大气化学与大气成分观测与服务研究进展

作为影响气候变化的重要因素,大气成分的观测和研究受到格外的重视,特别是在政府间气候变化专业委员会历次评估报告中均有充分体现。2009年大气成分中心圆满完成了承担的各项任务,在大气本底站温室气体在线观测系统完善、大气化学实验室标校体系建设、大气成分站的技术支持标校、科研、国际合作交流、60周年国庆气象服务、决策气象服务等方面取得了一定的成绩。     

全球二维大气化学模式和大气化学成分的数值模拟

建立了一个全球二维纬向平均化学模式,模式包括了从90°S到90°N,从地面到20 km高度的大气.模式中应用的流场来自根据加热率计算得到的剩余环流.模式化学部分包括34种大气成分、104个化学反应和光化学反应.其中,甲烷、一氧化碳和氮氧化物排放分为季节性和非季节性排放源,并将其参数化为时间和纬度的函数再应用到模式中去.按1990年的甲烷、一氧化碳和氮氧化物的的排放水平模拟得到了多种大气组成的分布,模拟结果与观测有较好的一致性.由于模式考虑了一氧化碳的季节变化,模拟得到的OH自由基分布更为合理.模式的建立为今后进一步研究大气微量成分的全球循环过程及其长期变化提供了有效的手段.     

中尺度气象学及大气化学研究进展及其发展趋势

中尺度气象学及大气化学研究进展及其发展趋势张庆阳，史国宁（中国气象科学研究院）８０年代以来，大气科学在基础研究和许多前沿领域取得了显著成绩，既推动了气象业务技术的发展，也促进了有关学科的进步。本文仅就中尺度气象学和大气化学的研究进展及其发展趋势做一综...     

大气化学研究进展——臭氧、气溶胶研究综述

大气化学是大气科学的一门新兴分支学科．早在100多年以前就已开始研究，但是真正发展则以1929年对大气臭氧的观测和对平流层臭氧光化学的理论研究为契机。现阶段大气化学的研究许多事实和现象还不清楚。尤其是关于一些大气微量成分的源、汇和时空分布，它们的迁移、输送和全球循环等问题，都需要进行更加深入广泛的观测和研究。     

大气化学、大气成分观测与服务进展

1．973项目“中国大气气溶胶及其气候效应的研究”主要进展 中国气象科学研究院主持的国家重点基础研究发展计划项目“中国大气气溶胶及其气候效应的研究”在2010年年底完成,并顺利通过了项目验收。取得的主要研究进展如下：     

大气边界层的研究——从均匀到非均匀

主要从理论、试验角度对大气边界层的研究进行了简要的回顾,尤其对近年来倍受关注的非均匀地表条件下的边界层研究进行了较详细的介绍,并对大气边界层的研究进行了展望。20世纪50年代,Monin和Obukhov提出的Monin-Obukhov相似理论,为现代大气边界层物理学奠定了基础。之后进行的多次大型综合性外场试验,不仅揭示和发现了大气边界层中的许多现象和规律,也验证和发展了Monin-Obukhov相似理论。80年代以后,非均匀地表条件下的大气边界层研究越来越受到关注,一些新的现象被揭示,新的问题被提出,同时也提出了一些新的概念和研究方法。未来10 a,除大气湍流机理等需长期坚持研究外,还应进一步开展非均匀复杂下垫面边界层研究、城市边界层研究和局地边界层气象预报研究。     

长期大气折射指数预报研究

本文对近地面大气折射指数气候变化统计预报进行了研究,建立了逐步回归多重分析时变模式。在模式中考虑了大气折射指数肘间序列的振动周期、前期预报因子(降水量),还特别考虑了时间序列的振动位相,并随着新数据的到来,适时地改变预报因子和预报方程的参数。本文用该模式对上海近地面6月上旬旬平均大气折射指数进行了长期预报试验,结果表明预报误差较小,预报效果稳定,具有较好的实用价值。这方面的工作可用来对无线电波的传播环境进行预测,从而对电子工程系统进行适时的调整控制。除此而外,该预报模式也可以应用于其它的预报领域。     

