参加WMO／GAW Brewer臭氧光谱仪比对标定观测及第12次Brewer臭氧光谱仪学术会议总结

根据2007年气象行业专项“MKIII型Brewer光谱仪的臭氧总量观测传递标准建立及对卫星遥测O3,SO2,NO2总量及UV波段光学厚度的标定技术研究（GYHY200706038）”的工作计划要求,中国气象科学研究院郑向东研究员于2009年9月6～27日参加了由WMO／GAW在西班牙举行的Brewer光谱仪标定比对观测（7～17日）和在意大利北部山区Aosta举行的第12次Brewer臭氧光谱仪学术会议（19～25日）。     

瓦里关山与观风山近地面空气7Be浓度季节性变化对比

7Be广泛应用于大气物质传输、表土季节性迁移和微粒混合作用的示踪。它在不同地域空气中的浓度分布构成了多领域研究的基础。7Be在对流层空气中的浓度随地表海拔高度而增加。基于瓦里关山和观风山的位置差异和海拔高差,对比观测其近地面空气7Be浓度变化不仅有益于区域尺度的大气和地表环境过程的示踪,而且对全球尺度的研究也将具重要意义。2002-10-09～2004-01-21,利用美国环境测量实验室的低水平核素表层大气采样系统在瓦里关山和观风山同步连续进行每周1个大气气溶胶样品的采集工作。7Be的比活度系用多道能谱仪进行γ谱测定,测量误差小于6%。中美两实验室对逐周样品测量结果表明两实验室的数据具有很好的可比性。两个站点7Be浓度逐周变化趋势总体相似,具有2～6周的短周期波动,波峰与波谷具有良好的对应关系,其高值或低值波动延迟或超前的差异与区域尺度的天气过程传播一致。瓦里关山和观风山7Be的年均浓度分别为(14.7±1.5)mBq/m3和(4.1±0.9)mBq/m3,前者约为后者的3.6倍。近地面空气7Be浓度与同期降水量的比较表明,在周时间尺度上,两者呈现出较好的预期负相关变化;而在月平均尺度上,两地7Be浓度变化比较稳定。位于内陆地区的瓦里关山受低海拔气团上升的影响较小,其空气中7Be浓度变化较真实地反映了中纬度、高海拔地区的背景水平。观风山地区虽然受到低纬度海洋性上升气团的影响,但7Be浓度变化仍然显示出低纬度、较高海拔地区的预期水平。     

南极大气CO_2、CH_4和N_2O本底趋势特征分析

对南极大气温室气体CO_2(含δ~(13)C-CO_2和δ~(18)O-CO_2)、CH_4和N_2O长期测值进行比较分析。结果表明,南极是全球大气温室气体浓度(CO_2稳定同位素丰度值)随纬度分布变化中的最低(高)区域。南极大气温室气体浓度值变化趋势、年增长率与全球整体上一致,但在具体数值上存在差异。南极CO_2平均年增长率(1958—2014年)为(1.43±0.59)mg·L~(–1)·a~(–1),低于同期赤道(1.51±0.72)mg·L~(–1)·a~(–1),但1980—2014年和2000—2014年年增长率均高于南半球中纬度地区。δ~(13)C-CO_2和δ~(18)O-CO_2丰度趋势揭示了化石燃料排放和全球尺度过程对CO_2的影响,但南极是受影响最小的区域。1983—2014年南极CH_4平均增长率为(6.2±4.9)μg·L~(–1)·a~(–1),低于北半球中纬度(6.5±5.6)μg·L~(–1)·a~(–1)而高于赤道(5.6±5.3)μg·L~(–1)·a~(–1)和南半球中纬度(6.1±4.9)μg·L~(–1)·a~(–1),这与CH_4人为排放增强主要在北半球中纬度地区而显著被OH氧化在赤道和中纬度地区的事实是吻合的。南极N_2O平均年增长率为(0.87±0.15)μg·L~(–1)·a~(–1)(2005—2013年),与南半球中纬度地区接近但低于北半球而高于赤道地区。     

Measurement of NO_2 and analysis of relationship between stratospheric NO_2 and O_3 over Zhongshan Station,Antarctica

ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＮＯ２ａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃＮＯ２ａｎｄＯ３ｏｖｅｒＺｈｏｎｇｓｈａｎＳｔａｔｉｏｎ，ＡｎｔａｒｃｔｉｃａＧｕｏＳｏｎｇ（郭松），ＺｈｏｕＸｉｕｊｉ（周秀骥...     

南极中山站臭氧洞期间O_3廓线的观测研究

本文主要分析了１９９５年臭氧洞期间在中山站用Ｂｒｅｗｅｒ臭氧仪通过Ｕｍｋｅｈｒ（逆转）方法观测和反演得到大气臭氧垂直高度分布的变化情况，并与Ｏ３洞闭合后及１９９５年１～３月的Ｏ３廓线测量结果进行了对比，同时还与国外测站的资料进行了对比，指出南极臭氧洞期间大气臭氧的减少主要发生在平流层下层（１４～２５ｋｍ），这说明发生在平流层气溶胶冰晶云（ＰＳＣ）表面的非均相催化反应主要发生在１４～２５ｋｍ高度。     

