东亚地区降水离子成分时空分布及其特征分析

利用东亚酸沉降监测网(EANET)观测资料,对2001年东亚地区降水成分的时空分布特征进行了分析,通过与过去的观测进行对比,揭示东亚各地酸雨分布情况及降水化学特性差异,为东亚酸沉降长距离输送模式比较计划提供前期分析资料.分析结果表明:(1)东亚地区降水化学成分表现出明显的地域特征,滨海地区的日本降水含量中Na+、Cl-分别为219、208μmol·L-1居东亚地区之首,而中国西北地区Ca2+、NO-3、NH4+、SO24-、Mg2+、K+含量最高各为755、168、260、768、59.3、53.6 μmol·L-1;降水酸度主要受阳离子Ca2+、NH4+和阴离子SO24-、NO3-的影响.(2)东亚地区降水化学成分季节变化明显,除部分源自人为或工业排放源影响外(如北部地区冬季取暖),东亚地区气候呈季节变化也是影响的主要因子之一.春季沙尘源区沙尘、扬沙频繁,其上空存在较强的西风带,在天气系统冷锋影响下,沙尘粒子易随大风扬起而由锋前强烈抬升气流输送到对流层中层,在高空西风急流作用下输送到下游地区.(3)东亚地区酸雨区降水与以往主要以硫酸型酸雨为主的降水性质不同,除中国西南工业欠发达地区仍为硫酸型外,其他酸雨区均为硫酸和硝酸混合型.表征酸雨类型的特征参量[SO24-]/[NO3-]的比值在中国西南地区为3～5,东南和华南地区为0.5～3;其他各国均在0.5～3之间.     

北京奥运会前后静稳天气条件下SO2和NO2干沉降模拟

利用中国科学院大气物理研究所北京325m气象塔气象要素和污染物浓度观测资料,采用气体干沉降阻力模型,对奥运会前后北京行政区内SO2和NO2的干沉降影响因子、干沉降速率、干沉降通量进行数值模拟。结果表明:1)随着大气稳定度、太阳辐射强度和下垫面类型的改变,北京SO2和NO2的干沉降速率有明显变化,表面阻力是影响气体干沉降速率变化的主要因子。2)SO2和NO2在白天的干沉降速率及通量普遍大于夜晚。3)静稳天气条件下,奥运会前北京地区一天可清除24tSO2和55.2tNO2,奥运会期间一天可清除10.8tSO2和50.4tNO2,这说明北京及周边地区的减排措施对改善奥运会期间的空气质量效果显著。     

一次罕见的辐射-平流雾研究(Ⅱ)——雾水化学性质分析

利用2006年12月24-27日南京市持续浓雾的雾水样品资料,结合雾滴谱仪观测的雾的微物理结构和系留气球探测的边界层资料,分析了本次浓雾雾水的化学特征.结果表明:酸雾的频率达61.5%,平均pH值为5.63;雾水中主要阳离子是NH+4、Na+、Ca2+,主要阴离子是SO42-、NO-3,其次是Cl-;雾水中总离子和SO2-4浓度水平较高,说明本次过程大气污染比较严重;雾水的Na+/Cl-为3.09,明显高于其它地区,Cl-亏损严重,主要是因为此次雾是辐射-平流雾,受到东南海面上吹来的暖湿平流的影响;雾水中的离子浓度远高于雨水中的浓度,但雨水比雾水更酸;雾水离子总浓度与雾滴粒径呈反相关趋势(r=-0.71);浓雾发展过程中,pH值先升后降,前后出现三次起伏,其趋势与各离子和总离子浓度的变化大体相反.     

城市空气污染持续维持机制研究Ⅰ.2002年西安市空气污染持续维持过程分析及其气象成因

为研究城市大气污染持续过程的形成机制及区域输送问题,利用2002年西安市环境监测站SO2、NO2和PM10日平均污染物浓度资料分析了西安市大气污染的时空分布特征及其与气象条件的关系.分析结果表明:一年中西安出现3天以上空气质量为3级以上的持续污染过程18次,累计污染超标日为192天,出现3级以上的概率为53%.西安市区的污染物以可吸入颗粒物为主,PM10污染超标日较多.重点分析了2002年1月9～12日造成西安市持续污染过程的气象条件及天气形势,可见4天的气象条件有着共同的特点:平均风速小,气温较低,出现逆温,相对湿度较大.西安地处高压后部,气压较低,高空为较平直的西北气流,天气形势持续稳定.     

北斗探空系统研发及其测风性能初步分析

高空气象观测是综合气象观测系统的重要组成部分,对天气预报、气候变化等业务科研具有重要的作用。基于北斗卫星导航系统研发了北斗探空仪及地面接收系统,目前试验样机生产已初步完成。北斗探空仪可采取单北斗、单GPS、北斗与GPS混合定位测风等3种测风模式,试验结果表明:北斗探空仪采用混合定位测速方式测风与GPS标准探空仪相比, 北向速度标准差为0.05 m·s-1,平均偏差为-0.05 m·s-1; 东向速度标准偏差为0.03 m·s-1, 平均偏差为-0.01 m·s-1; 高度标准偏差为6.88 m,平均偏差为7.48 m。北斗探空仪测风性能与GPS探空仪相当。     

