大气CO2浓度非均匀分布及其对地表升温影响的研究进展与展望

在气候变化和全球治理挑战日益严峻的背景下,CO2排放及代价评估日益受到学术界和决策者的关注.当前全球范围包括联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)评估在内的几乎所有研究都是基于全球平均CO2浓度来驱动气候模式的,但基于全球CO2平均分布设定开展模拟影响评估在学术界多有争议.首先,综述了大气CO2非均匀分布的证据,评...     

长沙市SO_2浓度分布的数值模拟

本文用数值解扩散方程的方法模拟了长沙市SO_2的浓度分布,并比较了两种扩散系数模型的模拟结果,认为作者曾经给出的扩散系数较取扩散系数为粘性系数时为好。最后提出了一种评价、比较模式的方法     

大气CO2浓度升高对海洋浮游植物影响的研究进展

工业的迅速发展、化石燃料的燃烧、森林的大量砍伐等引起大气中温室气体，特别是CO2的浓度逐年上升，据预测，到本世纪中叶大气CO2浓度将达到目前的2倍，即达到700μL L^-1。由CO2等微量气体浓度增加所造成的“温室效应”已成为影响全球变化的一个重要而又不可忽视的因素。近几年来通过“全球海洋通量的联合研究”表明，海洋对大气中CO2的净吸收主要是通过一系列被称为“生物泵”的生物学过程来实现，其中海洋浮游植物通过光合作用把海水中溶解态CO2转化为颗粒态是“生物泵”中一个重要的生物化学过程，可见海洋浮游植物对海洋回收大气CO2举足轻重。大气CO2浓度升高将导致海水中CO2浓度升高和pH值下降，进而对海洋浮游植物产生一定的影响，因此了解海洋浮游植物对大气CO2浓度升高的响应机制，对于预测未来大气CO2升高对海洋生态系统的影响和全球气候变化具有重要意义，有关大气CO2浓度升高对海洋浮游植物的影响研究已经成为当今国际海洋科学研究领域的重要内容。     

中国区域近地面CO2时空分布特征研究

本文利用2009年6月至2010年5月日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）、日本环境署（MOE）与日本环境研究（NIES）所等联合开发的全球首颗专用温室气体观测卫星“呼吸号”（GOSAT）上的被动红外探测器（TANSO）官方反演的近地面975hPa左右的CO₂浓度L4B数据产品,采用ArcGIS地统计分析方法,对比瓦里关全球大气本底站地面观测数据进行真实性检验,分析中国区域近地面CO₂浓度分布的时空变化特征。结果表明：中国区域近地面CO₂浓度空间分布集中,东高西低,差异显著;CO₂浓度具有明显的季节变化特征,月平均浓度4月份（春季）升至最高,7月份（夏季）降至最低。结合“中国统计年鉴2012”中的2009年人口密度、能源消费总量（煤）和GDP等辅助数据对比发现：导致中国近地面CO₂浓度空间分布规律的原因多种多样,不可轻易定论是人为或自然使然,需进一步深入研究。     

温州地区一次暴雨过程分析及数值模拟

针对WRF中尺度数值模式较少应用在地形复杂地区,而在浙江省南部山区的温州地区则更缺乏实际应用的案例,利用WRF模式,对2010年5月13～14日温州地区出现的一次暴雨过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料进行诊断分析.通过分析模拟结果,验证了WRF模式较好地模拟了此次降水过程的时空分布特征,但仍存在着部分区域降水量偏高,暴雨落区偏差等误差.研究结果表明,暴雨中心的强上升运动及低层辐合、高层辐散的配置有利于中尺度对流系统的发生发展,高低空急流耦合是此次暴雨爆发的重要机制.暴雨区域高湿高能环境的维持,保证了暴雨过程的能量输送,也是此次暴雨能够长时间地持续发生的必要条件之一.降水量最大区域的中心与对流层中的最大垂直速度中心都出现在同一区域,而在垂直速度最大区域的两侧都存在有一个垂直的次级环流,这些有利条件对维持强烈的上升运动起关键作用.     

