上层海洋-低层大气科学研究计划

海洋和大气是地球系统的重要组成部分，其在全球气候变化中具有重要作用。上层海洋与低层大气研究（SOLAS）作为IGBPII第一个新的核心计划，以海洋中深度在100 m以上的水层和 1 000 m以下的大气边界层为主要研究对象，通过多学科的交叉研究，以揭示海洋与大气相互作用的物理和生物地球化学过程耦合及其在气候变化中的作用。SOLAS科学计划得到了世界各国的积极响应，已有16个国家向国际SOLAS科学委员会提交了SOLAS进展状况的国家报告。我国也制定了自己的科学研究计划重点研究中国近海的大气物质入海、海洋温室气体排放、海-气界面上的物质和能量交换过程及其对气候和环境的影响和反馈。     

美国国家大气研究中心优先研究领域新特点

美国国家大气研究中心于2005年11月提出了新的战略计划。该计划突出的新特点在于无论科学研究活动还是教育、观测设施等方面的战略目标和优先领域,都是以地球系统研究为中心。如在科学研究方面的战略目标确定为：认识地球系统的作用、准确预报地球系统的演变。相应的优先研究领域则为：研究和了解地球和太阳的自然变率;地球系统各分量的相互作用;地球系统预报;人类活动与地球系统的演变等。鉴于NCAR在国际大气科学界的地位,这种以地球系统为中心的优先研究领域对我国大气科学及地球科学研究有一定的借鉴意义,同时也将促使大气科学工作者摆脱传统天气、气候概念的束缚,站在更高的高度来科学审视学科的发展。     

中国全球变化研究的战略思考

文章简要叙述全球变化研究的重要性、特点和中国在全球变化中的地位，回顾和评述了近十多年来我国所开展的有关全球变化的研究进展。据统计，在１９８５年至１９９５年期间，我国全球变化研究项目已达３５０项左右，由国家级项目、部委级项目和一般项目组成。通过这些项目的研究，中国科学家已在国际地圈－生物圈计划的一些核心计划，如全球古环境变化、全球变化和陆地生态系统、全球大气化学、全球海洋通量研究以及世界气候研究计划等方面做出了一定的贡献。文章进一步指出，我国研究重点应放在生物地球化学过程、陆地生态与气候的相互作用、地球环境演变历史及其变化原因、地球系统的综合分析和模拟、人类活动在全球变化中的作用等领域。最后，笔者提出今后“九五”期间以及到下一个世纪初中国全球变化研究应采取的战略措施。     

1991年度国家自然科学基金项目指南(地球科学和专门领域部分)

本指南所涉及的地球科学的范围,包括地理学、土壤学、地质科学、地球化学、地球物理学、空间物理学、大气科学、海洋科学、环境地学。 近三十年来人类的地球观发生了深刻的变化。突出的代表是以“活动论”为特征的板块构造学说的出现,引起了固体地球科学的革命性变化。当前,国际岩石圈计划正在组织实施全球地球科学断面计划、大陆深钻计划和大洋钻探计划。国际科学联盟理事会已决定开展统观地圈、生物圈、水圈和大气圈的国际地圈—生物圈计划(IGBP),即全球变化研究计划。     

大气微量成分浓度的变化及其气候效应(摘要)

1、引言 大气微量成分在地—气系统的辐射收支中起着非常重要的作用,它们在很大程度上决定着大气的温度结构。这些成分浓度的变化必然造成气候的变化。最近十几年大气化学研究证明地球大气是一个变化着的化学系统,其微量成分的浓度正在不断变化,其中有辐射活性气体的浓度变化很大,这引起了各界的普遍关注。     

CHAMP计划及其在地球科学中的应用

CHAMP计划是由德国的波茨坦地球科学研究中心 (GFZ)提出 ,而且 ,目前已经付诸实施的科学计划之一。其目的在于通过获取大量近地观测资料来精化地球重力场模型 ,同时开展地球电磁场及地球大气重要参数的确定等研究。详细而全面地介绍该计划的科学目标 ,并评述了它将在建立地球重力场模型、地球电场模型、地球磁场模型和监测地球大气等方面所起的作用。     

全球气候变化综述

地球系统科学把地球看成是一个相互关联的自然协调的系统,涉及地圈、气圈、水圈和生物圈(Johnson,2000)。其基本方法强调化学的、物理的、生物的和动力过程的相互作用。在地球长期的演化中,气候扮演了一个非常重要的角色[1]。本文旨在通过对大气中CO2和构造事件对气候的影响以及第四纪气候变化的讨论,初步探讨全球气候变化的特征和趋势。1 CO2对气候的影响过去的几十年间,人们对地球温室气体浓度增加所导致的全球气候变化的关注与日俱增,气候变化已成为科学家们研究的一个热点,这种已经出现的全球变化将可能对环境、经济、社会、文化等带…     