硫酸盐气溶胶间接效应对中国东部冬季气候的影响

气溶胶间接效应通过对云的作用来影响气候,其过程复杂且不确定性较大。本研究利用美国国家大气研究中心（NCAR）的公共大气模式CAM5.1,通过改变模式中硫酸盐气溶胶转化为云凝结核数浓度的数量,设计了硫酸盐气溶胶间接效应的敏感性试验,通过与控制试验对比来研究其间接效应对中国东部地区冬季云、降水和季风强度的影响。结果表明：在东亚地区云凝结核形成过程中,硫酸盐气溶胶占绝对的主导地位。硫酸盐气溶胶间接效应导致中国东部地区冬季云凝结核和云滴数浓度显著增加,海洋和陆地低层的云滴有效半径减小和总云液水路径的增加,导致了云反照率的增加。引起的负辐射强迫使地表和大气降温,海平面气压升高,增加的海陆气压梯度导致中国南方地区东亚冬季风增强,总降水率减少。硫酸盐气溶胶间接效应可能不是东亚冬季风在20世纪80年代中期年际变率减弱的原因。     

"黑碳的农业与生活源排放对东亚气候、空气质量的影响及其气候-健康效益评估"项目中期研究进展

国家重点研发计划“黑碳的农业与生活源排放对东亚气候、空气质量的影响及其气候-健康效益评估”课题的中期研究进展可归纳如下:1)针对观测和实验平台,课题组进行了针对飞机气路的重新设计和改装,加装了用于航测的大气黑碳(BC)、气溶胶光学、细颗粒物粒径谱、颗粒物组分及气体组分来源示踪相关仪器,对飞机设备进行了质量控制,并设计了针对课题研究的新飞行方案。搭建了多套源排放模拟燃烧实验平台和监测系统。2)开展了基于飞机和飞艇的针对华北、华中、长三角及山东地区的黑碳垂直廓线观测。通过空地联合观测,捕捉到了华北和华中等地跨区域的黑碳大气传输过程,探讨了传输的机制。3)组织了多次农村能源消耗调查。基于室内实验初步研究了民用燃料(煤和生物质)排放气溶胶的数浓度和单颗粒气溶胶(包括黑碳)组成、混合状态、实时演化特性。初步构建了中国民用燃煤和生物质燃烧的多污染物(包括黑碳)1 km×1 km排放清单。4)建立了黑碳的光学特性和混合特性模型。采用在线大气化学耦合模式(WRF-Chem)针对黑碳气溶胶对气象要素和边界层发展的影响进行模拟,探讨了黑碳-边界层相互作用机制对地面臭氧浓度的影响,揭示了黑碳对空气污染加剧/减弱影响的物理和化学机制。改进了地球系统模式,为后期开展黑碳气溶胶辐射效应的研究打下了坚实的技术基础。5)在北京和成都市开展了黑碳浓度对居民中不同类人群的呼吸及循环系统死亡率的影响研究,开展了黑碳浓度对居民急诊就诊人数的影响研究,分析了黑碳的健康效应。     

安徽北部中、新生代沉积盆地分析

安徽省北部主要有阜西。黄口、蒿沟、固镇、嘉山和合肥６个侏罗纪至早第三纪沉积盆地，总面积约４．４万ｋｍ￣２，其间充填山前冲积扇、平原河流湖泊和内陆成水湖相以及火山沉积。盆地类型有扩张披覆型、收缩镶嵌型、迁徒型和单一型４种。盆地形成于印支期中朝板块与扬子板块拼合以后的中国东部大陆边缘活动带发育阶段，其形成机制受燕山期郯庐断裂带大规模左行平移和喜马拉雅期中国大陆地壳向东南蠕动、扩散的控制和影响。盆地中发育有岩盐、石膏和煤成气等矿产；也是寻找石油和天然气的有利地区。     

热带气旋低层水平流场的平面动力系统分析

利用中国气象局上海台风研究所整理的热带气旋最佳路径资料,热带气旋云图、气象雷达回波图资料,ECMWF ERA-Interim再分析风场资料;并用大气运动方程和天气学原理分析得到热带气旋低层水平流场结构,根据流场建立平面非线性自治动力系统。结果表明,TC在成熟阶段或发展很强时期,由两组二维驻定微分方程组解确定水平流场,TC眼区以内气流沿顺时针方向流动,TC眼区以外气流沿逆时针方向流动。TC眼区内外相反方向风场之间为风向切变圆环,圆环上不断有气旋形成,并存在低空急流,是狂风暴雨出现区域。结论与合成雷达回波观测结果一致。      

基于CALIPSO卫星资料的华东地区气溶胶垂直分布特征

基于2010年12月1日—2011年11月30日美国国家航空航天局云—气溶胶激光雷达与红外探测者卫星搭载的激光雷达CALIPSO的监测数据,通过分析消光后向散射系数、体积退偏比和色比,得到了华东地区垂直方向上气溶胶粒子的散射能力、尺度、规则程度随高度的变化及其季节变化特征。结果表明:随着高度的增加华东地区大气的散射能力减弱。整层大气不同季节粒子的形状大小不同,春季不规则、大粒径粒子所占比例与其他季节相比较大。夏季较规则、小粒径的粒子较多。各高度层的后向散射系数值分布范围为5×10-4~20×10-4 km-1·sr-1。对不同高度消光后向散射系数、体积退偏比和色比随时间变化的研究表明,春季受沙尘输送的影响,0~4 km大气层中不规则大粒径粒子较多;4~8 km大气层由于所含气溶胶粒子较少,大气散射能力随季节变化不明显;而8~10 km大气层中粒子含量最少,导致大粒径粒子所占比例较高,此外该高度层在秋季不规则、大粒径粒子相对较多,冬季规则、小粒径粒子相对较多。