中国大气本底条件下不同地区地面臭氧特征

分析了晴天和阴天时瓦里关本底台、临安和龙凤山本底站地面 O3浓度的特点。晴天时 ,临安站地面 O3有明显日变化 ,以春季最大 (42 .9× 1 0 - 9) ,夏季最小 (2 0 .3× 1 0 - 9) ;龙凤山站日变化更规则 ,秋季最大 (约 2 7× 1 0 - 9) ;瓦里关本底台除了夏季有微弱日变化外 ,其它季节没有明显的日变化 ,日较差也很小 ,但夏季地面 O3浓度显著高於冬季 ;夏季晴天瓦里关地面O3浓度要比龙凤山、临安高 2 0× 1 0 - 9以上。阴天时 ,临安和龙凤山站除了日变化不很规则和日较差较小外 ,其它大致与晴天相同。阴天时瓦里关不仅没有日变化 ,而且日较差更小 ,但夏季地面 O3仍然高於冬季。太阳总辐射和 NOx 浓度是控制龙凤山和临安晴天和阴天地面O3浓度的决定性因子 ,它在不同季节和地区发挥着重要作用。夏季青藏高原周围地区气流向高原输送作用 ,是形成夏季瓦里关地面 O3高值以及微弱日变化的主要原因。在美国 MaunaLoa基准站也曾观测到类似的输送影响。O3在低对流层随垂直高度增加的分布特征 ,决定了东西部测点地面 O3的差异     

SURFACE OZONE CHARACTERISTICS AT THREE STATIONS IN GAW OF WMO IN CHINA

The characteristics of surface O_3 on clear days at Waliguan Observatory,Lin'an regionalstation and Longfengshan regional station in China were analyzed in this paper.The three stationsbelong to Global Atmospheric Watch(GAW)of WMO.There was obvious daily variation on cleardays at Lin'an.with maximum(42.9 ppb)and minimum(20.3 ppb)of daily range appearing inspring and summer.respectively.The daily variation was more regular at Lonfengshan than atLin'an.The maximum(about 27 ppb)appeared in autumn at Longfengshan.There was noobvious daily variation and also daily range was smaller in other seasons except weaker dailyvariation in summer at Waliguan.But the surface O_3 concentration(SOC)in summer was higherthan that in winter at Waliguan.The SOC on clear days of summer at Waliguan was over 20 ppbhigher than at Longfengshan and Lin'an.The global radiation and NO_x concentration were themain factors which control the SOC on clear days at Longfengshan and Lin'an.and playedimportant role in different seasons and areas.The transportation of air flow around the area ofQinghai-Xizang(Tibet)Plateau was the main cause for high SOC and weak daily variation insummer at Waliguan.The similar effect of transportation was obtained at the Mauna LoaObservatory.The distribution characteristics of SOC increasing with height in the tropospheredetermined the difference of SOC between East China and West China.     

层状云酸化数值模拟

发展、设计了一个一维时变参数化微物理过程的暖性层状降水云化学模式,研究云雨酸化机制及 SO_2、HNO_3、和 H_2O_2的云内雨洗清除和云下冲刷清除。结果表明,SO_2被 H_2O_2的氧化是SO_2氧化的最主要途径;S(Ⅳ)→S(Ⅵ)转化率及氧化和清除的相对重要性随时间演变不断变化。模式结果在一定程度上与实测资料相符。     

PRELIMINARY STUDY OF VARIATION OF SO_2 AND AEROSOL PARTICLE BACKGROUND CONCENTRATIONS IN THE EASTERN CHINA

The average concentrations of sulphur dioxide,sulfate aerosol and TSP were about 8—10 ppb,15.08 μg m~(-3),and241.40 μg m~(-3) respectively,which were measured at the Lin'an regional background station during August—November,1991.The higher concentrations of SO_2 and SO_4~(2-) maybe acidify the rainfall.It has a great influence uponthe human health and ecosystem.The simulated results indicate that the distributions of SO_2 and SO_4~(2-) were deter-mined by local emission sources.Average aerosol particle number density was 2.0×10~4 cm~(-3).It shows that social devel-opment and human activities strongly affect the atmospheric background level.     