基于OCO-2卫星观测模拟高精度XCO2的空间分布

本文首次基于OCO-2卫星观测数据,采用高精度曲面建模（High Accuracy Surface Modeling, HASM）的方法来模拟大范围高精度的二氧化碳柱浓度（XCO₂）的空间分布。首先,探讨分析HASM方法应用于模拟OCO-2卫星观测XCO₂的空间分布的可行性。从2014年9月至2015年8月OCO-2观测的12个月的XCO₂数据中,分别随机选取其各个月90%的XCO₂数据用于空间插值,剩余10%作为精度验证点。自验证结果表明,12个月的平均绝对值误差为0.34 ppm。由此可见,HASM适用于模拟OCO-2卫星观测XCO₂的空间分布。然后,采用HASM对OCO-2在2014年9月至2015年8月的各个月观测数据进行空间插值,获取空间分辨率为0.5°×0.5°的各个月均值XCO₂的空间分布,同时基于地基观测TCCON( Total Carbon Column Observing Network)站的XCO₂数据对HASM模拟结果进行交叉验证。验证结果表明,HASM模拟的XCO₂与TCCON站对应观测数据相比,其平均绝对值误差为0.81 ppm,相关系数为0.88。因此,HASM在模拟OCO-2卫星观测的XCO₂空间分布上具有很大的优势。     

温州地区一次暴雨过程分析及数值模拟

针对WRF中尺度数值模式较少应用在地形复杂地区,而在浙江省南部山区的温州地区则更缺乏实际应用的案例,利用WRF模式,对2010年5月13～14日温州地区出现的一次暴雨过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料进行诊断分析.通过分析模拟结果,验证了WRF模式较好地模拟了此次降水过程的时空分布特征,但仍存在着部分区域降水量偏高,暴雨落区偏差等误差.研究结果表明,暴雨中心的强上升运动及低层辐合、高层辐散的配置有利于中尺度对流系统的发生发展,高低空急流耦合是此次暴雨爆发的重要机制.暴雨区域高湿高能环境的维持,保证了暴雨过程的能量输送,也是此次暴雨能够长时间地持续发生的必要条件之一.降水量最大区域的中心与对流层中的最大垂直速度中心都出现在同一区域,而在垂直速度最大区域的两侧都存在有一个垂直的次级环流,这些有利条件对维持强烈的上升运动起关键作用.     

一个用于研究CO＿2问题的辐射－对流模式

设计一个用于研究ＣＯ＿２影响问题的定常辐－对流模式，该模式包含了反射率－温度、水汽－辐射－温度两个重要的反馈机制。模式模拟的平衡温度场与实际温度场很相近，模式试验的结果表明：大气中ＣＯ＿２浓度倍增能使地面增温０．９～２．７℃。     

鹤壁市新区地热及CO2资源的开发利用前景

为配合鹤壁市创建新型的园林城市和全国优秀旅游城市，鹤壁市国土资源局于2001年在鹤壁市新区成功施工了“鹤热一井”，该井完钻井深3276米，取水层位为奥陶系灰岩，获地热水1847m3/d，井口水温74℃，CO２气体27704m3/d，它创造了我省地热井开发的四项记录:完钻深度最深（3276米）；井口水温最高（74℃）；水化学类型为HCO3—K·Na型，矿泉水类型在我国绝无仅有，国际罕见；另外还发现了二氧化碳气藏。该井主要发现了三种资源，即地热、矿泉水和二氧化碳。它找到了替代煤炭能源的新型的绿色资源CO2和地热水，具有重大的地质科学研究价值…     

基于GPRS无线传感网的大气CO2浓度采集系统研究与设计

针对实现大气中二氧化碳浓度的及时快速采集,设计了基于GPRS无线传感网的大气二氧化碳浓度采集系统,系统分为数据采集终端、GPRS无线传输网络和数据中心3部分.数据采集部分主要由单片机、高精度二氧化碳传感器、GPS模块、GPRS模块和液晶显示模块组成,负责采集二氧化碳浓度和采集点地理定位信息;无线传输网络部分由GPRS模块接入到GPRS网络,再登陆到Intemet网络与检测中心服务器建立TCP网络连接,负责将采集到的数据传输给数据中心;数据中心主要是接受GPRS网路传输过来的数据,并将数据进行处理、显示和录入数据库.采集系统能摆脱数据采集时地理位置和天气条件上的局限性,使检测工作变得更及时方便准确.     

