瓦里关山大气甲烷本底浓度变化特征的分析

用气相色谱法在瓦里关全球基准站进行了大气甲烷（CH4）的连续测量,结合NOAA/CMDL气瓶采样CH4浓度资料的分析结果,给出了我国内陆高原大气CH4本底浓度的变化特征。分析结果表明:瓦里关山大气CH4浓度在1780×10-9～1840×10-9范围内波动,浓度值的变化范围符合中高纬度地区CH4浓度分布;CH4浓度有明显的日变化,夏季的变化趋势及振幅与冬春季有所不同;季节变化幅度不大,与全球大气CH4浓度本底值季节变化的特征及变化幅度的地理分布不太一致;有明显的年际变化,CH4年平均浓度表现为逐年升高,年     

瓦里关温室气体本底研究的主要进展

由于温室气体浓度显著增长及其在气候与环境变化中的作用,国际上众多的科学计划和观测体系都把它们的时空分布、源汇及趋势列为重要内容,获得的各种资料在评价人类活动对气候和环境的影响及有关对策研究中起着关键作用。文章阐述了在中国内陆本底地区开展温室气体长期、定点观测的意义和必要性,系统地讨论了10多年来中国瓦里关本底站温室气体本底研究的主要进展。利用瓦里关经严格国际比对和质量控制的大气CO2、CH4长期观测资料,结合同期的地面风资料进行统计分析,建立了瓦里关大气CO2和CH4本底资料筛选方法;利用本底观测资料,研究了瓦里关大气CO2及其δ13C、CH4和CO本底变化及源汇特征所体现的亚洲内陆地域特点和全球代表性,并进一步与同期、同纬度海洋边界层参比值(MBL)以及北半球其他6个大气本底站同期观测数据对比分析,发现了瓦里关大气CH4和CO独特的季节变化并探讨了成因;根据空气团后向轨迹簇所途经的下垫面源汇同观测的大气CO2和CH4浓度变化之间的关系,探讨了瓦里关大气CO2和CH4的输送来源;利用Hysplit-4扩散与输送模式,计算了冬、夏典型月份人为源和自然生态系统源汇对瓦里关大气CO2浓度变化的贡献。并在现有基础上,提出了有待进一步解决的科学问题。     

ENSO,火山活动与大气CO2的年际变化

利用大气CO2及其δ13C的观测数据分析了不同区域大气CO2的季节和年际变化特征,并结合δ13C的变化趋势判断大气CO2变化的主要影响因素是来自陆地还是海洋.结果表明:大气CO2的年际变化主要受ENSO引起的陆地植被初级生产量而不是海洋吸收变化的影响,且La Ni(n)a对大气CO2的影响大于El Ni(n)o.火山活...     

地面风对瓦里关山大气CH4本底浓度的影响分析

使用1994年7月至1996年12月大气CH₄和地面风现场连续观测资料，分析了瓦里关全球大气本底基准站（36°17′N, 100°54′E，海拔3816 m）地面风变化对大气CH₄本底浓度的影响。结果表明，水平风向、风速和垂直风向、风速的变化对大气CH₄观测值的影响在春、夏、秋、冬季有明显不同，水平风向NE—ENE—E为CH₄测量最主要的局地影响非本底扇区，静风及水平风速大于10 m/s、垂直风速大于±1 m/s对观测结果都有较大影响；由的统计平均还给出了此段期间瓦里关大气CH₄在不同季节的浓度分布范围和日变化类型，并分析了可能成因；将地面风数据作为大气CH₄本底资料的过滤因子之一，提出了适用于不同使用目的和要求的我国内陆高原大气CH₄本底数据筛选方法，本底数据留存率约为原始资料量的50%。     

利用Picarro观测系统分析2009年瓦里关全球站CO_2浓度

2009年在青海瓦里关全球大气本底站,利用基于光腔衰荡光谱(CRDS)技术组装的Picarro系统对大气CO2进行在线观测,并与瓦里关站及美国Manua Loa站FLASK瓶的结果进行分析、比对。分析结果表明,全年瓦里关站大气CO2浓度季节性变化趋势相同,增长趋势不变。全球大气CO2浓度增加趋势和季节变化情况相同。     

