深入挖掘气象站点的观测降雨数据,研究区域降雨的雨型规律,对于洪涝灾害预警和减灾措施制订有重要意义。本文基于河北省2005—2017年3189个站点逐小时降雨观测数据,进行“场雨”的划定,进而提取历史上各场雨的累积雨量、时长指标。采用数据挖掘技术中的DTW相似性算法进行场雨雨型的自动归类,将场雨分成Ⅰ—Ⅶ共7种雨型,包括峰值在前、中、后期的3种单峰型降雨,以及3种双峰型降雨和均匀型降雨,结果显示：河北降雨过程以Ⅰ型前期单峰值降雨、Ⅲ型中期单峰值降雨居多,二者占总降雨场次的70%以上,但空间分布上存在差异;通过K-means聚类,将河北地区分成3个雨型区：① 区, Ⅰ型和Ⅲ型降雨为主,分布在燕山丘陵气候区、冀东平原气候区和山前平原气候区。② 区,Ⅲ型、Ⅰ型、Ⅵ型、Ⅶ型降雨并重,在冀北高原气候区,承德市南部等分散分布。③ 区,Ⅲ型降雨为主,主要分布在石家庄市南部、邯郸市、邢台市大部分地区。本文将DTW相似性算法和K-means聚类方法相结合的数据挖掘技术,可以在未来的气象大数据分析中得到更多的应用。     

米槠次生林内4种植物叶片DOM的数量和质量特征

选取福建省三明市米槠次生林内的4种植物,即米槠(CAC),木荷(SCS),山杜英(ELS),芒萁(DID)为研究对象,对其叶片进行了室内淋溶处理,并分析了淋溶液中的可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)含量及pH值,芳香性指标(AI)和荧光效率指数(Feff)等,以揭示其淋溶液中可溶性有机质(DOM)的数量和质量特征。结果表明:4种植物叶片DOM含量总体随淋溶次数的增加逐渐减小,其中首次淋溶后淋溶液中的DOC和DON含量最大,分别占总淋溶量的平均值为67.90%和44.51%;淋溶液中前3次DOC和DON淋溶量总和分别占10次淋溶总量的87.40%~94.77%和68.46%~72.49%;且前3次淋溶次数间呈极显著差异(P0.01),其后差异性不显著。DOM的pH值和光谱指标随着淋溶次数的增加逐渐上升.总体上乔木树种DOM的数量和质量比林下植被要高,这是由于乔木树种的DOM含有更多的养分和芳香类和腐殖化的高分子量化合物,而林下植被的DOM含有较多低分子量化合物和易分解组分。     

荒漠河岸胡杨(Populus euphratica)树干液流的时滞效应

以2012年4—9月树干液流速率与环境因子的实测数据,分析了荒漠河岸胡杨(Populus euphratica)树干液流的时滞效应。结果表明:不同月份胡杨树干液流速率对不同环境因子的时滞不同;4—9月,胡杨树干液流速率峰值时间比太阳辐射峰值时间晚约1h,比空气温度峰值时间早约1h,比水汽压差峰值时间早约2h,比空气相对湿度谷值时间早约2h;对影响胡杨树干液流速率的环境因子进行了主成分分析,发现胡杨树干液流速率与1h以前的第1主成分、第2主成分相关性最高,相关系数分别为0.864、0.875;对错位前后胡杨树干液流速率与环境因子进行多元线性回归分析发现,在胡杨树干液流的数值模拟中,考虑液流相对于环境因子的时滞效应可以提高模型的拟合精度。     

走航式海洋多参数剖面测量系统(MVP)温度和电导率滞后效应的一种资料处理方法

走航式海洋多参数剖面测量系统(MVP)是一种集成程度和自动化程度都较高的海洋调查设备,能对多要素进行同时观测,获得高水平空间分辨率的数据资料。MVP由于温度和电导率传感器响应时间的不匹配,下放速度过快(峰值速度4m/s)而造成非常严重的盐度尖峰现象。本研究通过结合F法、GM法和Grose法提出的盐度尖峰订正方案,提出了一种新的方法Match conductivity and temperature response times法,对压力、温度和电导率传感器三者进行响应时间的匹配来减弱盐度尖峰。与SBE-9型CTD资料进行对比发现订正后的资料误差比订正前减小80%,与CTD盐度曲线互相关程度为0.917。对比35N断面修正前后的盐度资料发现订正后温盐跃层处出现的低盐区域消失,与CTD断面资料对比结果显示MVP资料比CTD资料在细结构上更具有优势。     

