全球海洋环流模式中氚分布的模拟

氚（3H）作为一种重要的被动示踪物,经常被用于研究海洋中的物理过程及评估海洋环流模式的模拟性能。使用一个全球海洋环流模式（LICOM）来研究氚在海洋中的分布、存储和输送。模拟的全球氚通量表明,1975年之前氚主要由海气交换输入海洋,特别是在1963年,氚的气体交换输入约为降水输入的2.5倍,1975年之后两种方式的氚输入通量都大幅减少。比对GEOSECS（Geochemical Ocean Sections Study,1972～1978年）和WOCE （World Ocean Circulation Experiment,1989～1995年）大洋观测计划期间的观测资料发现,我们的模式很好地模拟出了氚的海表分布、水柱总量、经向分布以及次表层的高值信号,主要缺点在于模拟的氚向深层的穿透不足,特别是在全球的两个副热带地区,表现尤为明显,氚输入函数的不确定性和模式物理场描述的不足可能是造成误差的主要原因。模式给出的海洋中氚储存总量的结果与基于观测得到的结果比较吻合,如北太平洋海区：1973～1974年模拟结果约为20.4 kg,相同期间观测估计值为21.1±4.7 kg,1989～1995年模拟结果为20.7 kg,相同期间观测估计值为23.4±2.0 kg。氚在等密度面上高低纬的侧向通风明显,模式成功模拟出氚从中高纬的海表进入,沿等密度面向低纬的次表层输送,又经大洋环流和扩散分别向南半球和高纬输送的过程。     

南京北郊冬季大气SO2、NO2和O3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SO2、NO2和O3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SO2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SO2浓度更高。降水对SO2湿清除效果明显,清除系数平均为0.168 h-1。NO2气体呈明显单峰特征,在18时达最高值。南京北郊是NO2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NO2浓度最高。O3浓度受NO2的影响较明显。O3日变化呈单峰特征,在15时达最大值,静风时O3浓度最低。降水对O3的间接影响较明显,在降水时,白天由于太阳辐射较弱,O3浓度降低;夜晚NO浓度较低,使得O3浓度升高。     

临安秋季近地层非甲烷碳氢化合物特征

应用浙江临安1999年秋季非甲烷碳氢化合物(NMHC)观测数据,分析了NMHC特征,并估计其对该地O3的影响.该地NMHC芳香烃含量最高为47.9%,其次为:烷烃29.1%,烯烃12.7%,炔烃8.2%,生物排放的烃2.1%.从各NMHC成份相关分析发现,NMHC主要排放源是该地生物物质(柴草、秸秆、农业废弃物)焚烧,存在未知芳香烃人为源的可能.丙烯等量浓度分析表明,芳香烃、CO、生物源烃和烯烃对该地O3均有重要贡献.观测和模式分析显示本次观测的O3处于NMHC控制区.     

县域农村居民点空间格局与可达性——以江苏省射阳县为例

基于全国第二次土地利用调查数据,借助GIS 软件平台,运用核密度估算、最近邻距离指数、探索性空间数据分析、栅格成本加权距离算法等模型分析江苏省射阳县农村居民点空间格局与可达性。研究表明：在可达性成本上,镇中心半小时经济圈为5 km,成本从中心沿公路网向外围呈增长态势;村中心半小时经济圈半径为1 km,呈现“满天星”分布格局;耕作成本一般为5 min,西部村庄可达性高于东部。在点格局上,农村居民点分布集聚,呈现“西密东疏”的空间格局特征。在规模空间格局上,农村居民点规模普遍较小,具有“太极”状结构。在可达性空间格局上,镇中心平均可达性呈现“双管”结构,高值区在射阳县西部和中部形成条带状分布;村中心平均可达性空间上类似“树枝”结构,呈现中西部高值集聚和东部低值连片分布的格局;耕作平均可达性具有南部高值、东部低值连片和中部高值集聚特征。空间可达性可划分为可达性高值区、可达性中值区和可达性低值区三级,射阳县可达性以中值为主,具有圈层状和“公路沿线”布局特征。     

长江三角洲地区近30年非雾天能见度特征分析

利用地面能见度观测数据和中分辨率成像光谱仪(简称M(ODIS)所提供的气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)资料,分析了中国长江三角洲地区近30年的能见度变化特征。结果表明,该地区1980—2009年能见度年均值为19.5±1.8km,其中最高值为21.9km,在1984年,最低值为16.1km在2007年。近30年能见度呈下降趋势,平均年递减率为-0.20±0.013km/a,近几年能见度趋于稳定。该地区能见度:夏季能见度最好,秋、春季次之,冬季最差;沿海地区能见度好于内陆地区,沿江(河)两岸能见度较差;沿江(河、海)地区能见度的下降速度大于其他地区,在浙江东南部沿海地区尤为明显。利用EOF方法分析长三角地区能见度,结果表明第一模态的特征向量均为正值,说明全区能见度均呈下降趋势。利用MO-DIS AOD数据分析区域性及长期能见度变化趋势与利用地面观测数据方法分析结论相一致。     

