临安与龙凤山辐射数据质量及初步结果比较

采用国际通用的辐射数据质量评估方法对2005—2011年浙江临安、黑龙江龙凤山两个区域大气本底站辐射观测资料进行质量评估与比较分析。结果表明:两站辐射数据通过物理可能限制检验与极端罕见限制检验的百分比均超过99.5%,但通过相关要素比较限制检验的百分比上,临安与龙凤山站分别降至97.9%与95.9%;双轴定位追踪太阳出现偏差是造成直接辐射与散射辐射数据精度降低的主要原因。CM21表的热偏移在-5 W·m-2以内,而其进行热偏移订正可以显著提高数据的通过率。对应同一太阳天顶角,临安站晴空总辐射与直接辐射均低于龙凤山站,散射辐射则相反,其原因是临安的大气透明系数较低,大气浑浊度较高。2006—2011年,临安站的大气向下长波辐射呈下降趋势,达到了0.01的显著性水平,且其多年平均值 (363.7±59.3 W·m-2) 显著高于龙凤山站 (274.9±77.6 W·m-2);龙凤山站晴空太阳总辐射呈增加趋势,达到了0.1的显著性水平。     

龙凤山区域大气本底台站反应性气体观测质量控制

实现对大气反应性气体的业务化观测是中国气象局大气成分观测的重要目标内容之一.为了满足大气本底观测业务的目标要求,在龙凤山区域大气本底观测站反应性气体观测系统2年来的业务试运行的实践经验的基础上,着重分析了涉及质量控制技术中零/跨检查和多点校准的执行情况,确定了执行零/跨检查、多点校准和零/跨调整的指导性频率,提出了基于校准信息的数据订正方法,简要阐述标准量值传递方案和仪器测试、检验和维护中所应注意的内容.     

区域站和基准站气溶胶的分析

文章讨论了秋季（1994年10月）和冬季（1995年1月）在中国西部青海省共和县瓦里关山（36°17′N,100°54′E,海拔3816 m）基准站和中国东北黑龙江省五常县的龙凤山（44°44′N,127°36′E,海拔331 m）及中国东南沿海的浙江省临安县的横畈乡（30°18′N,119°44′E,海拔131 m）两个区域本底站（上述3站均属WMO）所采集的气溶胶样品的质量浓度、可溶性离子浓度的时空分布特征和变化规律。初步得出：气溶胶质量浓度和可溶性离子浓度以临安为最高。其次是龙凤山,而瓦里关山为最低     

中国区域空气污染本底站的降水化学特征

分析了3个代表不同背景特征的WMO（世界气象组织）区域本底空气污染站黑龙江五常县龙凤山本底站，北京密云县古北口上甸子本底站和浙江临安本底站的降水化学特征。分析内容为降水的pH值和SO₄2-、NO₃-、Cl-、F-、NH₄+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+诸离子的浓度。结果表明，降水pH值和SO₄2-、NO₃-、NH₄+、Ca2+具有年际变化和年变化的特征，但其变化趋势各站及各要素不尽一致。离子Cl-、F-、K+、Na+、Mg2+浓度偏低，变化不明显。就多年平均而言，临安站的pH值为3站最低，SO₄2-为最高。上甸子除了SO₄2-浓度次于临安外，其余所有离子浓度均为3站之首，而且pH值也为3站最高。龙凤山除了降水中的Ca2+、Mg2+离子浓度略高于临安外，其它各离子的浓度是3站中最低，pH值在3站中的位置居中。降水化学特征演变趋势为:3个站的降水皆呈酸性，其中临安最严重，龙凤山其次，上甸子相对轻一些，但其酸化的速率为3站之首。     

长三角临安本底站PM_1中各主要化学成分质量-粒度分布与变化

2013年夏季至2014年春季在中国长三角区域的临安大气本底站利用气溶胶质谱仪(AMS)对PM_1中主要化学成分质量浓度以及质量-粒度分布进行观测,发现观测期间PM_1的平均浓度约为53μg/m~3,其中有机物是最主要的成分(约占47%),其次为硫酸盐(23%)、硝酸盐(16%)、铵盐(12%)和氯化物(1.2%)。PM_1平均浓度冬季最高(84μg/m~3),秋季最低(38μg/m~3)。冬季污染时段PM_1浓度较清洁时段高24倍,其中硝酸盐浓度冬季升高最显著,这与冬季燃煤排放增加和低温有利其形成有密切联系。不同化学成分中,有机物粒度分布峰值粒径最小,硫酸盐最大。冬季各化学成分的峰值粒径在4个季节中最大(约600 nm),可能由于污染物积聚时间较长。夏季各成分峰值粒径最小(400~500 nm),且在夏季清洁时段浓度较其他季节高,局地产生的新粒子贡献可能很重要,伴随着光化学烟雾的气溶胶和臭氧污染在这些区域升高值得进一步关注。     