新一代对地观测系统的发展

对地观测系统(EOS，Earth Observation System)是获取空间对地信息、促进地球系统科学和空间信息科学等学科发展的支柱。长期以来，人们就期望着对自己居住的地球有一个全面深刻的了解，研究这种从几十年到几百年时间尺度的全球变化，依赖于观测系统和观测技术的发展。因此有必要建立一个对地球整体的观测系统，利用空间优势，获取有关地球体系及其各个组成部分的详细数据或信息。 近50年来，世界对地观测技术得到了迅猛的发展。NASA针对全球变化研究对建立长期的数据采集系统的实际需求，于20世纪80年代初开始规划地球观测系统（EOS）计划，并于90年代初实施。它包括一系列卫星、自然科学知识组成和一个数据系统，支持一系列极地轨道和低倾角卫星对地球的陆地表面、生物圈、大气和海洋进行长期观测。地球观测卫星系列是EOS计划的最基本和最重要的环节。EOS卫星系列计划在今后的10年内陆续发射一系列的太阳轨道环境遥感卫星，构成连续15年的数据采集系统，其规模在地球观测卫星发展史上是空前的。在EOS计划的基础上NASA规划了ESE战略计划，将继续发展国际新一代对地观测系统。迄今为止，Terra、Aqua和Arua卫星已经发射成功，引起地球遥感科学界的瞩目，为地球科学研究提供重要的数据资源。     

美国国家生态观测网络的大陆战略

过去的半个多世纪,在生物学和地球科学研究领域,其中一个巨大的认识便是:在整个地质时期中,是生命塑造了地球的表面,调控并最终决定了海洋和大气的化学组成.     

关于研究四川盆地温室效应及其研究方法的建议

四川盆地温室效应的研究具有丰富的地球科学意义，并且对农业生产和农业科学研究具有指导作用。为此，建议应尽早调查盆地当今和历史温室气体的排放率以及大气的化学组成情况；研究近几万年来以盆地古气候的变化特点。建议并指出该项研究的关键问题是寻求盆地近百年气候变化与温室气体的统计关系，同时预测２１世纪中期前四川盆地未来气候的变化趋势。     

Experimental data on SOA formation from mixtures of anthropogenic and biogenic organic compounds

Secondary organic aerosols (SOA) constitute a significant fraction of the atmospheric particulate matter. Theses particles are formed as a consequence of the oxidation reaction of certain organic gases that leads to the formation of low-volatility compounds. As for other pollutants, air quality models allow the simulation of particle levels and thus models constitute a powerful tool in air quality management. Nevertheless, the accepted use of models must be based on the validation of its capacity to reproduce observed concentrations. Air monitoring sites provide measured information of a large variety of ambient pollutants. Unfortunately, measurements on SOA are not normally available, as current monitoring networks do not include instrumentation to distinguish primary from secondary sources of organic carbonaceous aerosol. This paper presents a set of photooxidation experiments performed in the European Photorreactor (EUPHORE) smog chamber (CEAM, Spain) under different experimental conditions to investigate SOA formation. The use of chambers allows the isolation of atmospheric chemistry and aerosol formation processes. Thus, although these measurements were obtained at initial precursor concentrations higher than those in atmospheric conditions, they constitute a valuable set of information for SOA model evaluation purposes.     

青藏高原大气降水和气溶胶化学特征研究进展

近10 a来青藏高原大气降水和气溶胶化学研究取得了显著进展,特别是结合冰川考察和冰芯研究工作,在高海拔冰川区获得了一批降水化学资料.回顾了早期青藏高原大气降水和气溶胶化学研究的背景,从高海拔冰川区降水化学的区域分布、季节变化、全球对比以及台站降水和气溶胶化学等方面综述了近年来该领域的研究成果,并对其研究前景进行了展望.     

沁水盆地石炭-二叠纪岩相古地理及聚煤作用研究

晋东南沁水盆地是目前我国进行煤层气勘探开发的主要地区之一，煤层气储层主要是石炭系和二叠系的煤层，这些煤层气储层的厚度明显受沉积古地理控制。本文通过对露头及钻井剖面岩石学和沉积相研究,对该区主要含煤岩系-山西组和太原组进行了岩相古地理和煤储层聚集控制因素分析。太原组以石灰岩、铝土质泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及砂岩为主，厚44.90～193.48 m，含多层可采煤层，总厚0～16.89 m，平均7.19 m，在太原组沉积期，研究区北部发育下三角洲平原相，煤层相对较厚，中部和南部为泻湖相，煤层相对较薄，东南角主要为滨外碳酸盐陆棚相，在晋城一带障壁砂坝相分布区，煤层亦较厚；山西组以砂岩、粉砂岩、泥岩为主，石灰岩仅在局部地区见到，该组厚18.60～213.25 m，含可采煤层1-2层，总厚0～10.0 m，平均4.20 m，在山西组沉积期，北部以下三角洲平原分流河道相为主，中部和南部以分流间湾相为主，东南部则以河口砂坝相为主，厚煤带都位于中部和南部三角洲分流间湾地区。总之，太原组富煤地带多与砂岩富集带相吻合，位于北部下三角洲平原和南部障壁砂坝地区，而山西组厚煤带大都位于南部三角洲分流间湾地区。     

