大气能见度研究

回顾总结了国内外有关大气能见度的理论研究、仪器观测和数值模拟方面取得的成果;介绍大气能见度研究的基本理论、消光系数的概念及计算方法;总结了几种白天大气能见度探测仪的使用原理及优缺点;介绍测量夜间大气能见度和数字摄像法探测大气能见度的方法;并着重介绍4种计算与雾有关的大气能见度的经验公式,基于2004年4月11日黄海海雾个例的RAMS模式数值模拟结果,采用4种方法分别计算了大气能见度的分布并进行了比较。总结出大气能见度研究中存在的问题和今后研究的主要方向,并针对其中仍然存在的问题提出一些建议。     

2008年1次沙尘暴事件对厦门岛大气中SO2等污染物含量的影响

2008年5月27～29日源自内蒙古南部的沙尘暴于5月30日到达厦门.受其影响,30日晚厦门风速最高达到12.6 m/s;31日本监测站大气中CO、NO2和NO含量明显下降,分别从551.3μg/m^3下降至218.9μg/m^3,从25.0μg/m^3下降至6.7μg/m^3,从8.1μg/m^3下降至0.1μg/m^3;6月1日其分别回升至682.4、28.7、6.5μg/m^3.与CO、NO2和NO不同,PM10和SO2含量在5月31日没有明显变化,PM10含量从5月31日晚的10.1μg/m^3上升至6月1日的232.6μg/m^3,SO2含量从5月底的25.0μg/m^3上升至52.0μg/m^3,并且两者的变化显示出较好的相关性（R2=0.65）.据此认为本次沙尘暴到达厦门时,在引起PM10含量增加的同时还引起了SO2含量的升高.这是沙尘暴引起中国南方城市SO2含量升高的首次报道.尽管目前SO2在中国的分布和传输已有较多研究,但对于沙尘暴在中国南方城市传输SO2的机制仍需进一步的探讨.     

北极海冰的年代际转型与中国冻雨年代际变化的关系

基于1961-2013年HadISST海冰密集度资料,定义了北极海冰的季节性融冰指数,结果显示近几十年来北极季节性融冰范围呈显著的上升趋势,并分别在20世纪70年代末和90年代中期存在显著的年代际转型,相应地,中国冻雨发生频数总体上呈现出显著的减少趋势,但也存在显著的年代际转型。在20世纪70年代末之前,北极季节性融冰范围较小但显著增长,中国冻雨频数年际变化振幅较大,且主要受巴伦支海、喀拉海海冰的影响;20世纪70年代末至90年代中期北极季节性融冰范围维持振荡特征,没有显著的线性趋势,中国冻雨频数变化振幅减小,与北极海冰相关较弱,主要相关因子为北大西洋及北太平洋海表温度变化;而90年代中期以后,北极海冰融化加快,特别是2007年以后,季节性融冰范围大大增加,而中国冻雨频数处于低发时段,其变化与太平洋扇区海冰及堪察加半岛附近海温呈显著负相关,季节性融冰的显著区域也从东西伯利亚海逆时针旋转向波弗特海-加拿大群岛北部扩张,同时向北极中央区扩张。不同年代影响冻雨的海温或海冰关键海区不同,产生特定的大气环流异常响应,进而影响到我国冻雨。     

秋季巴伦支海海温异常对冬季我国渤海冰情的可能影响

本文利用美国NCEP/NCAR逐月的再分析资料、HadISST海温、中国160台站气温和反映渤海冰情轻重的渤海冰情等级资料,研究了前秋巴伦支海海温异常对后期渤海冰情和东亚冬季风的影响,并对相关的物理过程进行分析。结果表明,前秋巴伦支海关键区海温与该区域海冰密集度呈显著的负相关,且具有较好的持续性,通过调节随后冬季向大气释放的热通量,引起后期环流变化。偏高(偏低)年冬季亚洲纬向环流偏弱(偏强),东亚大槽加深(减弱),东亚冬季风加强(减弱),我国东北、华北及西北地区地区显著偏冷(偏暖),这与冬季渤海海冰异常的强度和范围都偏大(小)及与之相联系的环流异常相一致。进一步的分析揭示了联系上游关键区海温变化与后期东亚地区气候异常的重要途径,前秋巴伦支海海温偏高会导致200 hPa高度场形成一个自西向东的波列形式,在东亚局地Hadley环流异常的作用下,加强了我国北方地区地表的北风异常。因此,前秋巴伦支海海温异常可以作为冬季渤海冰情的预报因子。     

极地冰冻圈雪冰--全球变化研究的最前沿--兼述中国极地研究中心极地冰川学研究的回顾与展望

一、南、北极冰冻圈雪冰是研究全球变化的关键地区。南、北两极是地球系统的重要组成部分,而极地冰冻圈的雪冰又是影响大气与海洋运动的关键环节。极地冰冻圈雪冰作为地球的最大冷源,与赤道共同作用,形成了地球大气环流的主要驱动力;南极冰盖融水形成的底层水又是驱动全球大洋环流运动的关键因素。因此,极地冰冻圈雪冰状态的变化,会对地球大气和海洋环流产生重要影响,从而影响整个地球气候系统。     

