利用GOME卫星资料分析北京大气NO2污染变化

利用GOME (Global Ozone Monitoring Experiment, 全球臭氧监测实验) 1996年1月—2002年12月NO₂对流层柱浓度月平均卫星遥感资料以及根据北京市2001年1月1日—2002年12月31日NO₂污染指数数据计算出的地面NO₂日均质量浓度值, 分析了北京市城市大气NO₂污染变化的季节变化特征以及年际变化, 并将2001年1月—2002年12月北京上空GOME NO₂对流层柱浓度月平均值变化与北京市地面NO₂日均质量浓度月平均值变化进行了比较, 结果表明两者随时间的变化趋势具有较好的一致性, 据此可以利用GOME NO₂对流层柱浓度月平均卫星遥感资料来分析特定区域大气NO₂的季节变化和年际变化。     

华北地区香河站对流层NO_2的MAX-DOAS光谱仪观测及变化特征分析

利用中国科学院大气物理研究所香河大气探测综合试验站2010年3月至2012年2月(2年)的多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)观测数据和32 m高塔常规气象资料,反演了华北地区香河站对流层NO2柱浓度,分析了该区域NO2柱浓度的季节变化特征。研究表明:可见光455~485 nm、紫外330~370 nm都可以作为MAX-DOAS工作波段很好地反演NO2;香河地区NO2柱浓度夏季最低,几乎保持在2×1016 cm–2以下,春、秋季次之,在3×1016 cm–2上下小范围浮动,冬季最高,可达4.5×1016 cm–2;月平均最低值出现在7月,最高值出现在11月。NO2柱浓度与风速、风向密切相关:来自东边唐山方向的风,风速越大时NO2浓度越高,因为唐山是NO2的高值区之一;其它方向风速越大,浓度越低。春、夏两季NO2柱浓度日变化趋势比较平缓,秋、冬两季日变化明显,秋季正午偏高,冬季早晚偏高。     

四川盆地最大混合层厚度与大气污染物浓度的关系

基于2015～2018年四川盆地温江站、宜宾站、达川站和沙坪坝站的探空和地面观测资料以及同期AQI、6种主要污染物(SO₂、NO₂、CO、O₃、PM_2.5、PM₁₀)质量浓度资料,使用逐步逼近法计算得到了四川盆地成都、宜宾、达州、重庆四城市的每日最大混合层厚度(Maximum mixing depth,MMD),并对其时间变化特征及其与各种污染物浓度之间的关系进行了分析。结果表明,四川盆地年平均MMD约1200m。季节变化明显,春夏高、秋冬低。9月至次年1月MMD相对较小。相关分析显示,剔除降水影响后,MMD与AQI、PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO浓度均呈负相关,而与O₃浓度显著正相关。在污染最为严重的冬季,MMD明显低于春夏季节。MMD越小、颗粒物浓度越高。低MMD大大压缩了近地面污染物的扩散空间,污染物在有限的空间内不断累积、浓度增大。      

闪电产生氮氧化物对青藏高原臭氧低谷形成的影响

为了进一步了解青藏高原闪电的产生氮氧化物（LNO_x）经由光化学反应对O₃浓度变化及夏季O₃低谷形成的可能影响,本文利用2005~2013年由OMI卫星得到的对流层NO₂垂直浓度柱（NO₂ VCD）、O₃总浓度柱（TOC）和O₃廓线以及星载光学瞬变探测器OTD和闪电成像仪LIS获取的总闪电数资料,对青藏高原和同纬度长江中下游地区的TOC和NO₂ VCD月均值时空分布特征、闪电与NO₂ VCD的相关性和O₃的垂直分布特征及其与LNO_x的关系进行了对比分析。结果表明,青藏高原的O₃低谷主要出现在夏季和秋季,其TOC值比同纬度长江中下游地区低约10~15 DU（Dobson unit）。青藏高原NO₂VCD总体较小,表现为夏高冬低的分布特征。青藏高原夏季O₃浓度受南亚高压的影响总体呈减小趋势,但因强雷暴天气导致对流层中上部LNO_x浓度升高,并随强上升气流向对流层顶输送,同时通过光化学反应使O₃浓度增加,缩小了青藏高原和同纬度地区的O₃浓度差,减缓了O₃总浓度的下降,抑制了夏季O₃低谷的进一步深化。     