INTEX-B NO_2排放源在中国地区的应用与检验

将INTEX-B排放源应用到空气质量模型Model3-CMAQ中,对中国地区对流层NO2的浓度分布进行了数值模拟,并与OMI卫星对流层NO2资料进行了对比和验证。结果表明：将INTEX-B排放源应用到Model3-CMAQ模式,模拟的NO2浓度在中国地区的分布、季节变化规律与卫星资料所得结果一致。敏感性试验表明,工业及电厂排放对NO2的浓度贡献最大,而交通排放的贡献相对较小,两种排放均主要集中在京津、长江三角洲等经济发达地区。     

中国地区臭氧前体物对地面臭氧的影响

利用GEOS-Chem模式的数值试验结果,研究中国地区NOx和两类VOCs对O3质量浓度分布及其化学机理的影响。研究表明,NOx的减少会使得中国西部O3质量浓度显著降低,但在冬季NOx的减少会使得东北、华北地区O3质量浓度上升。而京津唐地区由于VOCs/NOx比值偏低,不能通过单一减少NOx来控制O3质量浓度。VOCs排放的减少会使得我国东部地区O3质量浓度大幅减少,其中人为VOCs的减少能降低我国东部地面O3质量浓度,而生物VOCs的减少只能在夏秋季有效减少我国东部地区35°N以南区域的地面O3质量浓度。控制地面O3质量浓度时,中国西部主要考虑NOx的减排,东部35°N以北主要考虑AVOCs的减排,而30~35°N应同时考虑AVOCs和BVOCs的减排,在30°N以南的地区,则需要全面考虑NOx和VOCs的减排。     

长江三角洲区域本底大气中致酸气体体积分数变化特征

利用2003-12—2004-11浙江临安区域大气本底站大气NOx、SO2体积分数的连续观测资料,分析其季节变化和日变化特征。结果表明：长江三角洲区域本底大气中致酸气体NOx、SO2体积分数值均为冬季最高,分别为23.81×10^-9和37.3×10^-9,主要受来自东北方向宁、沪区域城市群的相对高浓度污染物随气团传输影响;夏季最低,主要是局地源的贡献。降水对SO2去除作用明显,对NOx去除效果不大。NOx体积分数值冬季的日变化最为明显,呈现出一低一高的双峰型,09：00出现较高体积分数值,18：00出现最高体积分数值;而夏季为单峰型日变化,07：00出现最高体积分数值。SO2冬、春季的日变化明显,最高体积分数值出现在06：00左右,最低体积分数值出现在15：00左右。该区域NO2全年空气质量达到《环境空气质量标准》（GB 30952—1996）一级标准,SO2冬、春季超标较多,受到人类活动影响较明显。NO2和SO2空气污染指数在12月最大,分别为50和93。该区域NO2和SO2并未出现“周末效应”。     

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.     

香河地基观测臭氧柱总量数据分析及臭氧变化趋势研究

大气臭氧变化在全球气候和环境中具有重要作用,是当今大气科学领域的重要研究对象之一。对比分析了中国科学院大气物理研究所河北香河大气综合观测试验站2014～2016年Dobson和Brewer两种臭氧总量观测仪器探测结果的一致性,并使用1979～2016年Dobson观测数据分析了香河地区臭氧总量的长期变化趋势。结果表明:进行有效温度修正后,两种臭氧总量仪器观测结果一致性较好,平均偏差仅为-0.14DU(多布森单位),平均绝对偏差为8.00 DU,标准差为36.09 DU,相关系数达0.964。整体来说,两类仪器观测臭氧总量吻合较好。SO2浓度对Dobson仪器数据精度有一定影响,两组仪器数据在SO2浓度为0～0.2DU、0.2～0.4DU和0.4DU大气条件情况下的平均偏差分别为4.8 DU、7.0 DU和8.0 DU,平均偏差随SO2浓度升高而增大。过去38年香河地区的臭氧总量季节差异性强,春、冬两季臭氧总量高,夏、秋两季臭氧总量相对低,季节变化趋势差异明显。从长期变化上看,臭氧总量变化波动有不同的周期,在4个大的时间段变化趋势不同,2000～2010年臭氧层有显著恢复,但最近几年又有变薄的趋势。