中国气象局酸雨网基本资料数据集及初步分析

1989年至今,中国气象局陆续建立起包括88个站点的酸雨监测网,它是我国唯一全国性的、监测区域大气酸沉降的业务站网,其覆盖了我国除台湾以外的全部省、市、自治区,目前己积累了包括各站点每场降水的pH值、电导率和部分降水化学等大量资料.所获得的酸雨资料基本反映我国大气背景条件下的湿沉降时空分布特征.十几年来,我国酸雨发展状况大致经历两个阶段从20世纪80年代到90年代中期为我国酸雨急剧发展期;90年代中后期到21世纪初不同地区降水年平均pH值有升有降,总的趋势是进入相对稳定期,但我国的酸雨形势仍不容乐观.20世纪90年代已获得的降水化学资料包括 SO2-4、NO-3、Ca2+、NH+4月、季变化,以及H+、SO2-4、NO-3、Ca2+、NH+4月、季湿沉降量特征和酸性气体SO2、NO2月、季变化和干沉降特点等其时空分布特征在大气化学、大气环境、区域气候研究等方面发挥了重要作用,然而仍有必要尽快更新已有的资料.     

十三陵“清洁区”秋季O3在地面及近地边界层垂直分布变化的探测研究

利用2001年9月7~12日北京郊区十三陵(40°17′15″N, 116°12′51″E)探测资料, 对O₃在地面及近地边界层垂直分布特征进行了研究. 结果显示, 在十三陵地区地面和近地边界层内O₃浓度平均日变化特征较为一致, O₃浓度在早晨最低, 上午逐渐增加并在下午2~5时之间升至最高, 夜间逐渐下降. 日出前或日落后受山谷下沉气流、近地面逆温层及沉降的综合影响, 200~300 m以下的O₃浓度普遍是低值. 十三陵地区O₃高浓度的臭氧与北京城区污染输送有密切联系. 当主导风向来自北京城区时, 中午至下午则出现轻度、中度甚至重度O₃污染现象; 相反, 当主导风向为其他来向时, O₃浓度低. 十三陵“清洁区”盆地地形特点使得来自北京城区污染物在该地累积, 并在光化学反应有利的情况下, 造成局地的高O₃污染现象, 此结果在城市发展规划中应引起重视.     

密云水库区域大气-土-水污染过程复合相关源

采用密云水库15km处WMO区域空气污染本底站——上甸子站1990~2001年降水化学资料,并结合2002~2003年现场科学试验阶段获取的大气干沉降和湿沉降资料,从大气-土-水污染过程的复合相关源角度,综合分析了大气干、湿沉降以及白河沿岸农田、矿区和城镇污染源对密云水库的水质综合影响特征.分析结果表明,该时段密云水库区域大气降水中离子以SO42?,NO3?,NH4+和Ca2+为主;密云水库湿酸沉降量夏半年(4~9月)大于冬半年(10~3月),其年际变化呈上升趋势,年平均达1038.45t,最高年份(1996)达1766.31t,最低年份(1994)为604.02t;密云水库区域大气降水pH的多年平均值为5.20,降水呈弱酸性,pH值年际变化呈下降趋势.密云水库水体不同深层的pH值均大于7.0.pH值垂直和水平空间分布呈非均一性特征,同一区域pH值随水深呈下降趋势;2002年和2003年密云水库降尘量分别为13513.08t和3577.64t,春季降尘量为全年之首,分别占其全年的61.91%和44.56%.由于大气干、湿沉降中含有多种重金属元素及有害元素,它们可能在一定程度上对库水富营养化、潜在重金属污染以及库水酸化起“加剧”作用.上述综合分析结果揭示出密云水库区域大气-土-水污染过程复合相关源特征及其多圈层相互作用效应.另外,夏季(雨季)是局地土壤污染源由于受暴雨或强降水冲刷后通过入库水系山谷坡地汇流,引起区域性大气-土-水连锁污染过程,导致水库或河流水质污染.统计分析亦发现密云水库水质污染可能与水库周边及上游局部区域降水冲刷和汇流因素相关.水库污染物浓度变化与水库上游局地区域降水量呈较显著的相关,这些相关特征揭示了水库水质污染过程大气-土-水多圈层相互作用效应.提出了水库污染复合相关源分析法观点及其追踪入库水系上游污染源空间分布技术途径.     