我国地面O3、NOX、SO2背景值的观测研究

从1994年8月至1995年8月，在龙凤山、临安大气污染监测站和瓦里关大气本底基准观象台对O3、NOX及SO2首次进行了长期的连续观测。初步分析表明:3站地面O3的平均浓度、月际分布和日变化特征因地理环境、海拔高度和天气条件的不同，表现出明显的差异性。平均地面O3浓度，龙凤山为34.8×10-9,临安为39.1×10-9,瓦里关山为49.3×10-9,龙凤山和临安的月平均地面O3浓度分布较复杂，在6～7月和12月～1月较低，10月底～11月初较高。而在瓦里关山，月平均地面O3浓度变化较平稳，6月份最大，12月最小。龙凤山和临安地面O3平均日变化量较大，下午浓度最高，清晨最小；而瓦里关山地面O3平均日变化较小，上午浓度略低；NOX和SO2的分布具有明显的局地性特征，在龙凤山，临安和瓦里关山，3站的总平均浓度分别为2.7×10-9（NOX）和0.7×10-9(SO2),8.1×10-9(NOX)和16.1×10-9（SO2），0.04×10-9（NOX）和0.15×10-9（SO2）。     

中国4个国家级野外站大气CH4本底浓度变化特征

CH4是仅次于CO2的重要温室气体。2006年9月至2008年8月期间,按全球大气本底观测要求,在青海瓦里关、北京上甸子、浙江临安和黑龙江龙凤山4个国家级野外站开展每周一次空气样品flask瓶采样分析,获得了该地区为期2 a的大气CH4本底浓度资料。结果表明,2 a间瓦里关、上甸子、临安和龙凤山4站CH4浓度年均增幅分别为9.1×10-9、3.8×10-9、21.8×10-9和8.2×10-9;瓦里关站大气CH4浓度增长趋势与全球平均状况较为接近,能较好地反映北半球中高纬度内陆地区大气本底特征;但上甸子站年均本底值相对较低且季振幅偏小,而龙凤山和临安站季节变化规律相似,表现为CH4浓度冬季高而夏季偏低且季振幅较大。     

2011年2月—2012年1月东南极高原辐射平衡观测研究

利用东南极高原熊猫-1自动气象站2011年2月—2012年1月观测的辐射资料和相关资料,对辐射分量和辐射平衡的季节变化进行了研究。结果表明,夏季是东南极高原获得太阳能的主要时段,总辐射通量夏季平均为365.0 W/m²,总量达到2752.1 MJ/m²,占全年总辐射量的58%。各个季节均能出现总辐射瞬时值大于大气顶水平总辐射,春季发生频率最高,冬季最小,总辐射平均日变化呈单峰型。大气长波辐射除夏季外,日变化不明显。冰雪面长波辐射除冬季外,各季节平均日变化呈明显的单峰单谷型。净辐射12月和1月为很小的正值,其他月份为负值。年平均净辐射为 -8.7 W/m²,表明地表相对于大气为冷源。该站的辐射平衡特征与其他南极内陆高原站相似,雪面具有强烈的辐射冷却效应,导致净辐射绝对值都小于下降风区。     

中国部分清洁地区大气中N2O的浓度

１９９３年４月—１９９５年８月对中国部分清洁地区大气的Ｎ２Ｏ浓度进行了现场观测，结果表明：农田（玉米田和麦田）大气的Ｎ２Ｏ平均浓度高达３２２．１－３４３．４ｐｐｂｖ，这是土壤排放Ｎ２Ｏ的结果；临安、龙风山和瓦里关山大气本底观测站（ＷＭＯ／ＧＡＷ）Ｎ２Ｏ的平均浓度分别为３１８．８±８．４ｐｐｂｖ，３１７．４±４．７ｐｐｂｖ和３１４．０±４．２ｐｐｂｖ。在此基础上，分析了大气Ｎ２Ｏ的分布及变化特征。另外，还对现场取样及Ｎ２Ｏ浓度测量技术作了初步分析和评价     

MOPITT观测的CO分布规律及与瓦里关地面观测结果的比较

利用TERRA/MOPITT仪器测量的2000年3月—2004年5月的CO数据, 分析了CO的时空分布特征及其变化趋势, 并且与美国国家海洋大气管理局气候监测与诊断实验室 (CMDL/NOAA) 在瓦里关站的CO观测结果进行比较和验证。结果表明: CO的高值区在北半球主要位于东亚、西欧和北美, 而在南半球主要位于非洲中西部和南美洲的赤道地区; CO的分布随季节变化显著, 春季北半球的CO浓度最高, 而秋季南半球的CO浓度偏高; 东亚的CO高值区主要是位于中国东部沿海地区和日本列岛一带。对于北京和瓦里关CO的趋势分析明表:这两个地区的CO浓度在这4年内都是呈上升趋势。结合CMDL的观测资料与卫星观测结果进行比较和检验发现, 瓦里关站卫星观测结果和CMDL的结果在时间序列的变化趋势一致, 卫星柱总量的观测数据和CMDL数据的相关性非常好。     

Impacts of Seasonal Fossil and Ocean Emissions on the Seasonal Cycle of Atmospheric CO2

