Air Pollution Transport in an Alpine Valley: Results From Airborne and Ground-Based Observations

An observational dataset from a wintertime field campaign in the Inn Valley, Austria, is analysed in order to study mechanisms of air pollution transport in an Alpine valley. The results illustrate three types of mechanisms: transport by a density current, back-and-forth transport by valley winds, and transport by slope winds. The first type is associated with an air mass difference along the valley. Cooler air located in the lower part of the valley behaves like a density current and produces the advection of pollutants by upvalley winds. In the second type, strong horizontal gradients in pollution concentrations exist close to ground. Multiple wind reversals result in a back-and-forth transport of pollutants by weak valley winds. In the third type, upslope winds during daytime decrease low-level pollution concentrations and cause the formation of elevated pollution layers.     

基于一维变分算法的地基微波辐射计遥感大气温湿廓线研究

为研究地基微波辐射计遥感温、湿度廓线的一维变分算法的反演能力,用北京地区2010—2011年00和12时(世界时)的多通道地基微波辐射计亮温资料进行试验。首先,利用同时次的地面观测资料、红外亮温(由地基微波辐射计自带红外传感器测得)及探空观测数据,给出提取无云样本的方案,得到432个无云样本;再以辐射传输模式计算得到的模拟亮温为参考,对无云条件下的观测亮温进行质量控制;然后利用探空数据进行模拟试验,结果发现,一维变分算法对3 km以下的温度廓线有较大调整。使反演结果更加接近探空,而对湿度廓线在0—10 km都有不同程度的优化;最后利用一维变分算法对地基微波辐射计观测亮温进行大气温湿廓线反演,将结果与探空对比可以看出,温度廓线的均方根误差小于2.9 K,绝对湿度的均方根误差小于0.47 g/m~3;进一步与地基微波辐射计自带神经网络的反演结果比较表明,一维变分的反演结果更接近实际大气。     

海洋三维遥感与海洋剖面激光雷达

本文从海洋与气候变化等重大前沿科学与应用对空间海洋观测系统的需求出发,基于当前国内外空间激光技术水平与前期海洋激光遥感的探索,提出了海洋遥感从二维向三维发展的紧迫性,并将海洋剖面探测激光雷达作为未来“海洋三维遥感”的主要技术手段。本文对近50年国内外激光海洋剖面探测技术的理论与应用、基础性关键探测机理问题,尤其是近10年来的试验性探索及其在多个海洋科学问题中的应用进行了综述。结合中国自主“观澜号”海洋科学卫星计划中海洋剖面探测激光雷达的系统论证与指标要求,提出了未来海洋剖面探测激光雷达发展路线图建议以及中国有望率先在空间海洋剖面激光探测领域取得突破的设想。     

Atmospheric boundary-layer structure observed during a haze event due to forest-fire smoke

During a haze event in Baltimore, U.S.A. from July 6 to 8, 2002, smoke from forest fires in the Québec region (Canada), degraded air quality and impacted upon local climate, decreasing solar radiation and air temperature. The smoke particles in and above the atmospheric boundary layer (ABL) served as a tracer and provided a unique opportunity to investigate the ABL structure, especially entrainment. Elastic backscatter lidar measurements taken during the haze event distinctly reveal the downward sweeps (or wisps) of smoke-laden air from the free atmosphere into the ABL. Visualisations of mechanisms such as dry convection, the entrainment process, detrainment, coherent entrainment structures, and mixing inside the ABL, are presented. Thermals overshooting at the ABL top are shown to create disturbances in the form of gravity waves in the free atmosphere aloft, as evidenced by a corresponding ripple structure at the bottom of the smoke layer. Lidar data, aerosol ground-based measurements and supporting meteorological data are used to link free atmosphere, mixed-layer and ground-level aerosols. During the peak period of the haze event (July 7, 2002), the correlation between time series of elastic backscatter lidar data within the mixed layer and the scattering coefficient from a nephelometer at ground level was found to be high (R=0.96 for z =324 m, and R=0.89 for z=504 m). Ground-level aerosol concentration was at a maximum about 2 h after the smoke layer intersected with the growing ABL, confirming that the wisps do not initially reach the ground.     

Concentration profiles of particles settling in the neutral and stratified atmospheric boundary layer

An expression for the vertical equilibrium concentration profile of heavy particles, including the effects of canopy on the eddy diffusivity as well as corrections for atmospheric stability, is proposed. This expression is validated against measurements of vertical concentration profiles of corn pollen above a corn field. The fitted theoretical profiles show that particle settling is correctly accounted for. The sensitivity to variations in the turbulent Schmidt number, settling velocity and stability corrections are explicitly characterized. The importance of independent measurements of the surface flux of pollen in future experiments is noted.     

利用激光雷达资料分析兰州远郊气溶胶光学特性

利用2007年1～4月兰州大学半干旱气候与环境观测站激光雷达资料,反演了晴空无云典型日和沙尘过程大气气溶胶消光系数和光学厚度。结果表明,兰州远郊榆中地区,1km以下大气气溶胶消光系数较大,为0.01～0.1km-1;平均气溶胶光学厚度〈0.5,光学厚度日变化呈双峰型,峰值分别出现在12：00和20：00。采暖期与非采暖...     

