天津武清地区单颗粒黑碳气溶胶特征观测分析

该文介绍了单颗粒黑碳测量仪的观测原理,该仪器利用红外波段的连续激光束对黑碳粒子加热并使之燃烧,通过粒子发出的散射光信号和黑碳粒子燃烧时发出的光信号,来分析每一个黑碳粒子的特性,并通过两种信号的时间差判断黑碳粒子的混合状态。其原理有别于传统的黑碳气溶胶观测方法,可以提供单个黑碳气溶胶粒子特性信息。2009年12月使用单颗粒黑碳测量仪在天津市武清地区进行了为期近1个月的观测。结果表明:粒径为50~500 nm的气溶胶粒子中,黑碳气溶胶粒子占57.2%,平均数浓度为1504 cm-3,黑碳气溶胶粒子的平均质量浓度为8.15 μg/m3,包衣较厚的混合型黑碳气溶胶粒子占黑碳气溶胶粒子的51.5%。     

黑碳气溶胶气候效应的研究进展

 黑碳气溶胶能吸收从可见光到红外波段的太阳辐射,已经被部分研究认为是造成全球变暖的一个潜在因子。黑碳气溶胶既可以通过直接气候效应改变地-气系统的辐射平衡,又可以作为云凝结核或冰核改变云的微物理特性,间接影响区域或全球气候。对黑碳气溶胶的辐射强迫及其气候效应的研究现状进行总结和分析后,指出了目前黑碳气溶胶气候效应研究中存在的不确定性,并对未来的相关研究提出了一些建议。     

中国西部大气清洁地区黑碳气溶胶的观测研究

黑碳气溶胶是大气气溶胶中的重要成分,对可见光和红外光都具有强烈吸收作用,对气溶胶的局地及全球的气候效应有重要的贡献。本文给出了1994年7月到1995年底在瓦里关本底台进行的黑碳气溶胶观测结果,结合气象观测资料以及在我国东部地区的部分观测结果对该地区大气中的黑碳气溶胶浓度及其变化特点进行了讨论分析。瓦里关山地区的大气黑碳气溶胶月平均浓度为130～300 ng/m3,大大低于我国东部地区;该地区大气中黑碳气溶胶浓度的变化明显地与来自工业及人口集中地区的污染气团的影响有关,不同风向时的黑碳气溶胶浓度水平有明显的差异;由最大出现频数统计分析得出该地区大气黑碳气溶胶的本底浓度范围为50～120 ng/m3;冬季该地区大气黑碳气溶胶的平均浓度和本底浓度都较低,而春季较高。     

黑碳气溶胶及其在气候变化研究中的意义

简单介绍了黑碳气溶胶的一般性质，着重叙述了黑碳气溶胶在大气辐射强迫中的特殊作用以及对气候变化的影响，概括介绍了国内外相关领域的研究现状，指出黑碳气溶胶在气候变化以及大气环境等领域中具有重大的研究价值和意义。     

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。     

青藏高原黑碳气溶胶传输及沉降的季节特征模拟分析

根据全球气溶胶气候模式GEM-AQ/EC的1995~2004年模拟,分析了青藏高原大气黑碳气溶胶的来源、传输及沉降季节特征。研究表明:青藏高原黑碳气溶胶主要来自自由对流层和大气边界层的输送。相对于自由对流层的黑碳输送,紧邻青藏高原的南亚、东亚以及东南亚大气边界层的输送更有效,它形成了青藏高原由北向南、自西往东黑碳气溶胶浓度和沉降明显递增的基本分布形态。横跨欧亚大陆自由对流层的黑碳气溶胶由西向东向青藏高原的输送全年不变,夏季输送路径最北但强度最弱,冬季路径最南而强度最强。大气边界层黑碳气溶胶的输送受控于亚洲季风环流变化,来自南亚的黑碳气溶胶在春季越过孟加拉湾传输进入高原东南部,夏季则可翻越喜马拉雅山抵达青藏高原南部腹地;同时我国中部排放的黑碳气溶胶也在东亚夏季风向北扩展中驱动它从东向西往青藏高原东北部传输。从秋季到冬季,随着夏季风撤退,南亚黑碳源区向青藏高原传输衰退,东亚冬季风的反气旋性环流的南侧及西南侧的偏东风携带秋季我国东南部源区和冬季东南亚源区黑碳气溶胶向青藏高原东南部传输。受青藏高原明显的暖湿季和干冷季气候影响,干湿沉降分别主导了青藏高原冬季和夏季黑碳沉降,夏季青藏高原黑碳气溶胶沉降总量大多超过8~10 kg·km-2,在高原东北部的最高值超过40 kg·km-2。冬季青藏高原黑碳气溶胶沉降量最低,大部地区黑碳沉降低于5 kg·km-2。青藏高原黑碳沉降的冬夏季节相差约为2~8倍。     

南京及周边黑碳气溶胶对臭氧影响的观测分析和数值模拟

利用南京地面站点2016-2017年黑碳气溶胶(Black Carbon,BC)和臭氧(O3)逐小时观测资料,对比分析了不同季节BC与近地面O3的关系.结果 表明,高BC(高于平均值)影响下的O3质量浓度值明显比低BC(低于平均值)影响下的O3质量浓度值低,这种抑制作用在秋冬季明显高于春夏季,且BC与O3的负相关性在秋...     

