北京地区臭氧垂直分布的演变趋势与特征的研究——卫星SBUV资料与地面遥感对比分析

利用地面遥感O3垂直分布的逆转方法〈C〉测量出的北京上空O3剖面资料,对雨云7号卫星的SBUV系统测量的同地区的O3垂直分布数据进行了订正.对订正后的长达8年（1979—1986年）的完整的SBUV资料进行了较为仔细的分析,得出了这一时期内的O3垂直分布长期演变呈下降趋势.并在上层O3含量的季节变化特征和周期振荡等方面,有新的发现,得出一些有意义的结果.     

北京地区臭氧垂直分布的演变趋势与特征的研究——卫星SBUV资料与地面遥感对比分析

利用地面遥感O_3垂直分布的逆转方法〈C〉测量出的北京上空O_3剖面资料,对雨云7号卫星的SBUV系统测量的同地区的O_3垂直分布数据进行了订正.对订正后的长达8年(1979—1986年)的完整的SBUV资料进行了较为仔细的分析,得出了这一时期内的O_3垂直分布长期演变呈下降趋势.并在上层O_3含量的季节变化特征和周期振荡等方面,有新的发现,得出一些有意义的结果.     

平流层O3、O动力系统的平衡性质及南极平流层O3季节变化规律的研究

本文首次利用常微分方程定性理论对平流层O₃、O动力系统的平衡性质进行了讨论.结果表明,如果在平流层O₃的主要分布高度内,大气扩散作用小于光化学作用,那么平流层的O₃层处于稳定状态;反之,平流层的O₃层将遭到破坏.利用这一机制,我们可以解释南极平流层O₃的季度变化规律和每年9-10月份出现的南极O₃洞.     

关于O3层垂直剖面遥感的逆转曲线的数学拟合模式

逆转遥感是当前获得大气O₃层垂直剖面资料的重要方法之一，而逆转曲线的质量对遥感结果的精度至关重要．本文在最小二乘法的基础上，结合逆转曲线的特征，加以适当处理，建立了逆转曲线的拟合数学模式．其性能良好，对研究O₃层垂直剖面的长期演变趋势具有重要意义．     

探测与2014年新疆于田MS7.3地震相关的大气CO和O3异常变化

基于AQUA AIRS传感器提取了2014年2月12日新疆于田M_S7.3地震前后CO和O₃数据, 讨论了数据变化与地震活动的关系。 差值法和异常指数法结果表明, 于田地震后CO和O₃在3月份达到最大异常, 且气体柱浓度异常沿NE向发震构造呈线性分布; 不同高度的CO和O₃的VMR值变化与差值法和异常指数法得到的结果相吻合; 地震前后短时间内CO和O₃气体柱浓度出现下降, 且地震当月最低。 初步推断可能是阿尔金断裂尾部在SW向运动过程中使得震区断裂带在弹性挤压状态下出现闭锁, 气体不流通导致; CO和O₃异常更多的可能是由于田地震引起地下气体大量释放, 其次可能是与地下气体逸散在大气圈中发生的一系列化学反应有关。 研究表明, 卫星高光谱遥感数据获得的CO和O₃的地球化学信息与地震有密切联系, 在地震监测及预测领域具有重要的应用价值。     

N2O增加对大气环境影响的模拟及其与甲烷和平流层水汽影响的比较

本文利用美国国家大气环境中心(NCAR)的二维化学、辐射和动力相互作用的模式(SOCRATES),模拟了大气中N₂O增加对O₃和温度的影响,并从化学、辐射和动力过程讨论了影响原因,此外还与大气甲烷和平流层水汽增加对大气环境的影响进行了对比.分析表明:大气中N₂O浓度增加以后,将通过化学过程引起30 km以上O₃损耗,30~40 km损耗较多;30 km以上降温明显,下平流层中低纬度地区以及对流层O₃增加并有微弱升温;30~40 km附近,北半球中高纬地区O₃减少以及降温幅度都大于南半球.对流层升温主要是N₂O和O₃增加所致,而平流层温度变化主要受O₃控制.北半球中高纬地区动力过程对温度变化的反馈较其它地区明显,这种反馈对平流层中高层北半球中高纬地区温度和O₃的变化都有明显影响.大气中甲烷增加引起的O₃损耗在45 km以上,45 km以下O₃增加.平流层水汽增加会引起40 km以上O₃减少,20~40 km大部分地区O₃增加.N₂O增加造成的O₃损耗正好位于臭氧层附近,其排放对未来O₃层恢复至关重要.N₂O增加引起下平流层15~25 km中低纬度地区有弱的升温,这与其它温室气体增加对该地区温度的影响不同,CO₂,CH₄和H₂O等增加后下平流层通常是降温.     