EOF模型分析北京周边气溶胶影响域气候变化显著性特征

利用1979~2000年TOMS气溶胶光学厚度和华北地区气象站日照时数、雾日数、低云量等资料以及EOF模型综合统计分析方法,研究冬季北京及周边城市群落的气溶胶分布特征及其对区域气候的影响效应问题,重点探讨了北京周边区域气候EOF模型特征向量变化显著区与气溶胶影响效应的相关联系.分析多年平均冬季TOMS气溶胶光学厚度的区域分布,发现北京及其南部周边地区“马蹄型”大地形谷地内存在南北向带状大范围相对稳定的气溶胶浓度高值区空间分布;冬季气溶胶光学厚度在北京与周边地区存在高相关影响区,在此气溶胶相互影响显著区,冬季气溶胶光学厚度与雾日数、低云量呈年际变化“同位相”特征,表明特定区域大气环流背景下,北京及周边地区气溶胶变化对该地区低云量、雾日数的年际变化存在影响效应.进一步通过EOF模型特征分析,揭示出华北地区冬季日照时数减少、低云量和雾日数增多气候变化区及其长期演变趋势,尤其EOF模型第一特征向量中日照时数、雾日数及低云量变化显著区与其20世纪80~90年代偏差显著区近似重合,且这些变化特征显著区域均与北京周边南北向带状气溶胶光学厚度高值区及其高相关区呈对应关系;日照时数、雾日数、低云量EOF模型第一特征向量时间系数与区域平均气溶胶光学厚度年际变化呈“同位相”特征,且均呈长期演变上升趋势.EOF模型分析描述出北京南部周边地区冬季日照时数减少、低云量和雾日数增多的区域气候变化主体特征,揭示出区域气溶胶影响效应,即多年平均冬季气溶胶光学厚度高值区以及日照时数、低云量和雾日数EOF模型第一特征向量变化显著区均位于北京南部周边城市群落区域,上述相关分布特征揭示出北京南部周边城市群落影响域存在气溶胶气候效应区域性增强的变化趋势.     

北京秋季地面O3的一维模式模拟研究

用一维光化学模式,基本模拟出静稳天气条件下2001年9月9日北京几个主要大气污染物种:O3、NO、NO2、CO以及SO2的日变化特点,并解释了影响O3及NO、NO2、CO和SO2日变化的控制因子作用。初步分析认为,地面O3对非甲烷碳氢化合物(NMHC)的变化很敏感。NMHC的增加或减少,将会造成O3的明显改变。造成9月9日夜间20:00~23:00一次污染物NO、CO和SO2浓度急剧升高的原因是由于夜间大气层结稳定情况下,大气的垂直扩散减弱,污染物在底层积累造成的。由于实际大气中,影响O3生成和损耗的机制很复杂,同时大气的平流输送是影响O3及其他污染物分布的重要因素,用一维模式虽然能够揭示出影响O3变化的几个因子的作用,但要深入分析O3产生和消耗机制,还需要用三维模式。     

近30年大气化学和大气环境研究回顾———纪念中国气象科学研究院成立50周年

概述了中国气象科学研究院 (简称气科院) 近30年来有关大气化学和大气环境研究成果。该院完成了国家自然科学基金重大项目和科技部973项目等一系列重要研究项目, 做出了许多具有重大创新性的成果:在青藏高原发现“臭氧低谷”, 这一重大发现列为当年中国10大科技成果之一; 首次把环境、生态、气候几个重要领域进行综合研究, 发现人类活动对环境造成的变化改变了生态环境状态, 最终对区域气候造成影响; 对北京市大气污染机理和调控原理进行了深入研究, 在三维立体观测基础上, 提出了点-面结合与统计-动力综合分析, 地面观测-卫星遥感分析方法及模式新技术等, 获取了解决大气环境领域关键技术难点的创新成果; 建立了全球第一个大陆大气本底基准观象台即瓦里关本底台, 开创了我国全球大气本底业务观测等。几十年来气科院大气化学研究工作几乎涵盖了当前大气化学所有重要领域及其前沿学科, 其中包括温室气体、臭氧和反应性气体、气溶胶、酸雨、模式的发展及应用、空气质量预报技术和环境评价等。气科院大气化学研究工作是和中国气象局大气成分监测站网建设密不可分的, 广大科研人员参加了诸如大气本底站网、酸雨站网、臭氧站网、沙尘暴站网等业务站网的建设, 与此同时也构建了大气化学科研平台。