2003年秋季西安大气中黑碳气溶胶的演化特征及其来源解析

2003年9～11月在西安站点通过黑碳测量仪(Aethlometer)获得了大气细粒子中每5 min的黑碳气溶胶(BC)浓度,这些实时的BC浓度经过元素碳校对后,日平均浓度为10.2±5.8μg·m-3,其变化范围为1.8～27.5μg·m-3.BC浓度与污染指数(API)的变化具有良好的一致性(相关系数为0.64),表明BC是大气颗粒物污染的一个重要贡献.正常天气下,BC小时平均浓度呈三峰分布,这与机动车污染、居民活动和农村秸秆燃烧等来源相关联.通过降水天气下BC的浓度分布和BC浓度频次分布法,获得了西安大气中BC的本底浓度为4.5μg·m-3,以此估算了西安大气BC中不同来源的相对贡献,其中周边源对BC的贡献超过了1/3.这表明了该季节内城市周边农村秸秆燃烧对城市空气质量的显著贡献,需要进一步严格控制.     

乌鲁木齐大气黑碳气溶胶浓度变化特征及影响因素分析

利用乌鲁木齐大气成分观测站2009年11月—2010年2月(2009年冬季)黑碳气溶胶(BC)质量浓度观测资料,同时结合该站观测的PM数据以及国内外其它地区的BC观测结果,分析了该地区黑碳气溶胶的变化特征及影响因素。结果表明:(1)BC日平均浓度为12.442±5.407μg.m-3,其变化范围为2.685~26.691μg.m-3。BC质量浓度与API指数的变化趋势基本一致,相关系数为0.660。(2)BC浓度的日变化具有明显的双峰值特征,其峰值区主要出现在上午和夜间,谷值区出现在凌晨和下午。逐日分布具有2~3 d到数天不等的急剧上升的变化,与天气过程活动周期基本吻合。(3)周一至周四BC平均浓度呈总体降低趋势,周五开始逐渐增加,总体的变化幅度不大,工作日和周末差别较小。(4)BC小时平均浓度出现频数符合对数正态分布,冬季本底浓度为6.146μg.m-3。(5)BC与PM10,PM2.5,PM1.0日平均浓度在0.001水平上均呈正相关,线性相关系数分别为0.526,0.538和0.548;BC在PM10,PM2.5,PM1.0中分别约占6.8%,8.2%和9.2%,表明BC是PM的重要组成部分。(6)乌鲁木齐城市冬季BC气溶胶浓度高于国内外部分城市,明显高于较为洁净的边远地区,远高于瓦里关本底站及南极观测的结果。     

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。     

沙尘气溶胶对半干旱区微气象学特征影响的初步研究

沙尘气溶胶通过改变地表—大气间的短波及长波辐射从而对地气间热量传输产生影响,进而影响到地表能量收支平衡以及近地面层气象要素的分布。半干旱区是我国干旱化表现最为剧烈的地区,也是沙尘暴频发地区和主要源区之一。本文利用吉林通榆半干旱区国际协调强化观测计划基准站2006年4～6月近地层微气象、地表辐射通量和沙尘气溶胶浓度观测资料,对比分析了该地区在典型沙尘暴天气、扬沙天气和晴朗天气等不同天气状况下近地层各气象要素、地表能量平衡及辐射收支的变化特征。结果表明,沙尘气溶胶对半干旱地区地面微气象学特征及辐射收支具有明显的影响,且表现出不同于干旱区的若干特性:半干旱区沙尘天气下的平均风速比晴天高约2m.s-1,而相对湿度则降低了约35%。相对而言,气温和浅层地温的变化对沙尘的影响响应较弱。半干旱区在沙尘天气时地表净辐射小于晴天,感热/潜热通量分别约占净辐射的55%和30%,分别远大于/远小于晴天时的情形。该地区气溶胶质量浓度与日均感热、相对湿度、潜热等要素具有明显的相关,相关系数分别高达0.70、-0.75和-0.62。相比之下,干旱区沙尘天气时的感热通量要小于晴天时的值,而且气象要素的响应更加剧烈。     