2013年夏季华北乡村站点固城大气氨变化特征

利用2013年6—8月河北省定兴县固城站的NH₃连续高时间分辨率观测数据,分析了NH₃体积分数水平、变化特征和影响因素。结果表明:2013年夏季固城站NH₃小时平均体积分数变化范围为0.9×10-9~862.9×10-9,平均体积分数为43.9×10-9±65.9×10-9。观测期间PM_2.5中NH₄+平均质量浓度为 (19.77±33.24) μg·m-3。2013年夏季固城站NH₃和NH₄+质量浓度有较好的相关性,且浓度明显高于华北地区城市站点,说明由于农业施肥等活动导致固城站大气NH₃和NH₄+质量浓度水平显著提高。夏季NH₃体积分数有明显日变化且呈单峰特征。2013年夏季固城站硫氧化率和氨转化率较高,说明SO₂和NH₃转化为SO₄2-和NH₄+的速率较大。华北地区应加大对由农业活动造成的NH₃排放的控制力度,以降低区域二次气溶胶污染。     

东亚区域对流层臭氧及其前体物的季节性关联

利用2010—2012年对流层臭氧（O₃）及其多种前体物的卫星遥感资料和全球水汽再分析资料,研究东亚区域O₃及其前体物的时空分布,以及在中国东部（分为南、北两部分）相关性的季节变化。结果表明:东亚区域NO₂与CO的对流层柱含量均表现为冬季高、夏季低的时空变化形式。O₃对流层柱含量夏季达到峰值,冬季为谷值。中国东部的北部与南部地区O₃与NO₂均在夏秋季呈正相关,冬春季呈负相关。夏季大部分地区NO_x的光化学循环反应对O₃生成有积极的促进作用,冬季大部分地区O₃的光化学循环生成受到抑制。O₃与CO在北部地区夏秋季和南部地区夏季正相关性最大,无论是在北部还是南部地区,O₃与CO的相关性在轻污染情况下最大,而在重污染和背景情况下较小,表明重污染气团向下风方的输送更有利于O₃的光化学生成。O₃与水汽在北部和南部地区的多数时间均呈较显著的正相关性,而在南部地区夏季和北部地区冬季具有较大的负相关性,反映出不同的环流形式、气团来源及伴随的天气条件变化对O₃分布的影响。     

INTEX-B NO2排放源在中国地区的应用与检验

将INTEX-B排放源应用到空气质量模型Model3-CMAQ中,对中国地区对流层NO₂的浓度分布进行了数值模拟,并与OMI卫星对流层NO₂资料进行了对比和验证。结果表明：将INTEX-B排放源应用到Model3-CMAQ模式,模拟的NO₂浓度在中国地区的分布、季节变化规律与卫星资料所得结果一致。敏感性试验表明,工业及电厂排放对NO₂的浓度贡献最大,而交通排放的贡献相对较小,两种排放均主要集中在京津、长江三角洲等经济发达地区。     

山西省城市大气CO2本底筛分对比及特征分析

基于典型城市站太原站2018年3月—2019年2月的大气CO₂在线观测资料,利用筛分法(Meteorological filtering method, MET)和黑碳示踪法(Black Carbon tracer, BC)进行本底/非本底的筛分,得到了本底浓度的变化特征。结果表明,太原大气CO₂浓度季均值冬季最高,夏季最低;不同季节呈“单峰型”日变化特征,日振幅均在26.0×10^-6以上;4个季节CO₂浓度与地面风速存在显著负相关关系;CO₂浓度抬升区域主要受当地工业布局的影响,最大抬升幅度在秋季达17.4×10^-6;使用气象筛分法(MET)得到年均本底浓度为(431.4±19.9)×10^-6,人为排放等对其影响为23.5×10^-6,年振幅比同纬度其它本底站大,为34.5×10^-6;黑碳示踪法(BC)得到冬季季均本底浓度为(445.0±22.9)×10^-6,比MET筛...     

利用卫星资料分析对流层臭氧柱总量分布特征及其可能的原因

利用卫星资料计算得到的对流层臭氧柱总量数据分析了近20年来全球对流层臭氧柱总量的全球分布特征，并对我国对流层臭氧的季节变化做了研究。利用对流层污染测量仪（MOPITT）的CO和全球臭氧监测仪（GOME）和大气制图扫描成像吸收光谱仪（SCIAMACHY）的NO₂数据分析了关于对流层臭氧的分布特征及其原因。得出中高纬度地区对流层臭氧浓度存在规律的年内变化，对流层臭氧高浓度值的分布及变化与人类活动有密切关切。     