北半球中高纬度对流层顶转换层中O3/H2O 混合关系的结构形态

利用北半球40°N～50°N纬度带上HALOE实验测量的O₃和H₂O廓线资料,根据示踪成分O₃和H₂O空间分布的化学寿命以及输运特征时间常数等性质,在等熵坐标中构建了对流层顶附近及最低平流层300～390 K等熵面间,O₃/H₂O混合关系的结构形态和季节特征.结果表明: (1) 在对流层顶转换层的320～380 K等熵面间O₃混合比廓线的斜率具有空间转折"突变",而H₂O混合比廓线的斜率则出现空间渐变转折.在对流层顶附近O₃和H₂O的源分别是平流层与对流层,使O₃混合比和H₂O混合比在320～380 K等熵面的两侧显现出截然不同的垂直分布梯度.(2) 在对流层顶附近O₃/H₂O达到最小二乘意义上的最佳拟合时,两者参考关系的对流层支与平流层支呈现出非规则"L"结构形态的季节与季节内变化,其中对流层支的斜率为负,而平流层支的斜率可随季节出现正负变化.同时,由"L"形态的转角处可确定随季节变化的化学对流层顶(chemopause)特征.(3) 由O₃/H₂O混合关系反映出对流层不同区域空气携带的物质成分分别与平流层空气混合而形成混合层,而且可使混合层的混合线不恒定.混合层的表现在2003年、2005年1月和2003年4月的混合程度相当,混合的等熵厚度大约是30 K,即在320～350 K等熵面间.2005年11月的混合高度有所增高,进入平流层的H₂O混合比要比2003年和2005年1月的小,混合的等熵厚度大约为30 K,在330～360 K等熵面间.不同季节混合的等熵厚度变化较小,但高度可随季节而变化.O₃/H₂O混合关系的平流层支随季节的变化很明显,1月最低平流层空气脱水是引起平流层支季节变化的重要原因.     

火星O2(a1Δg)气辉高光谱分辨辐射传输特性研究

1.27 μm波段的氧分子近红外气辉是火星大气最重要的气辉辐射之一, 该气辉高光谱分辨辐射传输模型的建立对于研制火星探测载荷, 反演火星大气的风场温度场与臭氧浓度, 以及研究火星空间物理, 有重要的科学价值与工程意义.在研究火星大气O₂(a¹Δ_g)气辉光化学反应模型的基础上, 提出了O₂(a¹Δ_g)气辉体辐射率的计算方法, 并建立了火星大气气辉辐射传输理论; 通过与用于研究火星大气特征的光谱学探测仪(Spectroscopy Spectrograph for the Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars, SPICAM)的实测数据进行对比, 验证了所建立的火星O₂(a¹Δ_g)气辉高光谱分辨辐射传输模型的准确性; 针对火星与地球大气的O₂(a¹Δ_g)气辉, 在体辐射率、自吸收效应, 以及临边辐射光谱特性三个方面进行了系统深入的比较, 对比结果表明, 火星大气由于密度低、氧气丰度小, 其自吸收效应可以忽略不计, 但其O₂(a¹Δ_g)气辉辐射强度与地球大气相当, 可以用于火星大气的风场温度场与臭氧浓度的探测与反演.

     

GBAVTⅡ探测西安上空夜气辉反演O2(0-1)柱浓度及其波动的研究

探测高层大气的粒子浓度具有重要的科学意义.本文利用安装在中国西安城区(海拔457m, 34.23°N, 109.01°E)的自制地基气辉成像干涉仪GBAVTⅡ(Ground-based atmosphere VER & temperature imaging interferometer)对峰值高度在94 km处的867.7 nm O₂(0-1)夜气辉长期定点观测, 反演得到O₂(0-1)的柱浓度, 并根据大气温度及O₂(0-1)粒子柱浓度的扰动提取得到大气重力波、行星波周期.本文首先阐述了地基GBAVTⅡ探测气辉的原理, 并从气辉辐射理论及地基探测模式导出气辉强度表达式, 建立地基仪器探测得到的气辉的积分体发射率IER(Integrated Emission Rate)与大气中O₂(0-1)柱浓度的关系, 然后利用2019年以来的多日观测数据, 得到西安地区上空O₂(0-1)粒子的柱浓度量级为10⁴cm^-2; 经对比发现2020年9月17日GBAVTⅡ探测O₂(0-1)柱浓度结果与NRLMSISE-00模型数据的相对误差在0.5%~30%.我们从GBAVTⅡ整夜拍摄气辉成像干涉图中反演出西安上空90~100 km的大气温度和O₂(0-1)柱浓度及扰动特征, 得到周期在8~10 h左右的潮汐波, 去掉潮汐趋势的温度和柱浓度残差序列, 利用小波分析提取得到周期为2.3 h的重力波.最后我们利用2022年4月21日—2022年5月6日期间的O₂(0-1)柱浓度探测序列得到日平均柱浓度并提取准2日的行星波周期.GBAVTⅡ所探测得到大气波动的周期尺度与其他已有中纬度地区的探测结果相吻合.