The role and performance of ground-based networks in tracking the evolution of the ozone layer

In the 1980s, ground-based monitoring of the ozone layer played a key role in the discovery of the Antarctic Ozone Hole as well as in the first documentation of significant winter and spring long-term downward trends in the populated mid-latitude regions. The article summarizes the close-to-hundred-year-long history of ground-based measurements of stratospheric ozone, and more recent observations of constituents that influence its equilibrium. Ozone observations began long before the recognition of the impact of increasing emissions of manmade ozone-depleting substances on ozone and therefore on UV levels, human health, ecosystems and the Earth climate. The historical ozone observations prior to 1980s are used as a reference for the assessments of the state of the ozone layer linked to the enforcement of the Montreal Protocol. In this paper, we describe the worldwide monitoring networks and their ozone observations used to determine long-term trends with an accuracy of a few percent per decade. Since 1989, the ground-based monitoring activities have provided support for the amendments of the Montreal Protocol (MP). They include monitoring of (a) the ozone total column and the vertical distribution at global scale, (b) the ozone-depleting substances (ODS) related to the MP such as chlorofluorocarbons (CFCs), and their decomposition products in the stratosphere, and (c) the atmospheric species playing a role in ozone depletion, e.g., nitrogen oxides, water vapor, aerosols, polar stratospheric clouds. We highlight important accomplishments in the atmospheric monitoring performed by the Global Atmosphere Watch program (GAW) run under the auspices of the World Meteorological Organization (WMO) and by the Network for the Detection of Atmospheric Composition Change (NDACC). We also address the complementary roles of ground-based networks and satellite instruments. High-quality ground-based measurements have been used to evaluate ozone variabilities and long-term trends, assess chemistry climate models, and check the long-term stability of satellite data, including more recently the merged satellite time-series developed for the detection of ozone recovery at global scale, which might be further modified by climate change.     

大气科学优先资助领域的计量学初步分析

依据对国内大气科学相关机构进行广泛调研获取的数据,以及近期国内、国际有关大气科学期刊论文数据,通过计量学方法,按照国内基础、国内热点、国际热点和国内需求四个方面从不同角度对大气科学优先资助领域进行了分析,并根据不同政策偏好设置权重对大气科学各领域进行了排序。分析表明,不论是偏重于基础研究还是偏重于应用研究,优先资助人工影响天气和大气物理领域可能会获得更大的回报;若重视科学热点、科技前沿,优先资助气候系统与全球变化和天气动力学理论与天气预报领域可能会取得更多的研究成果;若重视发展需求与科技前沿相结合,优先资助大气化学和综合探测系统领域投入资金可能会发挥更大的效益。研究结果可以为更好地了解我国大气科学发展现状,制定大气科学中长期发展战略,制定大气科学“十一五”优先资助领域战略提供一定的参考依据。     

大气科学发展的回顾与展望

回顾了20世纪大气科学的发展历程和所取得的重要成就。就20世纪这100年中大气探测技术、大气环流与大尺度动力学、数值天气预报和大气环流数值试验、大气物理、中小尺度气象学、大气环境和大气化学、中层大气、气候系统动力学、气候预测和全球变化等方面所取得重要研究进展和学术成就作了系统的回顾；并对21世纪初大气科学研究发展的趋势作了展望。     

Remote Sensing Monitoring Methods and Applications of Atmospheric Constituents

Accurate and timely monitoring of atmospheric constituents is the prerequisite for mastering the distribution characteristics of atmospheric constituents, studying the genetic mechanism of the forming of atmospheric pollution, and effectively preventing and controlling air pollution. Among various observation methods of atmospheric constituents, remote sensing monitoring technology can provide the long-distance and real-time observation, have the ability of rapid analysis of diverse atmospheric mixtures, and obtain stereoscopic spatiotemporal distribution of target constituents without sampling. There are various methods and instruments for remote sensing monitoring of atmospheric constituents, and each of them has its unique advantage, covering a multiple gases and aerosol. According to the difference of the height of the remote sensing platform, it can be divided into ground platform, aviation platform and space platform. Remote sensing technology is widely applied in the field of atmospheric constituents monitoring, and meets the observational requirements for a variety of purposes. This paper introduced the remote sensing monitoring methods and platforms of atmospheric constituents and summarized their application examples for different purposes. It also outlined the future development direction of remote sensing methods in atmospheric constituents’ observation.     