The seasonal cycle of atmospheric CO2 at surface observation stations in the northern hemisphere is driven primarily by net ecosystem production (NEP) fluxes from terrestrial ecosystems. In addition to NEP from terrestrial ecosystems, surface fluxes from fossil fuel combustion and ocean exchange also contribute to the seasonal cycle of atmospheric CO2. Here the authors use the Goddard Earth Observing System-Chemistry (GEOS-Chem) model (version 8-02-01), with modifications, to assess the impact of these fluxes on the seasonal cycle of atmospheric CO2 in 2005. Modifications include monthly fossil and ocean emission inventories. CO2 simulations with monthly varying and annual emission inventories were carried out separately. The sources and sinks of monthly averaged net surface flux are different from those of annual emission inventories for every month. Results indicate that changes in monthly averaged net surface flux have a greater impact on the average concentration of atmospheric CO2 in the northern hemisphere than on the average concentration for latitudes 30-90°S in July. The concentration values differ little between both emission inventories over the latitudinal range from the equator to 30°S in January and July. The accumulated impacts of the monthly averaged fossil and ocean emissions contribute to an increase of the total global monthly average of CO2 from May to December.An apparent discrepancy for global average CO2 concentration between model results and observation was because the observation stations were not sufficiently representative. More accurate values for monthly varying net surface flux will be necessary in future to run the CO2 simulation.     

2008年以来青藏高原春季大气温度逆转趋势及其与臭氧总量变化之间的可能联系

利用ERA-Interim和MERRA-2再分析资料,考察1980—2017年青藏高原大气温度变化趋势和规律,年、季、月不同时间尺度分析结果均揭示2008年以来青藏高原春季大气温度变化呈现逆转趋势：高原上空平流层下部150~50 hPa呈现明显的增温趋势（1.0~2.7℃/10a),对流层上部300~175 hPa呈现明显的降温趋势（-3.1~-1.0℃/10a),这与此前的大气温度变化趋势完全相反。利用TOMS和OMI卫星臭氧遥感资料,考察同期青藏高原臭氧总量变化特征,表明2008年以来青藏高原臭氧总量也表现出逆转的增加趋势,与大气温度逆转趋势吻合,从冬末至春季各月均有显著增加趋势,尤以5月臭氧总量增加速率最大,达13.7 DU/10a。青藏高原春季大气温度变化趋势与同期臭氧总量变化特征紧密相关,2008年后臭氧总量的快速恢复可能是引起大气温度逆转趋势的一个重要影响因素。     

青藏高原五道梁低层大气气溶胶来源的初步分析：Ⅱ.源地和输送

基于对五道梁大气气溶胶来源的分析结果和青藏高原及其附近地区环流和天气特征，根据各源气溶胶的浓度变化与单站气象要素变化的关系，讨论了气溶胶的源区和输送。五道梁有两个稳定的污染排放源，全年均对该地低层大气有影响。     

半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究

静态箱—气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明，内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源，和CH4的汇。在植物生长不同季节，草原生态系统排放／吸收温室气体CO2、CH4和N2O的日变化形式各有不同，其中在植物生长旺季日变化形式最具特征。三种温室气体的季节排放／吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融期和降雨较为集中时期。对所有草原植物生长季节，CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值，夜间出现排放高值。较高的温度有利于CO2排放，地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低。影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤台水量和供氧状况，日温变化则主要影响日变化强度。吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关，相关系数均在0．4-0．6之间。自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低，同时使N2O和CH4年度排放／吸收量减少和CO2年度排放量增加。     

基于格点资料的四川大气混合层高度特征及与空气质量的关系

基于2018年1月～2020年12月中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)资料,利用罗氏法计算四川省大气混合层高度,分析其时空分布特征,并结合大气环境空气质量监测数据,讨论大气混合层高度变化与空气质量的关系.结果表明:四川省大气混合层高度呈西高东低分布特征.盆地与攀西地区、川西高原大气混合层高度季节变化有显著性差异,...     