一种非线性大气化学动力学方程组的新算法

提出了一种求解非线性大气化学动力学方程组的新算法,即预测／校正拟稳定近似法（ＰＣＱＳＳＡ）该方案集中了传统的ＱＳＳＡ方案和Ｈｙｂｒｉｄ方案的优点,具有较高的计算效率和精度,对于复杂的大气化学模式和区域污染模式较适用。     

近30年大气化学和大气环境研究回顾———纪念中国气象科学研究院成立50周年

概述了中国气象科学研究院 (简称气科院) 近30年来有关大气化学和大气环境研究成果。该院完成了国家自然科学基金重大项目和科技部973项目等一系列重要研究项目, 做出了许多具有重大创新性的成果:在青藏高原发现“臭氧低谷”, 这一重大发现列为当年中国10大科技成果之一; 首次把环境、生态、气候几个重要领域进行综合研究, 发现人类活动对环境造成的变化改变了生态环境状态, 最终对区域气候造成影响; 对北京市大气污染机理和调控原理进行了深入研究, 在三维立体观测基础上, 提出了点-面结合与统计-动力综合分析, 地面观测-卫星遥感分析方法及模式新技术等, 获取了解决大气环境领域关键技术难点的创新成果; 建立了全球第一个大陆大气本底基准观象台即瓦里关本底台, 开创了我国全球大气本底业务观测等。几十年来气科院大气化学研究工作几乎涵盖了当前大气化学所有重要领域及其前沿学科, 其中包括温室气体、臭氧和反应性气体、气溶胶、酸雨、模式的发展及应用、空气质量预报技术和环境评价等。气科院大气化学研究工作是和中国气象局大气成分监测站网建设密不可分的, 广大科研人员参加了诸如大气本底站网、酸雨站网、臭氧站网、沙尘暴站网等业务站网的建设, 与此同时也构建了大气化学科研平台。     

大气气溶胶的辐射与气候效应

大气气溶胶的辐射与气候效应是目前全球气候变化研究的一个热点,也是一个难点问题。本文从介绍一些基本概念和科学问题入手,比较全面地回顾了我国,特别是中国科学院大气物理研究所建所以来有关方面的研究工作,重点在于探讨一些有待解决的科学问题。     

贵州大气降水的时空分布规律研究

用全省现有84个气象台站的雨量资料,分析研究大气降水的时空分布规律,研究指出:贵州各地有着相对稳定而充沛的年降水资源,年降水量大多数县市为1 200mm左右,站平均年降雨量的相对变率为11.8%;各地降水量年内分配不均,夏半年(4-9月)多雨,约占全年雨量的3/4,冬半年(10-次年3月)少雨,仅占1/4,夏半年各月雨量年际变化呈现不稳定性,导致春夏干旱的频繁发生;各地重大降水过程集中在汛期,暴雨以上(≥50mm)降水日数主要出现在5-9月,约占全年的91%;对贵阳站长达84 a连续降水量序列的分析表明,其年、季雨量的年际和年代际波动较明显。最后结合贵州大气降水资源现状对开展人工增雨问题进行了讨论。     

珠三角地区闪电活动与大气化学污染的关系

研究了以广东省东莞站为代表的珠三角地区及作为对比的粤西遂溪站为代表的海边地区降水样品的化学成分与闪电活动间的关系,以及分析了珠三角地区污染源对降水化学成分的影响,通过进行相关分析,发现在珠三角地区,除了臭氧不明显外,空气中的二氧化硫、二氧化氮及可吸入颗粒物浓度(没有进入降水中)与闪电发生的次数都存在着显著的负相关关系。另外,还发现闪电降水具有十分明显的化学特征地区性差异,即相对其它地区,浓度较高的化学成分其闪电降水的化学浓度都要明显高于非闪电降水,而浓度较低的化学成分其闪电降水的化学浓度都低于非闪电降水,这进一步证明了pH值与雷电活动的关系并非主要由湿清除过程引起,而是与雷电活动有比较密切的关系。同时,通过进行相关分析发现,闪电活动与降水中某些离子浓度、降水的电导率及pH值间存在显著的相关关系,总的来说,闪电活动与当地的典型化学成分浓度有着显著的相关关系,例如闪电活动在海边地区与海盐性离子有显著的相关关系、在珠三角地区与主要由工业化和城市化环境所引起的各种离子有显著的相关关系。      