山东地区典型金属罐喷涂企业VOCs排放特征研究

了解涂装行业挥发性有机物（VOCs）的排放特征是制定山东地区臭氧（O₃）和PM_2.5防控策略的重要环节.本研究在山东地区测定了两家典型食品金属包装企业喷涂过程中VOCs的排放组成,企业产品以饮料罐和罐头为主.结果表明：两家企业排放的总VOCs质量浓度水平相当,质量浓度变化范围在50~1 500 μg/m³;但两家企业喷涂过程中VOCs的排放组成具有一定的差异,以生产铝罐和马口铁罐为主的企业中的含氧挥发性有机物（OVOCs）含量最多,占比89.71%（质量分数,下同）;而生产铝罐的企业芳香烃（56.15%）是首要的排放种类,其次是OVOCs （32.32%）.通过分析两家企业内外喷涂工艺的VOCs源成分谱,发现同一企业不同工艺之间有一定差异,多种罐生产企业的内、外喷涂中乙醇占比最高,分别为94.28%、84.46%;单铝罐生产企业的内喷涂2-丁酮（24.33%）是重要组分,外喷涂中甲苯（36.40%）含量较高.     

利用TRMM PR和IGRA探测分析的拉萨降水云内大气温湿廓线特征

利用热带测雨卫星测雨雷达(TRMM PR)降水回波反射率因子廓线(降水率廓线)与全球探空大气温湿廓线(IGRA)的多年融合资料,研究了青藏高原拉萨站夏季降水结构及相应的大气温湿结构特征。结果表明,该站降水回波反射率因子分布在17~45 dBz,大部分小于26 dBz;回波顶高度达17 km,呈现“瘦高”外形;相应的大气低层湿润,降水云内大气并非饱和,但温度露点差比全部状态时的值小。深厚降水系统的回波外形也呈现“瘦高”,按照降水率随高度的非线性变化,其垂直结构可分为三层,而浅薄降水系统的垂直结构呈现一层,即平均降水率斜率随高度呈对数线性变化,最大平均降水率(0.7 mm·h^-1)出现在地面。深厚降水与浅薄降水云体内400 hPa高度(7.5 km)上下的露点温度递减的速率不同。降水云体内的零度层高度大约6.3 km,但PR没有探测到零度层亮带。统计结果还表明拉萨探空站及附近的大气可降水量为20.89 mm·d^-1,降水转化率为27.0%,深厚降水系统的降水转化率是浅薄降水系统的2.9倍,深厚降水系统和浅薄降水系统的CAPE值分别为1941.7 J·kg^-1和1451.8 J·kg^-1。本研究结果为模式模拟青藏高原降水云内的温湿结构提供了观测依据。     

西藏高原西、中、东的分段性及其意义

经过近几十年的研究,人们已经普遍认为青藏高原是由几条近东西向的块体先后拼贴而成,大型的东西向构造是高原内部最明显的构造特征。然而根据最近所获得的有关西藏高原以及附近地区的重力场、地震层析成像、地震活动性、水平位移速度场以及地质等资料,发现整个西藏高原内部存在着明显的两条重要的南北向或近南北向构造和一些小型的南北向构造,它们将西藏高原划分为西、中、东三个有各自构造特点的部分;西侧的南北向构造沿84°～85°E延伸,东侧的近南北向构造位于92°～94°E之间。这两个构造带在上述的多种地球物理资料中均有良好的显示,是重要的重力异常变异带、重要的热结构边界带、重要的地震活动带,也是明显的地貌陡变带,等等。高原西部地形崎岖,剥蚀最深,布格重力异常最高,目前向北北西方向运动;中部地区地表平坦,发育众多的南北向地堑裂谷,东西向伸展活动最明显,海拔最高,集中分布了7座超过8000m的高峰,目前向北东东方向运动;而东部地区地形也比较崎岖,发育许多目前仍在强烈活动的走滑断层,在这些断层之间,地块相对转动,目前向北东甚至南东方向运动。造成西藏高原东西分段的原因现在还不清楚,笔者等倾向认为造成这种现象可能是由于与欧亚板块发生碰撞的印度板块在横向上也是西、中、东分段的,印度     

长江中游反向过程——来自四川盆地东部的构造地貌指示

万里长江的形成经历了数次大规模的河流袭夺事件,现今的长江中游河段(川江)曾经作为古长江的西支,自东向西汇入南流的古金沙江,后来由于不断的反向才使其与古长江的东支,即现今的长江下游得以贯通.针对这一河流演化模式,学术界普遍将长江三峡的黄陵背斜视为古长江东支和西支的分水岭,然而却一直未能获得有效的地貌证据,以致于无法解释具体的河流袭夺和反向过程.为此,本文从川东-湘鄂西弧形断褶带的构造地貌特征入手,深入分析了不同区段长江及其支流与构造线的交切关系,提出古长江东支和西支的分水岭应位于弧形带的“中线”附近的向斜谷地内,而并非前人认为的黄陵背斜.通过对向斜谷地内正交型水系样式下的河流袭夺案例分析,结合先进的河流纵剖面分析技术,揭示出由于基准面下降而造成的纵向河段被袭夺并最终反向的机制.另外,根据江汉盆地西缘(宜昌地区)的白垩纪-新生代地层的沉积学和物源分析,进一步限定了长江中游的袭夺和反向开始于始新世,直到中新世才形成现今贯通的长江.