气溶胶对青藏高原气候变化影响的数值模拟分析

利用美国大气研究中心(NCAR)提供的2组数值试验结果对比,分析了只考虑温室气体增加(1%CO2试验)和综合考虑大气温室气体与气溶胶持续增加(50yrs试验)条件下,青藏高原地区地表温度、积雪深度及其他气候要素的变化,并在此基础上探讨了大气气溶胶含量变化对高原气候变化的可能影响.分析结果表明:只考虑大气CO2含量每年增加1%的变化时,青藏高原相对邻近地区地表温度显著增加,春、夏、秋及冬季地表温度线性增温率均表现出随着海拔高度升高而增强.例如,在海拔1.5～2 km,3～3.5 km和4.5～5 km范围内对应的冬季增温趋势分别为0.29 ℃/10 a,0.36 ℃/10 a和0.50 ℃/10 a.在温室气体引起的高原增暖过程中地表积雪深度普遍降低,且高海拔地区的积雪减少愈加明显.当综合考虑气溶胶和温室气体含量共同增加时,青藏高原地表增暖相对偏弱,春、夏和秋季增温也随海拔高度上升而加强,但冬季地面增温幅度随海拔上升反而下降,海拔1.5～2 km,3～3.5km和4.5～5 km范围内对应的冬季增温趋势分别为0.02 ℃/10 a,-0.03 ℃/10 a和-0.13 ℃/10 a.对比分析发现,大气气溶胶增加造成青藏高原冬季增温不明显甚至出现变冷趋势,地面积雪也随之增多,这可能歪曲了青藏高原地区气候变暖对海拔高度的依赖性.     

Model for Methane Emission from Rice Fields and Its Application in Southern China

Ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　Ｍｅｔｈａｎｅ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｆｒｏｍ　Ｒｉｃｅ　Ｆｉｅｌｄｓ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓｏｕｔｈｅｒｎ　ＣｈｉｎａＤｉｎｇＡｉｊｕａｎｄＷａｎｇＭｉｎｇｘｉｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒ...     

CO2浓度与土壤水分胁迫对红松和云杉苗木影响的试验研究

全球气候变化对植物影响研究的主要内容是由于大气中CO2 浓度升高导致的气温升高和土壤干旱化对植物的影响。文中利用人工气候室试验研究了高CO2 浓度和土壤水分胁迫对红松和云杉的影响 ,结果表明 :CO2 浓度升高使红松和云杉生长量的增长率提高 ,土壤水分胁迫使树木生长量的增长率下降 ,且CO2 浓度升高的正效应要小于土壤水分胁迫的负效应。CO2 浓度升高使树木叶水势增大 ,土壤水分胁迫使树木叶水势减小 ,这从植物生理的角度说明了CO2 浓度变化和土壤水分胁迫对树木的影响机理 ,且在轻度干旱的情况下 ,高CO2 浓度使树木叶水势增大 ,但随着土壤干旱程度的加重 ,树木的叶水势逐渐减小。同时 ,从实验结果还可以看出 ,虽然大气中CO2 浓度和土壤湿度变化对苗木的影响显著存在 ,但与农作物和牧草等植物相比 ,这种影响仍要小得多。     

A SPATIAL-TEMPORAL DISTRIBUTION CHARACTERISTICS STUDY ON THE ATMOSPHERIC CARBON DIOXIDE OBSERVED BY GOSAT SATELLITE REMOTE SENSING

The variation of the atmospheric Carbon Dioxide (CO2) concentration plays an important role in global climate and agriculture. We analyzed the spatial-temporal characteristics of CO2 in the China region and around the globe with the CO2 column mixing ratios observed by the Japanese GOSAT satellite (Greenhouse Gases Observing Satellite). In order to make sure that the accuracy of the CO2 data retrieved by the satellite meets the needs of the climate characteristics analyses, we ran a validation on the CO2 column mixing ratios retrieved by the satellite against the ground-based TCCON (Total Carbon Column Observing Network) observation data. The result shows that the two sets of data have a correlation coefficient of higher than 0.7, and a bias of within 2.2 ppmv. Therefore, the GOSAT CO2 data can be used for the climate characteristics analysis of global CO2. Our analysis on the spatial-temporal characteristics of the CO2 column mixing ratios observed during the period of June 2009 through January 2014 proved that, with the impact of the natural emission of near ground CO2 and human activities, the global CO2 concentration has a significant latitudinal characteristics with its highest level averaging 390 ppmv in the 0-40oN latitudinal zone in the Northern Hemisphere, and 387 ppmv in the Southern Hemisphere. China has a relatively higher CO2 concentration with the highest level exceeding 398 ppmv, and the eastern area higher than the western area. The variation of global CO2 concentration shows a seasonal pattern, i.e. the CO2 concentration reaches its highest in spring in the Northern Hemisphere averaging more than 392 ppmv, second highest in winter, and lowest in summer averaging less than 387 ppmv. It fluctuates the most in the Northern Hemisphere with an average concentration of 392.5 ppmv in April, and 385.5 ppmv in July. While in the Southern Hemisphere, the seasonal fluctuation is smaller with the highest concentration occurring in July. Over the recent years, the global CO2 concentration has shown an elevating trend with an average annual increase rate of 1.58 ppmv per year. It is a challenge that the human kind has to face to slow down the increase of the CO2 concentration.