     

北半球不同纬度臭氧层系统混沌吸引子的特征研究

将TOMS测量的北半球不同纬度各纬向平均逐日O。总量作为无规序列,利用时滞方法重构序列的相空间吸引子,计算其系统状态演化过程中形成的整体结构特征.结果表明,各纬度O₃层系统吸引子都具有非整数分维结构；此外,在完整的Lpapunov指数谱中,所有指数分量之和均为负值,且最大指数分量总是正值.反映出O₃层系统相空间总体上是收缩的,同时提供了存在奇怪吸引子的证据,表征O₃层系统的演化是一种耗散混饨运动.这对于进一步应用非线性动力系统理论和方法,深入研究O₃层系统的动力学特征具有重要意义.     

气象条件对京津冀地区O3和PM2.5双高污染的影响及对减排的启示作用

近年来,京津冀地区频繁发生O₃和PM_2.5同时超标的双高污染(CP)过程,给大气污染协同控制带来了严峻挑战.京津冀地区50%以上的CP事件发生在4～5月,并且在2018年达到了最高的11天. CP事件期间的O₃和PM_2.5浓度略低于但接近仅发生O₃和PM_2.5污染时的浓度,这表明双高污染会造成更为严重的危害.由斯堪的纳维亚遥相关型的两个中心与华北上空的异常反气旋环流中心组成的Rossby波波列导致京津冀地区出现高温、潮湿和静稳的气象条件,这同时增加了O₃和PM_2.5的浓度,有利于CP事件的发生.在2018年之后CP日数急剧减少,而气象条件并没有明显的趋势变化.因此,气象条件的变化并没有真正促成2019年和2020年CP日数的下降.这其中隐含着是PM_2.5相关排放的减少导致了CP日数的减少(2019年和2020年共减少约11天).本文所揭示的不同污染事件之间大气条件的差异有助于在日-周的时间尺...     

Meteorological influences on co-occurrence of O3 and PM2.5 pollution and implication for emission reductions in Beijing-Tianjin-Hebei

Co-occurrence of surface ozone(O₃) and fine particulate matter(PM_2.5) pollution(CP) was frequently observed in Beijing-Tianjin-Hebei(BTH). More than 50% of CP days occurred during April–May in BTH, and the CP days reached up to 11 in two months of 2018. The PM_2.5 or O₃ concentration associated with CP was lower than but close to that in O₃ and PM_2.5 pollution, indicating compound harms during CP days with double-high concentration...     

河北省沙城地倾斜潮汐波的调和分析

用别尔采夫方法对河北省沙城1972年3月份的地倾斜观测资资进行了调和分析,得出了三个主要半日波M₂、S₂、N₂和两个主要日波K₁、O₁的弹性系数γ和位相差△δ。其中半日波M₂、S₂的结果比较好。M₂、S₂波的弹性系数γ分别为:南北向0.84、0.86;东西向0.81、0.77。即东西向的弹性系数略小于南北向的弹性系数。     

差分GPS方法在城市活断层探测中的应用探讨

使用差分GPS方法, 测量西宁盆地内部各级阶地参数, 对比野外阶地特征, 探讨区域新构造时期活动特征, 以及西宁城市周缘活断层的分布及活动特征。 通过这一区域的实践, 认为DGPS方法能够快速、 精确的获得区域内阶地面的坐标和高程, 是确定弱活动或隐伏断裂的可行方法。 南川河断裂错断T₃、 T₄、 T₅阶地, 断裂的活动时间为T₃阶地形成后, T₂级阶地形成前的0.10 Ma B.P.至0.05 Ma B.P.。 垂直断距15～20 m, 最小垂直活动速率约为0.30 mm/a。     

地幔过渡带Al2O3-SiO2-H2O体系的新含水相

俯冲板片是地表水进入深部地幔的潜在载体,而含水矿物是其中的关键所在.因此,新含水相的发现对认识整个地球内部的水循环过程及效应具有重要意义.研究使用2500吨Sakura型多面顶大压机在Al₂O₃-SiO₂-H₂O体系合成了两个新的含水相,Al₂SiO₆H₂和Al_5.5Si₄O₁₈H_3.5(以下分别记为Psi相和Phi相),合成条件是15.5GPa、1400℃和17.5GPa、1600℃.Cr³⁺的荧光光谱显示Psi相在687、693和705nm有特征峰,而Phi相在691、696和708nm有特征峰.单晶X射线衍射(SCXRD)结构精修表明两相属于单斜晶系(空间群P2₁),其理想化学式分别为Al₂SiO₆H₂和Al_5.5     

