华东地区大气臭氧总量的变化

分析了１９９３年１２月至１９９４年１１月的大气臭氧总量资料并与同纬度全球平均值进行比较，分析了大气臭氧总量的年变化，日变化和季节变化，结果表明，臭氧总量的年 有双峰特征，它的日变化则以中午是较高，早晚较低；季节变化以春季高，冬季低与大气透明度的关系较为密切。     

东北地区大气臭氧总量的变化特征

采用TOMS大气臭氧总量格点资料 ,分析了我国东北地区近 20a臭氧的年分布特征、季节变化和总体变化趋势。得出 20世纪 80～90年代中期东北地区大气臭氧总量呈减少趋势、90年代末呈增加趋势的结论。     

大气臭氧总量的经验计算方法

依据臭氧生消与紫外辐射(UV)能量利用相互作用的观点,考虑与臭氧有关的主要因子UV、大气中物质在化学和光化学反应中对UV能量的吸收、气溶胶粒子的散射等,在分析1990—1992年臭氧总量、太阳辐射、气象资料的基础上,建立了计算臭氧总量的经验模式,其优点是所用资料均可由常规气象站获得。结果表明,计算值与观测值符合得比较好。利用该经验模式计算了北京地区1979年1月—1996年6月的臭氧总量,计算值与观测值同样比较一致,二者相对偏差的最大值、最小值、平均值分别为15.2%、0.05%和4.9%,相对偏差在±10%之内的比例为91.4%,因而该经验模式是合理、可行的。1991年之后北京地区臭氧的下降与Pinatubo火山气溶胶的影响有关。     

华东地区大气臭氧总量的变化特点

分析了１９９３年１２月至１９９４年１１月的大气臭氧总量资料并与同纬度全球平均值进行比较，分析了大气臭氧总量的年变化、日变化和季节变化。结果表明，臭氧总量的年变化中有双峰特征，它的日变化则以中午时较高，早晚较低；季节变化以春季高，冬季低，与大气透明度的关系较为密切     

我国臭氧总量的时空分布特征

根据臭氧总量的地理分布特征,把我国划分成7个区域,利用卫星观测的TOMS和SBUV资料对这7个区域上空的臭氧总量多年(1979—2003年)的纬向偏差分布、年际变化、周期分布等特征进行了分析。结果表明,东部地区的臭氧总量常年大于西部地区的臭氧总量,青藏高原、西北高原与东部同纬度地区相比,在夏季差别最大,冬季最小。四川盆地上空的臭氧总量常年比周围地区要高。研究还表明,每个区域都存在准2 a、4~5 a和8~10 a的周期振荡。     

香河地基观测臭氧柱总量数据分析及臭氧变化趋势研究

大气臭氧变化在全球气候和环境中具有重要作用,是当今大气科学领域的重要研究对象之一。对比分析了中国科学院大气物理研究所河北香河大气综合观测试验站2014～2016年Dobson和Brewer两种臭氧总量观测仪器探测结果的一致性,并使用1979～2016年Dobson观测数据分析了香河地区臭氧总量的长期变化趋势。结果表明:进行有效温度修正后,两种臭氧总量仪器观测结果一致性较好,平均偏差仅为-0.14DU(多布森单位),平均绝对偏差为8.00 DU,标准差为36.09 DU,相关系数达0.964。整体来说,两类仪器观测臭氧总量吻合较好。SO2浓度对Dobson仪器数据精度有一定影响,两组仪器数据在SO2浓度为0～0.2DU、0.2～0.4DU和0.4DU大气条件情况下的平均偏差分别为4.8 DU、7.0 DU和8.0 DU,平均偏差随SO2浓度升高而增大。过去38年香河地区的臭氧总量季节差异性强,春、冬两季臭氧总量高,夏、秋两季臭氧总量相对低,季节变化趋势差异明显。从长期变化上看,臭氧总量变化波动有不同的周期,在4个大的时间段变化趋势不同,2000～2010年臭氧层有显著恢复,但最近几年又有变薄的趋势。     

臭氧总量对太阳活动长期变化的响应

通过对１９５９－１９８５年逐年的年平均臭氧总量在１０°，２０°，．．．，７０°Ｎ各纬圈进行极大熵谱分析及回归分析，发现臭氧总量对太阳活动１１年和２２年周期性变化的响应在北半球各纬圈并非一致。在低纬和高纬度地区，臭氧总量对太阳活动２２年周期性变化的响应较强，对１１年周期变化的响应较弱；在中纬度地区则与此相反，臭氧总量对太阳活动１１年周期性变化的响应比２２年周期性变化的响应强。     