黑碳气溶胶对我国区域气候影响的数值模拟

利用区域气候模式RegCM3模拟研究了黑碳气溶胶对我国区域气候的影响。以2000年1、4、7、10月为代表,计算分析了黑碳气溶胶的辐射强迫作用、对大气温度和降水的影响及其季节变化特征。模拟结果显示：黑碳气溶胶在大气层顶产生正的辐射强迫,在地表产生负的辐射强迫;黑碳气溶胶的加入使中国大陆地区地面温度发生明显变化,并呈现显著的季节特征,即1月大部分地区的地面温度均有升高;7月北方增温、南方降温;4月和10月地面温度的变化不明显。模拟结果也表明,黑碳气溶胶的排放使我国长江中下游等南方地区夏季降水增加,而北方部分地区降水减少。     

输送对区域本底站痕量气体浓度的影响

利用HYSPLIT4轨迹模式计算了临安、上甸子和龙凤山区域大气本底站2005年7月-2007年6月的气块后向轨迹, 并通过聚类分析取得了各站点平均轨迹的空间分布和季节变化等结果。将各站点同期观测到的O₃, SO₂, NO_x和CO浓度通过滑动平均法去除季节变化, 取得其短期变化信号, 并将轨迹与这种短期变化信号对应, 比较真实地反映了排放源空间分布和轨迹移动特性对污染物浓度的影响。研究结果表明:移动高度高、速度快的气块不利于污染物积累, 对站点污染物起清除作用。但个别来自高空的轨迹会将富含O₃的气块输送到地面, 从而使站点O₃浓度升高。各站均有大约50%~60%的轨迹输送污染气块, 导致站点气体浓度升高。临安站的污染主要来自S-SW和N-SE扇区; 上甸子站的污染最主要来自SE-SW扇区, 其次来自N-SE和W-N扇区; 龙凤山的污染主要由来自S-WSW扇区。     

Characteristics of Gaseous Pollutants at a Regional Background Station in Southern China

Measurements of gaseous pollutants （03, NOx, SO2, and CO） were conducted at Dinghushan background station in southern China from January to December 2013. The levels and variations of O3, NOx, SO2, and CO were analyzed and their possible causes discussed. The annual average concentrations of 03, NOx, SO2, and CO were 24.6 ± 23.9, 12.8 ± 10.2, 4.0 ± 4.8, and 348 ± 185 ppbv, respectively. The observed levels of the gaseous pollutants are comparable to those at other background sites in China. The most obvious diurnal variation of 03 was observed in autumn, with minima in the early morning and maxima in the afternoon. The diurnal variations of SO2 showed high values during the day. The diurnal cycles of NOx showed higher values in the morning and lower values during the night. Higher CO concentrations were observed in spring followed by winter, autumn, and summer. Biomass burning, in combination with the transport of regional pollution, is an important source of CO, SO2, and NOx in spring and winter. Backward trajectories were calculated and analyzed together with corresponding pollutant concentrations. The results indicate that air masses passing over polluted areas are responsible for the high concentrations of gaseous pollutants at the Dinghushan background station.     

乌鲁木齐冬季黑碳气溶胶污染特征初步研究

利用2010年2月乌鲁木齐大气成分观测站黒碳仪观测数据,结合散射系数及常规观测资料,对乌鲁木齐冬季黑碳气溶胶浓度变化特征进行了分析,并通过气流后向轨迹进行了来源分析。结果表明：(1)观测期间BC质量浓度日平均值为12707±4673 ng.m-3,浓度变化范围为4916~22997 ng.m-3,散射系数日均值为1086±561Mm-1,变化范围为350~2232 Mm-1。BC质量浓度和散射系数日均值变化趋势基本一致;(2)BC质量浓度日变化具有明显的峰值和谷值,峰值分别出现在9~11时和20~22时,谷值分别出现在4~6时和16~18时,散射系数与BC质量浓度日变化趋势基本一致,相对其有一定的滞后。春节期间燃放烟花爆竹对空气污染物浓度上升有明显作用,显著影响BC质量浓度日变化规律;(3)乌鲁木齐冬季大气层结稳定,污染物不易扩散,风速和降水对黑碳气溶胶浓度具有明显的稀释作用。在乌鲁木齐特殊的地形和气象条件下,本地源排放与来自周边城市群污染物输送的叠加使得污染更加严重。     