7^Be和210^Pb观测示踪研究瓦里关山近地面O3和CO2浓度变化

根据2002年10月～2004年1月在青海瓦里关山全球大气本底站（101.898°E,36.287°N,3810ma.s.l.）近地面空气7Be,210Pb,O3和CO2的周平均浓度数据,建立这4种组分相邻周浓度差（分别以Δ7Be,Δ210Pb,ΔO3和ΔCO2表示）数据序列,以此示踪研究高层大气向下输送和陆地地表排放这两个过程各自对瓦里关山近地面O3和CO2浓度变化的影响.结果表明,与使用直接周浓度数据的示踪结果相比,浓度差的引进降低了大气气溶胶季节性湿沉降对7Be和210Pb示踪信号的干扰,较清晰地揭示了瓦里关山站近地面O3和CO2各自浓度变化的物理机制.Δ7Be与ΔO3的关系表明瓦里关山近地面O3显著地受到高层大气向下输送影响;Δ210Pb与ΔCO2关系则表明陆地地表排放对近地面CO2浓度变化有着明显的贡献.Δ210Pb与ΔO3关系也反映出地表排放在冬、夏季对瓦里关山近地面O3浓度变化不同的影响,Δ7Be和ΔCO2关系则反映了来自高层大气向下输送在夏季（冬季）是增加（减低）瓦里关山近地面CO2的浓度.根据对7Be和O3的观测,本文推算月平均平流层输送到瓦里关山近地面O3浓度在4月和6～8月为（6.0～8.0）×10-9（体积混合比,下同）,而其余月份稳定在（2～4.0）×10-9;在瓦里关山近地面O3本底浓度的构成中,平流层贡献5～7月份为20×10-9左右,而在其余月份在（12～15）×10-9,总体上相对贡献率为35%～40%.     

拉萨地区1998年夏季臭氧总量及垂直廓线的观测研究

该文根据1998年6~10月上旬在拉萨地区进行的臭氧总量及臭氧垂直廓线的观测结果, 并结合同期同纬度其他两个臭氧站数据资料, 证实了以拉萨地区为代表的青藏高原在夏季存在“臭氧低谷”的现象.分析表明, 地基和卫星观测的臭氧总量有一定误差. Umkehr观测反演结果表明夏季拉萨地区平流层臭氧分布和同纬度其他地区相比略有不同; 在对流层, 探空资料显示了该地区对流层臭氧有低值分布的特征.     

INTERCOMPARISON OF OZONE VERTICAL PROFILES BETWEEN ECC OZONESONDE AND BREWER UMKEHR MADE OVER QINGHAI PLATEAU OF CHINA

From October 1995 to August 1996.a total of 50 ECC(electrochemical concentration cell)ozonesoundings were made in Xining(36.43°N,101.45°E,2296 m ASL)to study the distributionand seasonal characteristics of ozone profile,and intercompare the Brewer Umkehr ozone profilesobtained at Waliguan Baseline Station over the Qinghai Plateau.It was demonstrated that(1)Umkehr produced estimates of the ozone comparing with ECC profiles were accurate to better than25% in the 20—38 km altitude range,and where 23—33 km region was the most accurate,withinabout 15% of the ECC ozonesonde:(2)higher differences between Brewer Umkehr and ECCozonesonde occurred in the troposphere and lower stratosphere;and ozone amounts wereoverestimated in Umkehr layers 1,2 and 3,and were underestimated in Umkehr layers 6 and 7 byBrewer Umkehr method.     

青藏高原瓦里关地区大气臭氧柱总量及UV—B观测结果的特征分析

利用Brewer臭氧分光光谱仪对青藏高原东北部瓦里关地区的大气臭氧柱总量及太阳紫外B生物有效辐射剂量进行了连续的观测。通过对1996-1996年的资料分析表明：该地区的臭氧柱总量具有明显的年季变化特征，并存在着减少的趋势，与TOMS卫星的观测结果相一致；臭氧垂直廓线的Umkehr反演得出这一地区的臭氧数密度最大值出现在20-30km处，冬春季的高度低于夏季；太阳紫外B生物有效辐射剂量夏季最高可达0．4W／m^2。     

Measurement and meteorological analysis of 7Be and 210Pb in aerosol at Waliguan Observatory

Beryllium-7(~7Be)and lead-210(~(210)pb)activities were measured from October 2002 to January 2004 at Waliguan Observatory(WO:36.287°N,100.898°E,3816 m a.s.l(above sea level)in northwest China.~7Be and ~(210)Pb activities are high with overall averages of 14.7±3.5 mBq m~(3)and 1.8±0.8 mBq m~(-3)respectively. For both ~7Be and ~(210)Pb,there are significant short-term and seasonal variations with a commonly low value in summer(May September)and a monthly maximum in april(for ~7Be)and in December(for~(210)Pb). The ratio of ~7Be/~(210)pb showed a broad maximum extending from April to July,coinciding with a seasonal peak in surface ozone(O_3).The seasonal cycles of ~7Be and ~(210)Pb activities were greatly influenced by precipitation and thermal dynamical conditions over the boundary layer,especially for ~(210)Pb.The vertical mixing process between the boundary layer and the aloft air modulates the variations of ~7Be and ~(210)pb at WO in summer.It is indicated that air mass had longer residence time and originated from higher altitudes at WO in the spring-summer time and the winter in 2003.During an event with extremely high weekly- averaged ~7Be concentration(24.8 mBq m~(-3))together with high O_3 levels and low water mixing ratio,we found that air masses had been convectively transported a long distance to WO from high latitude source regions in central Asia,where significant subsiding motions were observed.In another case with the extreme ~(210)pb activity of 5.7 mBq m~(-3)high CO_2 level and specific humidity(in winter),air masses had come from south China and north Indian regions where ~(222)Rn activities were high.This study,using ~7Be and ~(210)Pb as atmospheric tracers,has revealed that complex interactions of convective mixing from the upper troposphere and long-range transports exist at WO.