全球Schwideski海潮模型K1、O1分波在中国大陆产生的地倾斜负荷潮

本文根据计算地倾斜负荷潮的积分Green函数方法,计算了全球Schwiderski海潮模型K₁、O₁分波在中国大陆产生的地倾斜负荷潮,绘制了K₁、O₁分波负荷潮椭圆及其长轴迹线,沿长轴方向分量的等潮时线,长、短半轴等值线诸地倾斜负荷潮参量在中国大陆境内的分布图,给出了它们的空间分布图象,为国内的地倾斜固体潮研究提供了重要的参考资料.     

泉州重力潮汐观测的分析

为了研究海潮与固体潮的相互作用,对近海的泉州台用三台重力仪（二台LaGoste-G型、一台GS型）为期四个半月的观测资料进行了初步分析,探讨了仪器的性能及误差来源。由分析得出: 1.由LaCoste-G型584和589重力仪观测得到的结果是一致的,三台仪器对于主要潮波O₁和M₂波的观测结果也相符较好,其互差不超过8‰。利用Schwiderski图和我国等潮图作海潮改正后的潮汐因子接近理论模型值。但由于泉州为近海台,大的余差可能反映了局部地区海潮的影响。 2.LaCoste-G型重力仪的误差主要来自灵敏度的变化,应在基本台上作定期标定。 3.GS-207重力仪的观测结果受气压的影响较大,特别是K₁和S₂波,经初步分析得出约7微伽/毫巴。     

Quantifying the impact of mineralogical heterogeneity on reactive transport modeling of CO2+O2 in-situ leaching of uranium

CO₂+ O₂ in-situ leaching(ISL) of sandstonetype uranium ore represents the third generation of solution mining in China.In this study,reactive transport modeling of the interaction between hydrodynamic and geochemical reactions is performed to enable better prediction and regulation of the CO₂+ O₂ in-situ leaching process of uranium.Geochemical reactions between mining solutions and rock,and the kinetic uranium dissolution controlled by O₂(aq...     

2020年4月20日磁暴恢复相期间舌状中性结构的垂直变化

在发生于2020年4月20日的地磁暴恢复相阶段, GOLD(Global-scale Observations of the Limb and Disk)成像仪在第112天(day of year, DOY 112)中低纬地区观测到氧原子(O)和氮气分子(N₂)的柱密度比(ΣO/N₂)的舌状中性结构(TON).TON结构一般指发生于中高纬且形成于两个ΣO/N₂暴时衰减结构之间的ΣO/N₂增强结构.热层-电离层电动力学大气环流模式(Thermosphere-Ionosphere-Electrodynamics General Circulation Model, TIEGCM)定性地模拟再现了在本次磁暴恢复相期间观测到的ΣO/N₂增强结构, 并且发现这个结构在前一天(DOY 111)当地下午形成, 通过中性风的输运被逐渐耗散.模拟结果呈现了不同高度O/N₂的TON结构的垂直变化, 其强度和纬度范围有明显的高度依赖性, 并且随磁暴演化不断变化.诊断分析表明: 下沉流(downwelling)驱动的垂直输运首先导致较低纬(约30°N—70°N)O/N₂的增强, 然后通过极向风驱动的水平输运将其向更高纬地区输运.在中低热层(约120~300 km高度), 主导O/N₂的TON结构演化的中低纬极向风主要是由气压梯度力导致的, 同时科里奥利力对极向风也有一定的正贡献.而在约300 km高度以上的高热层, 极向风主要由气压梯度力和与其作用相反的垂直黏性力两项控制.

     

“霍山窗”地区H2浓度异常与小震活动关系分析

基于2018年12月4日至2020年8月15日“霍山窗”地区全时段的断裂带土壤气H₂的观测资料，根据测量值的分布范围对资料的可靠性进行了评价，对其气象影响因素也做了分析。结合“霍山窗”地区的小震集中活动，分析了断裂带H₂异常与小震活动性的关系。结果表明：土地岭—落儿岭断裂带H₂浓度前兆异常幅度较大，对观测点所在断裂上的地震活动反应灵敏，映震效果较好。研究区变质岩含有丰富的H₂气源，应力积累加速了断裂带内H₂的释放，张性断裂为H₂的运移提供了良好的通道。