大气气溶胶对臭氧总量测值的影响

本文利用Mie散射理论计算了不同复折射指数不同谱分布几种气溶胶对Dobson分光光度计和宽带滤光片光度计臭氧总量测值的影响。     

火山气溶胶对北京地区臭氧总量变化趋势的影响

分析了1979～1995年北京地区臭氧总量的变化趋势、1980～1994年整层气溶胶光学厚度和1981～1985、1990～1994年平流层气溶胶光学厚度。分析依据的数据资料来自Dobson仪器所观测的臭氧总量资料和太阳辐射表提供的气溶胶光学厚度资料。结果表明,1979～1995年期间北京地区臭氧总量年变化率为-0.269%,1982～1985、1991～1994年间臭氧总量年变化率分别高达-0.954%和-1.439%。这说明厄尔奇琼火山和皮纳图博火山爆发对臭氧总量减少可能起到重要作用。     

地基与星载仪器观测大气臭氧总量分析

本文选取多个臭氧总量观测站点,采用"三重制约法"分别对下列3组仪器观测臭氧总量数据进行统计分析,解算出不同观测资料的误差标准差,进而对比研究各种仪器的精度特征:1)1996~2003年期间地基WOUDC(World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre)观测网络仪器(包括Brewer、Dobson和Filter臭氧测量仪)与星载TOMS(Total Ozone Mapping Spectrometer)和GOME(The Global Ozone Monitoring Experiment)仪器;2)2004~2013年期间WOUDC与星载OMI(ozone monitoring instrument)和SCIAMACHY(scanning imaging absorption spectrometer for atmospheric chartography)仪器;3)2004~2013年期间地基SAOZ(Système D’Analyse par Observations Zénithales)与星载OMI和SCIAMACHY仪器。结果表明,1996~2003年期间TOMS V8和GOME观测精度相当,分别为7.6±2.8 DU/46(其中,7.6±2.8 DU为所分析站点观测资料的平均精度及其标准差,46为站点数目)和7.6±1.5 DU/46。TOMS V8观测精度优于TOMS V7(8.5±3.0 DU/46),验证了前者对后者有所改进。2004~2013年期间OMI和SCIAMACHY在WOUDC地基站点观测精度接近,分别为6.6±1.4 DU/21和6.0±1.6 DU/21。SAOZ地基仪器精度为8.4±3.6 DU/8。对于3类WOUDC地基仪器,Brewer站点观测资料的平均精度最优(7.9±3.3 DU/12),Dobson次之(8.7±2.3 DU/19),Filter最差(14.7±4.0 DU/15)。相比于卫星,3种地面仪器观测平均精度较差(10.5±4.3 DU/46),这主要是由于Filter精度较差引起。中国境内的瓦里关(Brewer)、香河(Dobson)和昆明(Dobson)3个地基站点仪器观测精度均较优,分别为7.8 DU、6.7 DU和6.6 DU。尽管不同站点之间存在一定差异,但整体来说,地基与卫星仪器在中国境内3个站点观测臭氧总量吻合较好。     

日本臭氧总量与高空观测资料之间的关系

已经研究了日本五个站的1979年1月到1993年4月期间臭氧总量与标准等压面高度、气温的相关系数。统计上已经证实，在Sapporo,Tateno和Nemuro等站5年期间冬季（1－3月），在Kagoshima和Haha等站的1980年9月到1981年8月期间，臭氧总量随着高度降低而增加，在250毫巴以上的高度，臭氧总量随着温度升高而增加，在300毫巴以下的高度，臭氧总量是随着温度降低而增加。通常观测到在槽线周围，特别是在槽线西侧是臭氧总量高值区。此外，根据Sapporo站1971年到1983年期间1月份资料推测，月平均臭氧总量与10年平均值相比，这大的正距平值是与平流层里阿留申反气旋加强有关。     

大气臭氧总量变化与大气环流关系的研究

近六十年的研究都证明了臭氧与大气环流有密切关系,问题在于各种大气运动对臭氧的影响程度及其物理机制需要进一步研究,并且已成为大家所关注的问题。本文把臭氧作为被动因子随着大气环流而迁移,在观测资料分析的基础上,阐明臭氧与大气环流的关系及其物理机制。     

中国低纬度地区大气臭氧总量的变化特征

分析研究了位于我国低纬地区不同经度的昆明与香港两个站点上空的臭氧分布与演变状况,得出了中国低纬度地区大气臭氧总量的时空演变特征.研究结果显示:(1)香港与昆明两地臭氧的时间变化特征极为相似;(2)整个中国低纬地区的大气臭氧的时间变化趋势是非常一致的,在空间上呈现出东高西低的特征;(3)我国低纬地区的大气臭氧总量在夏季出现极大值,在冬季出现极小值.计算结果还表明,昆明的臭氧总量要小于其所在纬圈的平均值.     

云顶高度对紫外辐射反演臭氧总量的影响

云顶高度是紫外后向散射反演臭氧总量算法的莺要参数.利用模拟计算,对云顶高度误差引起的与臭氧反演相关的误差,即内插误差,云上臭氧误差以及云下臭氧误差进行了分析比较,结果表明:相对内插误差,云上臭氧误差和云下臭氧误差比较大,且两者不能抵消,反而总是相互叠加在一起.当假设的云顶高度比真实值高,两种误差相加使得反演值比真实值偏高;若假设的云顶高度比真实值低,两种误差相加使得反演值比真实值偏低.在本文假设条件成立的基础上,臭氧反演误差在10%～-20%之间分布.对2003年7月30日低纬地区的EPTOMS(Earth Probe Total Ozone Mapping Spectrometer)云天实测资料反演的结果与理论计算的结果相一致.     

