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...     

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.     

北京地区闪电活动与气溶胶浓度的关系研究

基于2015—2017年北京闪电定位网(BLNET)总闪资料与35个自动空气质量监测站PM2.5数据,分析了北京地区(39.5°N—41.0°N,115.0°E—117.5°E)夏季(6—8月)闪电活动与PM_2.5的时空分布特征,同时针对117次雷暴天气,探讨了气溶胶浓度变化对闪电活动的可能影响.结果表明:PM_2.5浓度及总闪密度均呈现自西北向东南升高的空间分布特征.闪电峰值在污染背景下出现的时间(19∶00LT)晚于清洁背景下(15∶00LT)约4h,且总闪百分比(～20%)可达清洁背景下(～9%)的两倍.对雷暴前1～4h的PM_2.5浓度与时间窗(12∶00—22∶00LT)内总闪数目的中位数进行相关分析,发现PM_2.5浓度低于130μg·m^-3时,PM2.5与总闪数存在明显正相关,此时气溶胶可能通过影响云微物理过程进而影响雷暴的对流发展,增强闪电活动;PM_2.5大于150μg·m^-3时,总闪数随PM_2.5浓度...     

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.     

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。     

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.     

“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。     

2013~2017年气象条件变化对中国重点地区PM2.5质量浓度下降的影响

2013~2017年中国出台《大气污染防治行动计划》(简称"大气十条"),实施了系列污染减排措施,重点地区PM2.5质量浓度下降明显,这其中气象条件变化起到了多大作用,是政府和公众特别关心的问题.文章主要基于各类气象要素观测、诊断、结合污染-气象条件指数等对PM2.5污染影响的深入分析,发现"大气十条"实施后的2014~2015年中国重点地区气象条件相较2013年变差, 2016和2017年气象条件相较转好.但在京津冀地区2017年相较2013年PM2.5质量浓度下降的39.6%中,仅有~5%(约占总PM2.5降幅的13%)是来自气象条件转好的贡献;在长三角地区下降的34.3%中,有~7%(约占总PM2.5降幅的20%)是来自气象条件转好的贡献,由于气象条件改善程度明显低于此区域观测到的PM2.5降幅,显示出"大气十条"实施五年减排仍然发挥了PM2.5污染改善的主导作用,天气和气候变化因素虽有影响但没有起到控制性作用(文章是用PLAM指数来量化气象条件变好或变差的).在珠三角地区,气象条件对2017年相较2013年的年均PM2.5浓度下降影响较弱,下降成效也主要来自减排的贡献. 2017年冬季气象条件在京津冀和长三角区域相较2013年分别转好约20%和30%,在两区域冬季PM2.5分别约40.2%和38.2%的降幅中起到了明显的"助推"作用.京津冀区域2016年冬季气象条件好于2017年冬季约14%,但2017年冬季PM2.5降幅仍大于2016年,显示出2017年更大力度的减排措施发挥了重要作用;在北京冬季持续性重污染期间选择气象条件相同的过程对比,也发现因减排导致的PM2.5下降幅度逐年增加,特别是2016和2017年下降的PM2.5浓度幅度更为明显,表明"大气十条"实施5年后空气质量改善的根本原因还是在于各项控制措施取得了实质性进展,特别是2017年冬季污染物排放量得到了有效削减.中国大气PM2.5持续性重污染主要发生在冬季,冬季京津冀地区仅因气象条件不利就会导致PM2.5浓度较其他季节上升约40~100%,这与冬季到达地面的太阳辐射下降有关,与中国华北冬季受青藏高原大地形"背风坡"效应所导致的下沉气流和"弱风效应"有关,与气候变暖导致的区域边界层结构日趋稳定有关.重污染形成是因为区域出现停滞-静稳的形势,高空环流型主要可分为平直西风和高压脊型,污染形成后不断累积的PM2.5污染还会进一步导致边界层气象条件转差、转差气象条件的反馈作用控制了PM2.5的"爆发性增长"现象,形成显著的不利气象条件与PM2.5累积之间的双向反馈.这些表明在中国现今大气气溶胶污染程度仍然居高的情况下,不利气象条件是持续性重污染形成、累积的必要外部条件.在重污染形成初期大幅降低区域污染排放,是消除和减少持续性重污染事件的关键手段.即使在有利气象条件下,也不宜无限制地允许排放,因为当污染累积到一定程度后会显著改变边界层气象条件、会"关闭"污染扩散的"气象通道".     