对流层活性卤素化学:充满机遇和挑战的研究领域

活性卤素物种(RHS)参与大气对流层中许多化学过程,影响许多重要物种的源和汇,在大气对流层化学中起着十分重要的作用,因此对流层活性卤素化学成为近年来国际大气化学研究的重要前沿研究领域。RHS在对流层的外场观测方法主要包括化学放大、大气压化学电离质谱（APCIMS）、长程差分吸收光谱（DOAS）、雾室和湿法化学分析法、光解法、碳同位素的比率法等。各种观测方法表明大气边界层中存在着不同种类的RHS,特别在海洋边界层、极地边界层和盐湖地区。RHS的浓度有较大的变化范围（10-12~10-10）。RHS可引起一些VOCs的氧化,影响HOx和NOx的反应,减少对流层O3,并对硫的氧化和汞化学有较大的影响。对流层RHS的源主要为有机卤素化合物的排放和海盐气溶胶的释放。在讨论RHS在对流层的循环转化的基础上,归纳总结出一个示意图;提出了现有的主要科学问题,进而展望了今后的研究前景。     

The role of the atmosphere in coastal ecosystem decline—future research directions

Current assessments of the role of atmospheric deposition in the declining health of aquatic ecosystems indicate that the atmosphere could account for as much as 30% to 40% of total external nitrogen loading to some coastal waters. All such assessments are uncertain and need to be refined. To focus attention on the problem as it affect eastern North American coastal waters, a series of interdisciplinary workshops has been conducted, bringing together scientists and regulators. The series started with a meeting at Mt. Washington, Maryland in 1994, with subsequent meetings at Warrenton, Virginia in 1995, and Raleigh, North Carolina in 1997. Although the workshops considered all nitrogen species, toxic chemicals, trace metals, precipitation chemistry, airborne aerosols, and supporting meteorological investigation, most of the discussion centered around the issue of nitrogen-species deposition. It was concluded that work is urgently needed to establish integrated monitoring stations to provide high quality deposition and watershed retention data within the catchment area to take spatial and temporal variability into account in atmospheric deposition models, to improve biogeochemical watershed models, especially from the perspective of biological utilization and cycling of deposited materials, to refine emissions inventories and projections on which scenario investigations are based, to enhance all ongoing data collection efforts, especially those related to specific process studies, and to improve spatial resolution by increasing the number of deposition measurement sites. An overall conclusion was that there must be a strong effort to include considerations of air pollution and atmospheric deposition in the water quality regulatory process. It was repeatedly emphasized that any new efforts should build on existing programs rather than risk new starts that compete with ongoing and already productive work.     

页岩气开发的地下水环境背景值、监测指标及污染示踪方法研究——以焦石坝区块为例

页岩气开采过程中水力压裂及废水回注可能带来的环境问题受到越来越多关注。由于水力压裂开采技术涉及的污染物种类众多,因此建立敏感性监测指标对于识别潜在的地下水污染具有重要意义。本文以中国涪陵页岩气田焦石坝区块为例,首先确定了地下水环境背景值（包括水化学、同位素及溶解气）;通过页岩水与浅层地下水的端元对比,确定了地下水环境敏感性监测指标与污染示踪方法。结果显示浅层地下水TDS在146~402 mg·L-1之间,属于HCO₃-Ca·Mg型,地下水属于年轻地下水（含3 H、14C接近100 pmC）,地下水甲烷含量均小于0.01 mg·L-1,水中溶解气的甲烷（CH₄）体积比低于0.006 4%,δ13C-CH₄总体小于-50‰,为生物成因甲烷（显著区别于热成因页岩气）。涪陵页岩气田焦石坝区块页岩水TDS约为海水两倍,为大气降水成因,显著区别于北美的（蒸发）海水起源。根据页岩水和浅层地下水水文地球化学特征的差异,建立了确定地下水敏感性监测指标的框架,识别出焦石坝区块地下水敏感性指标（7项）。页岩气开发对地下水潜在的污染主要包括气体污染和溶解固体组分污染。对于气体,建立了甲烷含量及同位素组成的端元,并且应用惰性气体进行了两个端元识别;对于溶解固体组分污染,基于浅层地下水背景值数据,可利用本文给出的敏感性指标进行判别。本项研究对于中国页岩气开发的地下水环境保护具有重要的意义,有助于完善页岩气开发过程中地下水环境监测和潜在污染示踪。