临安大气气溶胶理化特性季节变化

分别利用碳成分分析仪、离子色谱仪和原子吸收光谱仪等获取浙江省临安地区大气气溶胶在春、夏、秋、冬四季的质量浓度、离子与碳成分特性,并对不同粒径气溶胶成分分布特点作了较详细分析。结果表明：气溶胶质量浓度、可溶性离子浓度以及碳成分浓度具有明显的季节变化趋势。整个尺度范围内,气溶胶质量浓度季节变化特点为春季浓度最高,达到534 μg/m3;冬季次之,质量浓度为117.21 μg/m3;夏季浓度最低,平均为65.7 μg/m3;秋季质量浓度98.6 μg/m3。可溶性离子成分在气溶胶中所占比例具有明显的季节性,其中夏季最高为49.4%,春季最低为11.3%。硫酸根离子SO42-和氨根离子NH4+和硝酸根离子NO3- 3种离子浓度之和约占离子总量的75%~83%。受温度影响,硝酸根离子NO3-浓度随季节变化幅度较大,夏季平均浓度为1.7 μg/m3, 冬季平均浓度为11.5 μg/m3,是夏季浓度的6.8倍。碳浓度分布特点显示,气溶胶中元素碳浓度春季最高,夏季最低。有机碳浓度春季最高,冬季最低。气溶胶粒度分布特点也非常明显。四季中粒径小于11 μm（PM11）的气溶胶均占气溶胶总量的90%以上,粒径小于2.1 μm（PM2.1）的气溶胶占到气溶胶总量的53%以上。可溶性离子在粒径小于2.1 μm气溶胶颗粒中,以硫酸根离子、氨根离子和硝酸根离子为主。碳成分尺度分布特征为颗粒越小,有机碳及元素碳浓度越高。     

华北地区秋季气温的时空变化特征

利用我国华北地区17个站1951-2003年的月平均气温资料,分析了华北地区秋季气温的年际、年代际变化的时空特征.结果发现:秋季气温在20世纪90年代前处于偏高时段,90年代中期以后急剧降温,气温随时间变化而降低的趋势显著.从增温的幅度上看,华北的西部比东部大.日本海附近500 hPa高空环流变化异常与华北地区气温变化...     

中国地区黑碳气溶胶的第一间接辐射强迫与气候效应

将区域气候模式（RegCM3）与对流层大气化学模式（TACM）耦合, 建立区域气候化学模拟系统（RegCCMS）, 用以模拟研究中国地区黑碳气溶胶的空间分布、 第一间接辐射强迫及其气候效应。利用RegCCMS模式对2003年1月和7月进行模拟, 结果表明, 我国黑碳气溶胶主要集中在四川、 河北、 山东等地, 1月份浓度最高值中心在四川, 达到4 μg·m-3; 而在7月则出现在华中地区, 高值中心值为3.5 μg·m-3。地面浓度的季节差异不是很明显。1月和7月由黑碳气溶胶所造成的第一间接辐射强迫全国平均值分别为-0.389 W·m-2和-1.18 W·m-2, 局部地区达到-4～-4.5 W·m-2。敏感性试验结果表明, 考虑黑碳气溶胶的第一间接气候效应后, 使得近地面气温下降, 降水减少, 1月变化的平均值分别为-0.025K和-0.0027 mm·d-1, 7月变化的平均值分别为-0.16K和-0.095 mm·d-1, 在不同季节和地区, 气温和降水的变化存在明显差异。     

不同气候背景下北疆霜期的时空变化特征

利用新疆气象信息中心提供的1961—2021年逐日最低气温资料,基于常规气象统计方法,对不同气候背景下北疆地区初、终霜日和霜期的变化特征进行分析,结果表明：（1）初霜日在背景I下呈较快推迟趋势,速率达0.36 d/a,背景II下变化趋势很小;终霜日在背景I下反呈推迟趋势,速率达0.15 d/a,在背景II下呈较快提前趋势,速率达0.28 d/a;霜期在背景I、II下均呈缩短趋势,缩短速率分别为0.24 d/a、0.35 d/a。（2）在气候背景I下霜期的缩短主要由初霜日推迟而导致,在气候背景II下霜期的缩短主要由终霜日提前所导致。（3）北疆地区平均初霜日在背景II下变化趋势很小是因为此时段下北疆初霜日西部在提前,东部在推迟,且推迟与提前的变化趋势相差较小;平均终霜日在背景I下反呈推迟趋势的气候条件是此时段下北疆春季气温变化趋势为-0.357 ℃/10 a,空间变化上则是因为此时段下北疆终霜日整体呈推迟趋势,仅阿勒泰地区东部、哈密地区东部呈提前趋势,且推迟速率较大,提前速率较小。（4）由气候背景I转为II,北疆初霜日等级出现由低向高移动的趋势,终霜日和霜期则与其相反。（5）相关季节北大西洋涛动指数对于北疆地区初、终霜日的影响较为显著,初霜日与夏季北大西洋涛动指数呈显著负相关,终霜日与秋季北大西洋涛动指数呈显著正相关。     