北京边界层大气污染物的垂直廓线监测与分析

基于扫描差分光学吸收光谱（DOAS）系统,于2007年8月27日~9月4日期间对北京市朝阳区大气污染物SO₂,HCHO,O₃和NO₂的垂直分布进行了连续监测,并对污染物垂直廓线进行了分析,详细探讨了SO₂垂直分布特征以及夜间NO对O₃的滴定作用.结果表明,SO₂浓度通常没有明显垂直分层分布特征,但在清晨风速较低时呈现负梯度变化.研究发现夜间O₃、NO和NO₂之间存在稳态作用,表明城市区域O₃的滴定主要来自于地面NO的直接排放,显示出NO的滴定作用对夜间O₃、NO和NO₂的垂直变化起到重要作用.     

火星O2(a1Δg)气辉高光谱分辨辐射传输特性研究

1.27μm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...     

CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响——Meta分析

CO₂浓度升高对稻田生态系统碳(C)氮(N)循环具有重要作用,阐明CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分.文章采用Meta分析的方法,讨论了不同CO₂浓度升高状况和田间管理措施条件下CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响,结果可为未来气候条件下稻田温室气体减排提供参考.结果表明:整体平均而言,CO₂浓度升高显著增加稻田CH₄排放(增幅为23%,P<0.05),同时显著降低稻田N₂O排放(降幅为22%,P<0.05).CO₂浓度升高对稻田CH₄和N₂O排放的影响程度与CO₂熏气年限和CO₂浓度梯度有关.CO₂熏气年限≥10a时,CO₂浓度升高同时显著降低稻田CH₄和N₂O排放,降幅分别为27%和53%(P<0.05);随CO₂浓度梯度上升,CO₂浓度升高对稻田CH₄排放的促进作用呈现先减弱后增强的趋势,而对稻田N₂O排放的影响则由促进作用变为抑制作用.不同N肥施用量、秸秆还田、水分管理和水稻品种等田间管理措施不同程度地影响稻田CH₄和N₂O排放对CO₂浓度升高的响应.无秸秆和半量秸秆还田时,CO₂浓度升高显著促进稻田CH₄排放(增幅分别为27%和49%,P<0.05),而全量秸秆还田时,CO₂浓度升高对稻田CH₄排放无显著影响(P>0.05);随秸秆还田量的增加,CO₂浓度升高对稻田N₂O排放的抑制作用不断增强.对比持续淹水,间歇灌溉条件下CO₂浓度升高减弱了对稻田CH₄排放的促进作用,却增强了对稻田N₂O排放的抑制作用.未来CO₂浓度升高条件下,建议推广全量秸秆还田和间歇灌溉相结合的稻田管理措施,并辅以优化N肥管理和选育"高产低排"水稻品种等方法,达到最优的"增产减排"效果.此外,有必要进行多尺度、多要素和多方法的综合研究,以期有效降低稻田CH₄和N₂O排放对CO₂浓度升高响应的不确定性.     

北京及周边气溶胶区域影响与大雾相关特征的研究进展

针对2011年12月初北京及华北持续近一周的严重大雾天气这一热点事件,从城市群大雾过程气溶胶区域影响的视角,基于"973"项目"北京及周边地区大气-水-土环境污染机理与调控原理"的研究工作,就北京及周边地区大雾天气与大气气溶胶区域影响的关系等方面进行了讨论.研究表明,北京城市大雾前低空SO₂和NO₂浓度存在"积聚"与"突增"现象.北京及周边地区冬季雾日数和气溶胶光学厚度则呈正相关,并具有"同位相"的年际变化趋势.研究同时发现北京及其南部周边的冬季气溶胶高值区呈南北向带状分布,其与北京周边居民户数高值区有所吻合,反映了冬季北京城市气溶胶颗粒物的远距离影响源区及大尺度输送效应.统计分析指出,冬季北京气溶胶颗粒物PM₁₀、PM_2.5主要影响成分是SO₂和NO_X,且有关研究也表明,电厂、采暖和工业面源是SO₂的三大本地排放源,而机动车、电厂、工业为NO_X的三大本地排放源,上述大气PM₁₀、PM_2.5主成分污染源亦与雾水样本化学分析结果相吻合,即冬季由于燃煤在生活能源中的比例较大,北京雾水中硫元素和碳元素的含量都较高.因此,北京冬季大雾不仅与北京城区气溶胶及其污染排放影响存在相关关系,而且与北京周边天津、河北、山东等地气溶胶及大气污染物的远距离输送和气溶胶区域影响效应有着重要的联系.因此,北京雾霾天气及相关大气污染的治理工作首先要着眼于局地污染物的减排,但同时如何做好区域大气污染的协同治理也是不容忽视的问题.     