气象卫星资料在大气物理和大气化学中的应用

一、引言遥感用于卫星之上,促进了大气物理和大气化学的发展。它可以在短时间内,获取广阔地域上大量的信息。如地球有72%是海洋,有80%的降水在海洋上,人们观测到的只有10%;在大陆上有25%的地方是永冻土,观测资料亦是缺乏的。而卫星遥感观测能够得到这方面资料的补充。又如在北太平洋上荒芜的埃尼威托克(Enewetak)环礁上也观测到大气污染物质,它们是漂洋过海而来的,因而大气化学和污染是全球性的问题,而卫星遥感是开展这方面研究的有利工具。气象卫星从事大气物理及大气化学研究越来越广泛,尤其是航天飞机     

非线性大气化学动力学方程组数值解法的比较

大气化学模式中描述化学反应动力学的是一组高度耦合、刚性、非线性的常微分方程组,高效精确的计算方法在空气质量模拟预测、气候化学相互作用研究中尤为重要。本文介绍了求解此类非线性常微分方程组(ODEs)的七种常见的数值计算方法,包括QSSA、MQSSA、HYBRID、MHYBRID、LSODE、GongCho以及TWOSTEP方法,并基于同一反应机理进行24 h的数值模拟,通过对模拟结果的讨论分析,比较了各种方法的优劣。研究结果表明,就计算效率而言,QSSA方法最为省时。就计算精度而言,LSODE方法最优。若综合考虑计算精度和效率,HYBRID、MHY-BRID是比较适中的数值解法。     

CO2倍增后的气候变化与中层大气

ＣＯ_２倍增后的气候变化与中层大气Ｄ．Ｒｉｎｄ等（美国宇航局戈达德空间飞行中心空间研究所）１前言目前预测指出，随痕量气体浓度的增加，到下世纪中叶，地球气候将同今天有明显差异。按目前和预计的痕量气体增长速度，约在２０４０年将达到相当于ＣＯ。加倍的辐射效?..     

大气水资源与可持续发展

合理开发利用陆地淡水资源是保证社会经济可持续发展的重要条件。大气水资源决定了地表和地下水资源的数量与质量。我国大气水资源存在着明显的空间分布差异和时间变化特征,其年代以上时间尺度的变化尤其引人注目。开展系统的大气水资源普查和区划、监测和预测大气水资源的多尺度变化、加强相关组织和机构建设,可以为水资源规划和管理提供有力支持,促进社会经济可持续发展。     

重庆冬季大气气溶胶的物理、化学特征

利用2001—2002年重庆冬季大气气溶胶粒子观测资料，分析了气溶胶粒子的数浓度、质量浓度、谱分布、化学元素组成及其与气象因子的关系。结果表明，重庆冬季大气气溶胶数浓度与我国其他大城市处于同一水平，大于0．3μm气溶胶粒子的平均数浓度为225．3个／cm^3（最大337．8个／cm^3）；冷空气入侵和降水是局地气溶胶的主要清除机制，雾的存在可以显著地改变气溶胶数浓度的一般日变化规律；PM10占TSP（Total Suspended Particles，总悬浮颗粒物）质量浓度的60％～80％；人为污染元素S、zn、As、Ph等在细粒子中富集较高。     

大气冰核:研究进展与挑战

大气冰核参与初始冰晶的异质形成,影响冰云的微物理过程和辐射性质.阐明大气冰核浓度、来源、性质及活化成冰的微观机制,是深入认识气溶胶与云相互作用的关键.本文梳理了近年来国内外在冰核测量技术、冰核活化机制、外场观测及其参数化方案等几个方面取得的进展,明晰了冰核研究存在的挑战.此外,本文也指出了我国加强大气冰核研究的必要性和...     

近50a陕西省冬季气候变化特征及其与北半球大气环流的关系

通过对陕西省近50a来冬季气温和降水资料的分析，研究了陕西省冬季气候变化特征，同时分析了气象要素变化与北半球大气环流异常的关系，指出：陕西省冬季降水量在70年代末80年代初开始持续偏少，尤其是在90年代，但是减少的趋势不显著；冬季气温从1975年开始具有显著的上升趋势，90年代气温持续偏高。降水减少和气温升高是陕西省近半个世纪以来气候变化的主要特征，这些特征与北半球大气环流的变化有密切的关系。