2013年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

本文对2013年海洋和大气环流异常特征进行分析,讨论这些异常特征对中国气温和降水的主要影响。结果表明：2012/2013年冬季,北极涛动持续维持负位相,500 hPa位势高度场上,欧亚大陆中高纬环流呈“两槽一脊”的环流形势,乌拉尔山的高压脊持续偏强,而东亚槽也异常偏强,导致全国平均气温较常年同期偏低。季内,西伯利亚高压强度变化显著,与之相对应,我国气温季内阶段性变化大,前冬冷、后冬暖。进一步研究表明,前秋北极海冰的大幅偏少是造成东亚冬季风偏强的重要原因。2013年冬季至夏季,赤道中东太平洋海温异常偏低而海洋性大陆至西太平洋海温异常偏高,受此影响,夏季西太平洋副热带高压位置明显偏北,导致我国北方夏季多雨。与此同时,受西太平洋副热带高压下沉气流的控制,我国南方大部高温持续。2013年南海夏季风爆发偏早两候,结束偏晚4候,强度偏弱。     

巴丹吉林沙漠与小尺度湖泊夏季地表特征对比分析

利用2009年7 9月"巴丹吉林沙漠陆气相互作用及其对区域气候的影响研究"试验所得观测资料,系统分析了夏季典型晴天下巴丹吉林沙漠和沙湖不同下垫面的辐射和能量收支特征。结果表明:(1)沙漠点和沙湖点土壤温湿度都有明显的日变化,表现为准正弦曲线。地表向下日较差逐步变小,日峰值和谷值都有明显的滞后性。5~10 cm土壤温、湿度受地表温度影响较大,20 cm以下不再有明显的日变化。沙湖点土壤湿度较大,且出现逆湿现象。(2)沙漠点和沙湖点太阳总辐射的日变化趋于一致;沙漠点大气长波辐射、地表长波辐射、有效辐射均比沙湖点略低,地表反射辐射大于沙湖点。沙漠的地表长波有效辐射均小于沙湖点,两观测点净辐射差异较小。(3)两观测点的地表反照率呈"U"形分布;沙漠点的日平均反照率为0.32,沙湖点为0.23。(4)沙漠点以感热输送为主,波文比为3.4;沙湖点则以潜热输送为主,波文比为0.2。     

2013/2014年东亚冬季风异常偏弱的可能成因

2005年之后东亚冬季风连续7年强度偏强,而2013/2014年冬季,东亚冬季风强度突然由强转弱,原因可能与前期秋季北极海冰的异常有关,受2013年秋季北极海冰异常影响,冬季西伯利亚高压偏弱,进而导致东亚冬季风偏弱以及我国气温偏高。季内,东亚冬季风强度变化显著,前冬偏弱,后冬偏强。受冬季风季节内变化影响,我国前冬暖、后冬冷;此外,前冬暖、后冬冷还受到北太平洋上空阻塞高压的异常活动影响,北太平洋地区的阻塞高压加强西移至日界线以西,导致东亚地区经向型环流加强,改变了前冬以纬向型为主的环流,前冬高纬地区堆积的冷空气向东亚地区侵袭。加之,前冬我国气温偏高,导致后冬我国多地降温显著,气温由偏高转偏低。而阻塞高压的西移可能与平流层环流的异常活动有关。     

利用地面三维激光扫描进行桥梁挠度变形分析

针对常规桥梁挠度变形分析方法仅能获取有限数量离散监测点的几何变形,且存在自动化程度低、效率低、局限性大的问题,本文提出了一种基于点云数据的桥梁挠度变形分析方法。首先通过地面三维激光扫描仪获取桥梁变形体上的点云数据,经过精确配准,获取可靠点云数据。然后利用滑动窗口法得到桥梁线形,并通过两期线形叠差分析得到桥梁挠度变化。最后以跨度40 m+65 m+40 m的连续钢构桥实体工程为试验对象,利用本文方法发现该桥梁存在最小值为8 mm、跨中最大值为17.5 mm、平均值为14.9 mm的挠度变形。结果表明,该方法理论严密、计算效率高、简单实用。研究结果对三维激光扫描技术在变形监测领域的深度应用有重要借鉴意义。