香河地区冬季NO2光解速率的变化特征及其估算方法的建立

NO₂的光解速率j(NO₂)是对流层化学研究中的一个重要的参数，它是对流层臭氧（O₃）和OH自由基的形成关键影响因子之一。本文利用香河站2017年11月至2018年1月的观测资料对NO₂的光解速率j(NO₂)、太阳辐射的变化特征，及光解速率与分波段辐射相关性进行分析，在此基础上建立了一套适合于构建香河地区j(NO₂)的参数化方案。结果表明，香河地区的j(NO₂)与太阳辐射的变化趋势基本一致，日变化均呈正午高、早晚低的单峰型。香河地区冬季j(NO₂)的变化范围是0.00046～0.0044 s-1，平均值为0.0029 s-1。j(NO₂)与晴空指数（K_S）和定义的紫外辐射晴空指数（K_UV）存在很好的相关性，因此，利用j(NO₂)与大气质量数和晴空指数的相互依赖关系，基于K_UV构建了适合于香河地区j(NO₂) 的估算方程。由于总辐射是气象站的常规观测要素，晴空指数K_S更容易获取，继而建立了通过K_S参数化计算j(NO₂)的估算方程。利用K_UV和K_S建立的j(NO₂)估算方程的瞬时估算值与观测值的平均相对误差分别为6.5%和13.9%，均方根误差分别为0.00029和0.00051。     

京津冀典型工业城市沙河市大气污染特征及来源分析

近些年京津冀地区秋、冬季大气重污染事件频发,工业生产与居民燃煤是大气灰霾污染的重要原因。河北省沙河市是京津冀地区以玻璃制造和加工为主的典型工业城市,本研究选取该城市为研究对象,主要利用2017年1月至12月国控站点的大气环境监测和气象数据,采用扩散模型、潜在源分析等手段,分析了沙河市主要污染物的时空分布特征和污染来源。主要结论有:（1）沙河市首要污染物具有明显季节特征,春季、夏季、秋冬季分别以PM₁₀、O₃、PM_2.5污染为主,季节贡献率分别为43.3%、72.3%、61.5%。（2）受城市大气边界层和排放的共同影响,PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂和CO浓度均有剧烈的季节—日变化特征。（3）冬季东北风时PM_2.5、NO₂、SO₂均展现出高浓度和高相关性特征,表明站点可能受东北方向玻璃企业排放影响。同时,站点可能也受城中村散煤燃烧影响。（4）沙河市冬季PM_2.5浓度为143 μg m-3。冬季的一次重污染中硫氧化率SOR、氮氧化率NOR的最高值分别达0.67、0.39,气态污染物的二次转化剧烈,高湿度利于二次粒子的生成。重污染中C(NO₃-)/C(SO₄2-)均值为1.89,推测沙河市NO₂主要来自大型运输车辆和企业的共同排放。（5）本地源是沙河市PM_2.5的主要潜在源区,周边几个重工业城市也有一定贡献。因此本研究建议沙河市PM_2.5的治理除需加强本地污染源的削减和控制外,区域联防联控也十分重要。     

彭州市大气污染物浓度变化特征研究

本文利用2017年彭州市大气污染物(SO₂、NO₂、O₃、CO、PM₁₀、PM_2.5)小时浓度数据并结合地面气象观测资料,统计分析了该地区大气污染物浓度的演变规律及影响因素。结果表明:该地区细粒子(PM₁₀和PM_2.5)污染较为严重,O₃次之,其它污染物浓度水平则低于国家新二级标准限值。观测期间,各污染物浓度表现出明显的日变化与季节变化,其中SO₂、O₃呈单峰型日变化,NO₂、CO和细粒子则呈双峰型日变化;污染物浓度的季节变化基本表现为冬高夏低、春秋次之的变化特征(O₃为夏高冬低),并且固态污染物(PM₁₀、PM_2.5)与气态污染物(NO₂、CO)之间有显著的相关性。在污染物浓度与气象要素相关性分析中表明,湿度对于污染物浓度的影响整体上要弱于温度和风速,除了O₃与温度、风速呈正相关外,其它污染物与两者均呈负相关。除此以外,风向对于当地各种大气污染物的积累与清除也有直接的影响。      

Tropospheric carbon dioxide concentrations at a northern boreal site in Finland: basic variations and source areas

Diurnal and annual variations of CO₂, O_3, SO₂, black carbon and condensation nuclei and their source areas were studied by utilizing air parcel trajectories and tropospheric concentration measurements at a boreal GAW site in Pallas, Finland. The average growth trend of CO₂ was about 2.5 ppm yr⁻¹ according to a 4-yr measurement period starting in October 1996. The annual cycle of CO₂ showed concentration difference of about 19 ppm between the summer minimum and winter maximum. The diurnal cycle was most pronounced during July and August. The variation between daily minimum and maximum was about 5 ppm. There was a diurnal cycle in aerosol concentrations during spring and summer. Diurnal variation in ozone concentrations was weak. According to trajectory analysis the site was equally affected by continental and marine air masses. During summer the contribution of continental air increased, although the southernmost influences decreased. During daytime in summer the source areas of CO₂ were mainly located in the northern parts of the Central Europe, while during winter the sources were more evenly distributed. Ozone showed similar source areas during summer, while during winter, unlike CO₂, high concentrations were observed in air arriving from the sea. Sulfur dioxide sources were more northern (Kola peninsula and further east) and CO₂ sources west-weighted in comparison to sources of black carbon. Source areas of black carbon were similar to source areas of aerosols during winter. Aerosol source area distributions showed signs of marine sources during spring and summer.     