基于RTTOV模式的大气二氧化碳反演参数敏感性分析

大气二氧化碳是开展全球气候变化和碳循环研究的关键数据。卫星遥感技术与模式模拟相结合的反演方法已成为获取该数据的重要手段,但模式输入参数本身的误差会对大气二氧化碳反演精度产生影响,须在反演算法设计中加以关注。本文利用RTTOV10快速辐射传输模式模拟Aqua/AIRS红外探测仪17个大气二氧化碳反演通道,计算了这些通道上大气顶出射辐射对温度廓线、臭氧廓线、水汽廓线、地表温度和地表发射率的参数误差的不确定性,并与二氧化碳增加0.5%时造成的不确定性进行对比,分析二氧化碳对上述参数误差的敏感性。结果表明,温度廓线误差是干扰AIRS大气二氧化碳反演的主要因素,其次是臭氧廓线误差,而水汽廓线、地表温度和地表发射率的误差对二氧化碳反演的影响在除去个别通道后可忽略不计。最后,本文以通道为单位,确定了各通道上的高敏感参数、敏感参数和不敏感参数,为二氧化碳反演通道的选择和反演算法的设计提供了参考。     

大气二氧化碳遥感反演精度检验及时空特征分析（可下载全文）

 利用卫星遥感探测大气二氧化碳(CO₂)浓度,相比传统的地面观测方法,具有稳定、连续、大尺度观测等诸多优点,能更好地获得全球CO₂的时空分布与变化特征。随着卫星遥感技术的发展,一系列具备大气CO₂探测能力的卫星相继发射升空,大气制图扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)、温室气体观测卫星(GOSAT)、大气红外探测仪(AIRS)等卫星传感器,已经获得了多年的全球CO₂浓度分布产品。对这些卫星资料进行对比分析,并与本底观测数据进行全球范围的长时间序列的对比验证。研究显示,3种CO₂卫星遥感产品中,SCIAMACHY数据系统性略高于本底数据,且观测范围局限性较大;GOSAT数据稳定性较好,但系统误差较大,平均低于本底数据近9ppmv;AIRS数据产品相比前两者优势突出,单月全球覆盖率达到90%左右,与本底观测数据平均误差小于2ppmv(0.5%),相关系数达到0.9以上,能够较好地反映全球大气CO₂浓度的时空特征。卫星遥感产品与本底观测资料显示,全球CO₂浓度空间分布呈现出明显的纬度分布规律与海陆分布规律,时间变化规律方面则表现出明显的季节性周期变化。     

A Multilayer Study of pCO2 in the Surface Waters of the Yellow and South China Seas in Spring and the Sea-Air Carbon Dioxide Flux

A multilayer study of pCO2 for the Yellow and South China Seas in the surface waters was conducted based on data from four cruises sponsored by the China SOLAS Project in 2005 and 2006, including data for the surface microlayer (SML), sub- surface layer (SSL) and surface layer (SL). The carbon fluxes across the air-sea interface were calculated. The results showed that the pCO2 values in the surface waters of the study area decreased in the following order: pCO2 SML pCO2 SSL pCO2 SL. The highest val- ues were found in March for all SML, SSL and SL, followed by those in April, and the lowest were in May. The pCO2 values had a significant positive correlation with temperature or salinity. While there was no relationship between pCO2 and longitude, there was a significant negative correlation between it and latitude, i.e., 'high latitude low pCO2'. By using four calculation models, the carbon dioxide fluxes ( FCO2 ) in spring in the Yellow and South China Seas, which were found to act as a 'sink' of atmospheric CO2, were preliminarily estimated on the basis of the pCO2 data in the SML to be -7.00×106t C and -22.35×106t C, respectively. It is suggested that the FCO2 calculated on the basis of pCO2 data in the SML is more reliable than that calculated on the basis of those in the SL.     