用位势涡度坐标分析TOMS臭氧总量趋势

位势涡度（ＰＶ）可近似当作随极涡移动的坐标，进而对由Ｎｉｍｂｕｓ７号臭氧总量测绘分光仪（ＴＯＭＳ）测量的全球臭氧数据进行分析。分析时段是在皮纳图博火山爆发以前，即由１９７８年１１月到１９９１年３月。ＴＯＭＳ资料重新用ＰＶ坐标作图，并计算多种变化趋势，由此可以表示冬季极涡内部和外围臭氧亏损的特点。这些分析结果显示出，无论在哪一半球极涡外围都有很大的臭氧亏损地区。再者，这些材料表明，北半球中纬度冬春季     

FY-3B TOU臭氧总量多元回归插值与验证

FY-3B TOU臭氧总量产品空间分辨率为50 km,在开展小区域或精细化的臭氧研究时,需要获得更高分辨率、更具有准确和可靠性的臭氧插值数据。常规的数据插值方法没有考虑TOU臭氧总量受短波辐射、海拔高度的影响,所得到的插值数据参考性不强。文中介绍TOU多元回归插值方法,方法采用程序设计方式,动态分析TOU与短波辐射、海拔高度之间的相关性,建立一元回归模型,并根据一元回归模型结构建立多元回归模型,再通过多元回归模型对TOU进行插值。使用OMI臭氧总量数据对插值结果开展验证,验证结果表明采用多元回归算法的插值具有较好的可行性。且该插值方法及程序设计对其他类似的数据插值、分析具有一定的借鉴和参考意义。     

从雨云7号TOMS资料推算出臭氧总量变化趋势

雨云７号卫星上的臭氧总量测绘分光仪（ＴＯＭＳ），１１年多以来一直测量着全球臭氧柱总量。最近在资料分析上加以改进，得到一种用以确定并消除定标飘移的技术，使记录尽头处的资料相对于记录开头的资料来说可精确到±１．３％（２σ）。由ＴＯＭＳ总臭氧资料时间序列已拟合得出一个统计模式，其中包括季节变化项、线性趋势项、准２年振荡（ＱＢＯ）项、太阳活动周项以及二阶自回归噪音项。就这个统计模式拟合于６５°Ｎ到６５°Ｓ纬圈之间平均的ＴＯＭＳ资料来看，所得到的线性趋势项为－０．２６±０．１４％／年，即从１９７８年１１月到１９９０年５月共１１．６年中变化－３％。这种变化趋势在赤道近于零（０．０００２±０．２％／年），向两极增加。在５０°Ｎ年平均趋势为－０．５±０．２１％／年。在这１１．６年期间５０°Ｎ的趋势，表现出强烈的季节变化，在冬季和初春（即２、３月份）大于－０．８％／年，在夏季（７、８月份）约为－０．２％／年。     

西北太平洋地区大气臭氧柱总量的时空分布特征

文中使用欧洲中期天气预报中心臭氧柱总量资料分析了西北太平洋地区大气臭氧柱总量的时空分布特征,结果表明:低纬度地区是臭氧柱总量最低的地区,纬向分布明显,臭氧柱总量随着纬度向北极的增加而增大;夏季臭氧柱总量最大值出现在北半球高纬度约80°N的地区,最低值出现在热带地区;秋季臭氧柱总量最大值出现在55°N左右的地区;最小值出现在赤道地区。冬春季,臭氧柱总量的最低值均出现在热带地区,最高值出现在北半球约50°～60°N的高纬度地区。      

FY-3星紫外臭氧总量探测仪(TOU)监测大气臭氧及吸收性气溶胶

FY-3卫星上搭载的紫外臭氧总量探测仪(Total Ozone Unit,TOU)是我国首台自主研制的用于全球臭氧总量监测的仪器,自2008年5月至今已有3台仪器搭载在气象卫星(FY-3A/FY-3B/FY-3C)上成功发射并在轨运行。TOU利用紫外波段进行臭氧总量反演,以获得全球臭氧的分布及其变化。2013年,针对我国灰霾、沙尘等气溶胶污染事件频发的环境问题,TOU紫外探测数据被成功用于吸收性气溶胶指数(AAI)的反演,之后TOU被用于我国吸收性气溶胶污染事件的监测,为沙尘、灰霾等的预报提供监测数据。对TOU的数据和产品的质量和应用进行了介绍,包括L1B数据、臭氧总量产品及AAI指数。在此基础上,根据现有仪器的不足,对后续仪器的发展方向进行了阐述。