青海及邻区2019年3次MS≥5.0地震跟踪分析及思考

<正>1引言青海及邻区自2019年2月20日德令哈市M_S 4.5地震以来,连续发生多次4级及以上地震,尤其是3月28日茫崖M_S 5.0地震的发生,打破了2018年8月3日以来长约237天的5级地震平静,此后4级及以上地震活动明显活跃,含9月16日张掖甘州M_S 5.0地震、10月28日夏河M_S 5.7地震(图1),与2017、2018年地震活动区域和活动状态有较大不同。相关地震均分布在青海北部区域,空间上显示出弧形分布状态,而中部区域则明显平静,中小地震活动较弱。     

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.     

松原MS5.1地震前断层土壤气H2、Hg地球化学特征与热红外异常响应研究

利用多种气体开展联合观测是捕捉地震前兆异常的有效途径。氢、汞观测作为地震短临预测主要手段和前兆指标,在揭示地下(断裂带)流体与地震孕育、发生关系中发挥着重要的作用。通过在黑龙江肇东观测井开展断裂带土壤气H₂、Hg野外定点联合观测试验,对2019年5月18日吉林松原宁江M_S5.1主震及其余震序列的震兆关系进行对比分析,结果表明：(1)断裂带土壤气H₂、Hg浓度在宁江M_S5.1地震前分别存在3个月的短期异常和3天的临震异常,二者在主震前后表现形式以及频谱特征均存在较大差异,这可能与氢、汞特性和孕震机理有关;(2)断裂带土壤气H₂、Hg浓度在宁江M_S5.1主震及余震时段均存在高值异常,主要表现为“高值异常—恢复正常—发生主震—震后高值异常—恢复正常—发生较强余震”,具有持续性、可重复性和配套性的特点;(3)吉林松原宁江M_S5.1地震前后肇东断裂带土壤气H₂、Hg地球化学特征与震中区附近热红外异常具有响应特征,主要表现为...     

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.     

长宁—兴文地区应力降等震源参数与区域内显著地震的时空关系

基于中国地震台网提供的震相观测报告,利用双差方法对长宁—兴文地区2019—2020年1 948个M_L≥2.0地震事件进行了重定位,重定位后的1 823个M_L≥2.0地震事件分布显示长宁—兴文地区北区地震序列沿NW—SE方向背斜展布,而南区地震分布较分散。之后计算了四川长宁—兴文地区2019年6月17日至2020年12月31日208个M_L≥3.0地震事件的地震矩和应力降等震源参数,分析了2019年6月17日长宁MS6.0地震后研究区内地震应力降的演化特征,结果显示长宁—兴文地区中强地震发生前M_L3.0—3.9地震的应力降显著升高,且M_L≥4.0地震多发生在ML3.0—3.9地震的应力降高值区。     

2020年新疆于田MS6.4地震温泉水文地球化学异常特征研究

2020年6月26日新疆于田县发生M_S6.4地震, 地震发生前后对震中80 km内的两个温泉在2019年9月至2020年10月的水文地球化学的变化特征进行了研究, 结果表明: ①温泉水的来源为其周围昆仑山的冰川融水, ②克孜勒沙衣温泉补给高程6 km, 水化学类型为Na-HCO₃、 部分平衡水、 温泉循环深度达到1.7 km左右, 其主要气体组分为N₂, 幔源氦占10.6%。 ③乌什开布隆温泉补给高程为3.1 km, Ca·Na-HCO₃·SO₄型, 未成熟水, 可能与浅层冷水发生了混合作用, 循环深度仅达到0.5 km, 该温泉的水化学组分对周围的地震活动有明显的异常响应, 伽师M_S6.4地震前, 区域应力的不断加载使断裂带内裂隙发生明显变化, 从而温泉流体行为发生变化, 使乌什开布隆温泉的离子浓度小幅度上升, 且Cl^-含量在于田M_S6.4地震后16天突增。 因此, 对乌什开布隆温泉及克孜勒沙衣温泉的流体地球化学特征进行连续监测, 可以为未来阿尔金断裂及西昆仑断裂的交会区地震危险性提供有效判断指标。     

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．     

2020年新疆于田MS6.4地震和田台地电场异常的测道差异性

和田地电场台站距离2020年6月26日于田M_S6.4地震震中约305 km, 该台不同方位测道之间相关系数均值在0.8左右, 应用多极距原理获知震前两月该台地电场数据中“近场”信息较复杂, 但具有一定程度的可靠性。 计算该台不同极距测道的优势方位角α和不同方位测道间相关系数δ_NS/NW, 获知震前数月长、 短极距α、 δ_NS/NW存在不同的异常现象。 2011—2019年, 和田台周边300 km范围发生了6次M_S5.0以上地震, 这种异常现象的差异具有类似特点。 这反映出在同一场地, 地电场长、 短极距观测装置对周边中强地震的映震能力可能存在差异性。