An analysis of ozone measurements at Cerro Tololo (30°S, 70°W, 2200 m.a.s.l.) in Chile

Increases in tropospheric ozone (O₃) abundance are likely to take place in the near future in the populous and rapidly developing countries in the tropics and subtropics. An accurate evaluation of the future impact of increasing industrial activities in tropical and subtropical areas requires knowledge of the background levels of ozone. New ozone monitoring stations have been installed at several sites by the World Meteorological Organization (WMO) since the mid‐90s. We analyze ozone data collected during two years since April 1996 at Cerro Tololo (30°S, 70°W, 2200 m.a.s.l.) some 50 km east from the city of La Serena. In this paper, we describe some of the atmospheric chemistry and meteorology that characterizes the Tololo site. The data show a seasonal variation with maximum mixing ratios in late winter and spring and minimum mixing ratios in late summer and early fall. These variations are most likely associated with the large‐scale subsidence of the Hadley circulation and the location of the subtropical jet stream (STJ). Also, there is a diurnal variation that is probably partly associated with a mountain wind flow which is strongest in late spring and summer months. No significant mixing with marine boundary layer air perturbed by anthropogenic activities is apparent from the data. We find the Cerro Tololo site to be generally representative for background conditions of free‐tropospheric air in the subtropics of the Southern Hemisphere. This work is done within the framework of a larger effort recently started by several Chilean institutions in cooperation with research centers abroad.     

银川市主要污染物变化特征及其关系研究

利用2013-2019年银川市主要污染物浓度数据,分析了近年来银川市主要污染物浓度变化特征,并运用主成分分析法对主要污染物之间的关系进行研究。结果表明：近年来银川市主要污染物浓度除O₃逐年呈上升趋势外,其他均呈下降趋势;市区站O₃浓度较郊区背景站低,其他污染物市区较郊区背景站高;市区站PM₁₀和PM_2.5浓度超国家二级标准;除O₃浓度夏季高,冬季低外,其他污染物冬季高,夏季低;CO、NO₂、PM₁₀、PM_2.5浓度呈"双峰型"日变化特征,O₃和SO₂呈"单峰型"日变化特征。银川市主要污染物NO₂浓度与CO和O₃相关性显著,PM₁₀和PM_2.5之间相关性显著;污染物第一主成分是NO₂、CO和O₃,方差贡献率达到50%以上,加之银川市O₃浓度逐年呈升高趋势,表明近年来银川市大气光化学污染增加。     

夏季青藏高原北部对流层臭氧垂直分布的观测研究

对流层臭氧垂直分布变化对气候环境有重要的影响,然而观测数据一直较为稀缺。利用2016年7月下旬—8月青海省格尔木市对流层臭氧探空观测资料开展夏季青藏高原北部对流层臭氧垂直分布变化特征及其形成机制的大气背景研究。结果表明,在大气背景的转换下对流层臭氧垂直分布整体上呈现高（低）臭氧与低（高）水汽和高（低）位势涡度的对应。除7月25—27日高空低压槽过境导致的平流层向下输送使对流层臭氧浓度升高明显外,阻塞暖高压反气旋和源自青藏高原主体地区的强对流天气过境也对对流层臭氧分布有影响:阻塞暖高压在观测点东北部形成后导致7月31日至8月8日格尔木对流层连续出现罕见东风,但对流层臭氧浓度仅在8月2日因东北—西南方向反气旋切变而出现较高值,其中6 km高度以下则因为东风输送而出现高臭氧、高比湿的污染性气团;强对流天气过境影响使得8月12—14日10 km高度以上出现臭氧最低值和比湿最高值。与西宁历史夏季（1996年7—8月初）臭氧探空测值比较,格尔木对流层臭氧浓度8月偏低,该特征与季风影响青藏高原纬度最高地区所在月份一致。与林芝（2014年7月）、那曲（2011年7月末—8月中旬）和拉萨（1998年8月）历史夏季臭氧探空测值比较发现,纬度效应对青藏高原地区对流层臭氧浓度有影响。      

南京北郊 O3、NO2和 SO2变化特征分析

利用 2008年1-12月南京北郊O₃、NO₂及SO₂质量浓度连续观测资料,分析了南京北郊气体污染物(O₃、NO₂、SO₂) 的质量浓度变化规律。结果表明：南京北郊O₃浓度夏季较高,日变化曲线呈单峰型,NO₂和SO₂浓度夏季较低,日变化曲线呈双峰型,NO₂与O₃的日变化呈现负相关关系,该地区SO₂浓度整体较高,夏季周末效应NO₂和SO₂较O₃更明显。