海冰快速减退背景下大气动量输入对波弗特流涡长期变化的影响

随着北冰洋海冰快速减退,气–冰–海系统发生显著变化,波弗特流涡也发生显著变化。本文使用实测资料和海洋大气再分析数据,探讨北冰洋波弗特流涡的长期变化和大气动量输入对波弗特流涡变化的影响。波弗特流涡的长期变化可以分为3个典型时期(1980–1995年,1996–2007年,2008–2018年)。最近时期(2008–2018年),波弗特流涡平均流涡强度达到4.39×10–7,相较于第1个时期(1980–1995年),流涡强度增加近2倍,达到稳定的状态。波弗特流涡范围扩大,主体向西北移动;上层海洋斜压性增强。与此同时,上层海洋环流主模态已发生显著转变:1980–1995年,环流主模态为影响整个加拿大海盆的加拿大海盆模态;2008–2018年的主模态则转变为影响整个研究海域的太平洋扇区模态。最近时期,表征气–海之间动量输入的气–海应力显著增加,尤其是夏末秋初的8–10月,与冰–海应力几乎相当。增加的大气动量输入带来平均动能增加,埃克曼泵压效应增强,下盐跃层深度加深,增加的大气动量输入进而导致近年来波弗特流涡的显著增强。加拿大海盆南部是大气动量输入的关键区。     

大气校正模型对多光谱水深反演影响的多维度分析

大气校正是水体定量遥感的基础与前提。本文从大气校正模型、大气校正模型参数、水体组分差异以及水深反演波段组合方式4个维度探讨大气校正模型对水深反演的影响。研究采用6S、FLAASH、ACOLITE与QUAC 4种大气校正模型,选取大陆型、海洋型与城市型气溶胶模式,以瓦胡岛西北侧与谢米亚岛周边浅水作为清洁水体研究区,以辽东浅滩与槟城海峡作为浑浊水体研究区,基于Landsat-8多光谱影像开展大气校正,并采用8种波段组合方式进行水深遥感反演。研究结果表明：（1）4种大气校正模型均可在一定程度上削弱大气对水体信号的影响;因参数选取以及研究区水体组分的不同,不同模型的校正结果存在一定差异;两类水体反射率峰值分别出现在蓝波段与绿波段;（2）6S大气校正模型鲁棒性较强,该模型因研究区水体组分发生变化导致对应的水深反演结果与其余模型相比波动较小;FLAASH模型在海洋型和城市型两种气溶胶模式水深反演结果在浑浊水体存在较为明显的差异,辽东浅滩浅水区平均相对误差相差7.9%;ACOLITE模型受水体类型影响显著且对浑浊水体具有优越性与稳定性,平均相对误差较FLAASH降低5.6%;(3)多波段水深反演精度...     

基于贝叶斯网络的海洋生态环境状况评价——以山东省为例

在海洋开发利用活动日益增多,海洋环境保护压力日益增大的背景下,进行海洋生态环境状况科学评价方法的研究可以为开展海洋生态环境监测评估与海洋生态环境保护政策制定提供科学依据,促进改善海洋生态环境状况。本文首先基于贝叶斯网络基本理论,构建了海洋生态环境状况贝叶斯网络评价模型;再以山东省为例,充分融合专家经验知识与客观数据,从定性与定量两个角度评价了2013—2019年山东省近海生态环境状况,分析了各评价指标间关系及其对近海生态环境状况的影响程度。评价结果表明2013—2019年山东省近海生态环境状况保持一般状态,海洋环境质量与海洋生态灾害类指标对评价结果影响最大,山东省海洋环境保护工作初见成效。研究结果表明该评价模型能有效评价海洋生态环境状况,分析结果对于环境保护政策制定具有一定的借鉴意义。     

Dominant climate factors influencing the Arctic runoff and association between the Arctic runoff and sea ice

By using the Arctic runoff data from R-ArcticNET V4.0 and ArcticRIMS, trends of four major rivers flowing into the Arctic Ocean, whose climate factor plays an important role in determining the variability of the Arctic runoff, are investigated. The results show that for the past 30 years, the trend of the Arctic runoff is seasonally dependent. There is a significant trend in spring and winter and a significant decreasing trend in summer, leading to the reduced seasonal cycle. In spring, surface air temperature is the dominant factor influencing the four rivers. In summer, precipitation is the most important factor for Lena and Mackenzie, while snow cover is the most important factor for Yenisei and Ob. For Mackenzie, atmospheric circulation does play an important role for all the seasons, which is not the case for the Eurasian rivers. The authors further discuss the relationships between the Arctic runoff and sea ice. Significant negative correlation is found at the mouth of the rivers into the Arctic Ocean in spring, while significant positive correlation is observed just at the north of the mouths of the rivers into the Arctic in summer. In addition, each river has different relationship with sea ice in the eastern Greenland Sea.     

厦门沿岸地区大气降水中氢、氧稳定同位素组成及其影响因素

利用2004年4月至2006年4月采集于厦门沿岸地区的44个雨水样品,对降水中的氢、氧同位素组成及其影响因素进行了分析和研究,结果表明:(1)厦门沿岸地区大气降水中δ18O值为-10.30‰～-0.13‰,平均值为-3.67‰;δD值为-74.7‰～7.3‰,平均值为-20.5‰,均处于全球及国内降水中δ18O和δD值的变化范围内。(2)厦门沿岸地区大气降水中的δ18O和δD值受纬度效应影响。(3)厦门沿岸地区大气降水中δ18O和δD值的季节差异较大,季风气候及其导致的降雨量效应是影响该地区δ降水值季节变化的主要因素。(4)降水中的氘过剩值(d值)为1.21‰～17.10‰,平均值为8.87‰,小于世界大部分区域雨水中的d值,说明厦门沿岸地区的降水源区蒸发速率比较缓慢,降水云团主要来自海洋汽团。(5)厦门沿岸地区大气降水线为:δD=7.67δ18O+7.68(p0.0001,R2=0.9876),与全球及国内的降水线接近,说明雨滴在降落过程中存在一定的再蒸发过程,该特征在夏季较显著。