2007年春季广州城区黑碳气溶胶污染特征的初步研究

2007年4月利用黑碳仪（Aethalometer）、颗粒物在线观测仪（TEOM1400a）和现时天气现象传感器（PWD22）获得了大气细粒子中每5 min黑碳气溶胶（BC）浓度以及每30 min PM2.5浓度及大气能见度观测数据。结果发现：黑碳日均值浓度为7.4±2.9 μg·m－3,变化范围分别为2.1～11.6 μg·m－3。PM2.5日均值浓度为77.4±35.9 μg·m－3,浓度变化范围分别为29.6～183.3 μg·m－3。黑碳小时浓度变化具有2个明显的峰值,主要与机动车尾气排放密切相关。黑碳浓度与PM2.5浓度呈正相关,与大气能见度呈负相关,相关系数为分别为0.707和－0.529,表明黑碳是PM2.5中的重要组成部分,对大气能见度的影响较显著。     

增温对半干旱区春小麦田间水分特征的影响

采用红外线辐射器增温法,通过增温模拟试验研究了增温对半干旱区春小麦田间水分特征的影响。结果表明,随着温度增加,叶片水势不断降低,增温1.0℃和2.0℃的春小麦叶片水势比没有增温的春小麦叶片水势日平均分别降低了2.61%和4.45%。土壤水势随着土层深度的加深呈缓慢增加趋势。温度增加,不同土层深度的土壤水势均呈不断降低的趋势,温度增加越多,降幅越大;增温与土壤含水量之间存在着显著的负相关关系。增温能够明显降低春小麦田间土壤贮水量,增加农田总蒸散量。在高温情况下,湿润处理增加了土壤总贮水量,尤其是在拔节期以后。春小麦0~160 cm土壤贮水消耗量在100 cm以上随温度的增加呈逐渐增加的趋势,而在100 cm以下深层变化趋势不明显。增温2℃,湿润处理0~160 cm土壤贮水消耗量要高于正常供水和干旱处理。     

青藏高原东北部地区闪电特征初步分析

利用VHF辐射源三维定位系统及快、慢天线资料,对青海大通地区5次雷暴过程中云闪、负地闪、正地闪的起始高度、持续时间、辐射源数目及正、负地闪云内放电过程的持续时间和回击次数进行了统计分析.研究表明,该地区闪电持续时间较短,平均＜0.5 s;正、负地闪首次回击发生前均有较长时问的云内放电过程,正地闪的云内放电过程持续时间略长于负地闪;负地闪的回击次数较少,平均为2.5次,其中40％的负地闪只有1次回击,而正地闪回击次数均为1次;云闪的起始高度最高,负地闪的起始高度低于云闪,正地闪的起始高度最低;云闪产生的辐射源数目最多,负地闪少于云闪,正地闪产生的辐射源数目最少.     

2008北京奥运会前后城区黑碳气溶胶浓度的变化特征

利用Model-5012型黑碳仪观测的大气中黑碳气溶胶的浓度资料,结合北京城区环保控制措施和气象资料,分析了2008北京奥运会前后和奥运会期间黑碳气溶胶浓度变化的主要影响因子。结果表明,7月20日前(北京城区无机动车单双号控制),大气中黑碳气溶胶的特征浓度为3.4μg.m-3;实施机动车单双号控制后至奥运会前(7月20日至8月7日),该特征值增加至3.9μg.m-3;奥运会期间[8月8日00时(北京时间,下同)至24日23时]城区黑碳气溶胶浓度有明显下降,为2.5μg.m-3,比奥运会前下降了31%。对同期气象观测数据的分析表明,奥运会期间北京周边降雨量明显增大,偏北风出现的频次也从奥运会前的24.1%提高至38.8%。另外,八达岭高速路健翔桥段的机动车监测数据显示,奥运会期间进、出北京的机动车流量有所降低,上下班高峰期机动车流量减少了约30%,这也是奥运会期间黑碳气溶胶浓度降低的重要原因。     

天津地区雨季降水异常年大气环流特征分析

利用1958—2009年天津地区和中国160站月总降水资料以及NCEP/NCAR月平均再分析数据资料集,采用相关分析和合成分析,分别研究了天津地区雨季降水的变化特征以及异常年同期（7—8月）和前期（前一年1 2月至当年6月）大气环流的特征。结果表明：天津地区的降水大部分集中于雨季且雨季降水存在着年际变化和年代际变化。天津地区雨季降水偏多年同期,西太平洋副热带高压主体偏北,天津地区西北部有低值系统发展,对流层低层有正涡度发展,辐合上升运动较强,南亚高压和高空副热带西风急流偏北,西南暖湿气流输送较强;雨季降水偏少年同期情况正好相反。此外,天津地区雨季降水与前期夏季6月SAM（南半球环状模）存在显著的反相关关系,这为天津地区雨季降水的短期气候预测提供了有参考意义的前兆信号。     

我国干旱半干旱区降水的特征分析

利用聚类分析对全国160站1951～1992年的年降水标准化资料做分析,结果可划分为两大区——干旱半干旱区和非干旱区,在此基础上进行降水区划及降水分布型研究,得出我国干旱半干旱区大致分成9个小区以及它的3种年降水分布型式。