结合TRMM数据的区域降水高精度曲面建模研究

高精度曲面建模方法（High Accuracy Surface Modeling, HASM）,从理论上解决了传统方法在插值过程中峰值削平和边界震荡等问题。其模拟精度相对于经典插值方法有很大提高,已成功应用于人口密度、土壤属性,以及气候要素等领域的空间制图。然而,由于地面气象站点数量和分布的限制,使得HASM仅依靠站点数据难以得到高精度的空间降水估计数据,因此,本文以地貌与气候类型复杂多样的我国中西部地区2010年年降水量空间分布模拟为例,采用混合插值法进行HASM区域降水模拟。结果表明,TRMM作为背景场的HASM模拟的年降水量精度,在全局和局部明显优于IDW、Spline和Kriging等经典插值方法的结果,作为背景场的HASM模拟精度,MAE和RMSE分别为125.15 mm和155.80 mm,其他方法最好的模拟结果比其误差值分别高出53.6%和54.5%;其模拟误差在不同子区域都较小;各种方法在平原的精度都高于山区的精度。     

CARBON CYCLE OF MARSH IN THE SANJIANG PLAIN

Peat~hisaprocessofbeinghelpfulfordecreasingtheincrementofopcontentintheair,whichiscausedbycombustionofdineralfuelsandhumanactivitiesinterrestrialecosystem.But,exploitingrnaxsh,eSPeCiallyPeatedtObefuels,impliesthatorgbocsubstanceaccUInulatedfroma~hereduringthepastthousandsofyearsisrapidlyOxidized.aamthemarShplaysanimPOrtantroleinthecycleofbiogaxhdristry.TheSanjiangPlainisalowplainformedbythecommonreactionoftheHeilongRiver,SonghuaherandWUSuliabover.Thetotalareais10.89X104klnZandmarsharea…     

山东济宁许厂煤矿下组煤瓦斯与二氧化碳开发利用前景及存在的问题

许厂煤矿下组煤中蕴藏着较为丰富的瓦斯、二氧化碳资源。下组煤位于瓦斯风化带内,含瓦斯、二氧化碳和氮气等气体,瓦斯含量与埋藏深度呈正相关关系,主要存在低含量瓦斯、二氧化碳抽采率、二氧化碳资源化转换等技术方面的问题。从国家相关优惠政策、资源优势、煤与煤层气一体化开发技术、近水平长钻孔定向钻进技术、煤层压裂造缝技术、煤层注气增产技术和瓦斯、二氧化碳气体提纯技术等关键技术的发展程度,结合煤矿的下组煤层的开采方案,认为许厂煤矿有着较好的煤炭与瓦斯、二氧化碳一体化开发利用前景。     

基于WRF模式的陕西两次区域性秋季暴雨的数值模拟

2005年陕西秋淋天气明显且偏晚,通过WRF模式对秋淋期间的两次区域性暴雨模拟结果显示,暴雨雨带走向、强降雨中心位置以及强降水出现的时间段等都与实况基本吻合,预报时效可达36-48小时;模式能成功地模拟出暴雨的主要影响系统和不同时段的风场演变变化.分析表明,利用该模式可以对不同类型暴雨进行机理分析和研究,能够作为未来客观预报陕西转折性天气和暴雨天气一种新的技术手段和工具.     

CARBON DYNAMICS OF WETLAND IN THE SANJIANG PLAIN

1INTRODUCTIONWetlandsplayanimportant roleintheprocessofcar-bonstorage.Thetotalcarbonstoredindifferentkindsofwetlandsisabout15%-35%ofthetotalcarboninthegloballandsoils(POSTetal.,1982;GORHAM,1991).Inaddition,wetlandsaresignificantnaturalsources fortheatmospheric CH4 (MOORE,1994).It isestimatedthatabout110×1012gCH4 originates fromanaerobicdecompositioninthenaturalwetlands,CH4 emission fromthenaturalwetlandsis15%-30%oftheglobalCH4 emission andtheCH4 emission from thepeat land at hi…