中国大陆黑碳气溶胶排放清单

通过汇总基础数据,计算了中国大陆2000年高时空分辨率的黑碳排放源清单。基础数据主要来源于政府部门,包括社会－经济数据、化石燃料和生物质燃料消耗数据等,绝大部分为县级水平。一些新的、中国特有的排放因子也在计算中被使用,计算出的全国和各地区的排放量使用了0.2°×0.2°经纬度网格来显示。计算的黑碳总排放量为149.94万t,主要由燃煤和燃烧生物质所致。这一排放结果比以前的清单要高,主要是因为乡镇企业和农村居民燃煤的排放量以前被低估了。东部地区的排放量比西部地区要大。黑碳的排放具有较强的季节性,1月和12月的排放量最大,7月和8月排放量较小;排放的季节性主要是由居民采暖的季节性所致。     

中国大陆黑碳气溶胶排放清单

The detailed high-resolution emission inventory of black carbon (BC) from China in the year 2000 was calculated. The latest fuel consumption data including fossil and biomass fuels, and socio-economic statistics used were obtained from government agencies, mostly at the county level, and some new emission factors (Efs) from local measurements were also used. National and regional summaries of emissions were presented at 0.2°×0.2°resolution. Total BC emission was 1499.4 Gg in 2000, mainly due to the burning of coal and biomass. The BC emission estimated here is higher than those in previous studies, mainly because the emissions from coal burning by rural industries and residences were previously underestimated. More BC aerosols were emitted from eastern China than western China. A strong seasonal dependence was observed for BC emissions, with peaks in January and December and low emissions in July and August; and this seasonality is mainly due to patterns in residential heating and the open burning of crop residues.     

2016—2017年中国中东部本底地区PM10化学特性

对中国中东部3个区域大气本底观测站2015年12月—2017年12月PM10质量浓度及其化学成分空间分布与季节变化特征进行研究,结果显示：研究期间龙凤山站、临安站和金沙站平均PM10质量浓度分别为57.5,62.2 μg·m-3和57.6 μg·m-3。其中临安站和金沙站2017年PM10质量浓度较2016年有所下降,但龙凤山站有所上升。与2013年相比,临安站和金沙站平均PM10质量浓度分别降低29.3%和26.2%。临安站SO42-,NO3-和NH4+平均质量浓度分别为9.9,8.2 μg·m-3和3.7 μg·m-3,金沙站分别为10.2,6.7 μg·m-3和2.6 μg·m-3,均高于龙凤山站的5.9,4.9 μg·m-3和2.1 μg·m-3,其中龙凤山站和临安站的NO3-与SO42-质量浓度比值较高（0.9和0.8）,金沙站较低（0.6）。龙凤山站的有机碳（OC）和元素碳（EC）质量浓度分别为10.1 μg·m-3和2.7 μg·m-3,临安站为6.7 μg·m-3和3.1 μg·m-3,金沙站为4.7 μg·m-3和2.3 μg·m-3,即龙凤山站OC最高,金沙站最低,3个站点的EC基本相当,临安站略高。与2013年相比,研究期间临安站SO42-,NH4+和OC分别下降38.1%,26.0%和55.6%,金沙站分别下降46.3%,51.9%和44.7%,但临安站和金沙站的NO3-分别上升12.3%和15.5%;临安站EC下降27.9%,金沙站EC上升4.5%。3个站点夏季PM10,NO3-,EC质量浓度及NO3-与SO42-质量浓度比值均最低。     

我国近40年气温变化地域类型的研究

依据１９５１－１９９０年全国７０多个站点４０年的气温资料,采用相关分析和线性模拟的方法,从区域气候特征和气温变化趋势一致的角度,首先划分出气温变化的１０个地区再根据气温变化率进行分型,最后在此基础之上归并成３个气温变化区域,以进一步揭示我国气温变化的区域差异。