1975-2005年中国铁路机车的CO2排放量

基于我国铁路部门逐年统计数据,计算了1975-2005年我国铁路机车的CO₂排放量,分析了我国铁路机车CO₂排放强度及其变化特点。结果表明,由于蒸汽机车不断被内燃机车和电力机车所取代,我国蒸汽机车CO₂年排放量逐年降低,内燃机车的CO₂年排放量逐年上升,铁路机车CO₂总排放量由1975年的4223万t降至2005年的1640万t,CO₂排放强度呈现明显的降低趋势,年均降低2.4 g /换算吨公里。我国铁路机车的CO₂排放量占整个交通运输仓储和邮政行业CO₂排放量的比重也呈逐年降低趋势。     

移动性热岛边界层特征的数值研究

用二维非静力完全弹性的中－γ尺度数值模式模拟了移动性热岛的大气边界层特征。试验中，热岛移速取为４ｍ·ｓ＾－１，热岛强度取△θｇ＝６０Ｋ和３０Ｋ两种。△θｇ＝６０Ｋ时，在热岛后方出现了强烈的垂直运动并形成了水平尺度为３－５ｋｍ的局地环流，最大上升速度１００ｃｍ·ｓ＾－１，出现在低层３００－４００ｍ高度；△θｇ＝３０Ｋ时，移动热岛的边界效应比前大为减弱，且不再出现闭合的局地环流。     

Model studies of the impact of chemical inhomogeneity on SO2 oxidation in warm stratiform clouds

A one-dimensional, time-dependent model of the physics and chemistry of a warm stratiform cloud is used to study the possible impact of chemical inhomogeneity among cloud and raindrops on the oxidation of SO₂ in clouds. The effects of chemical inhomogeneity are examined using two contrasting models: In Model 1 a bulk-solution parameterization is adopted which effectively treats all cloud and raindrops as if they are chemically homogeneous; in Model 2 we allow the cloud and raindrops to have a dichotomous distribution. The dichotomous distribution in Model 2 is simulated by assuming that the two groups of cloud droplets nucleate from two chemically distinct populations of condensation nuclei; one being acidic and the other being alkaline. While the two models yield essentially identical results when the ambient levels of H₂O₂ are greater than the ambient levels of SO₂, the rate of conversion of SO₂ to sulfuric acid and the amount of sulfate removed in the precipitation can be significantly enhanced in Model 2 over that of Model 1 under conditions of oxidant limitation (i.e., H₂O₂ < SO₂). This enhancement is critically dependent upon the fraction of alkaline nuclei assumed to be present in Model 2 and arises from the rapid increase in the aqueous-phase reaction between O₃+S_IV at high pH. Our results suggest that cloud models which adopt a bulk-solution parameterization for cloud droplet chemistry, may underestimate the amount of in-cloud SO₂ oxidation under oxidant-limited conditions.     

Sentinel-2卫星落叶松林龄信息反演

林龄结构信息能够有效反映区域森林群落不同生长阶段的固碳能力,对于评估森林生态系统的健康状况具有重要意义。本研究以中国温带典型优势树种落叶松林为研究对象,分别选择其芽萌动期、展叶期和落叶期时段的Sentinel-2影像,采用多元线性回归（MLR）、随机森林（RF）、支持向量机回归（SVR）、前馈反向传播神经网络（BP）以及多元自适应回归样条（MARS）等5种方法依次构建落叶松林龄反演模型。通过相关性分析首先确定最佳遥感反演物候期,并在此基础上根据相关性差异筛选出5个最优特征变量用于模型反演,分别为冠层含水量（CWC）,归一化水体指数（NDWI）,叶面积指数（LAI）,光合有效辐射吸收率（FAPAR）和植被覆盖度（FVC）。研究结果表明,展叶期为落叶松林最佳遥感反演物候期。除植被衰减指数（PSRI）以及落叶期的NDVI、RVI外,落叶松林龄与各指标之间均呈负相关关系,其中与冠层含水量（CWC）的相关性最高,pearson相关系数达到-0.74（p<0.01）。此外,不同模型反演结果表明,随机森林模型（RF）为最佳落叶松林龄估测模型,其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE分别为0.89和2.91 a;多元线性回归模型（MLR）的林龄估测结果最差,其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE仅为0.57和5.69 a,非线性模型能更好的解释林龄与建模变量之间的关系。     

中国大陆卫星反演云参数的评估

该文选取１９８３年７月和１９８４年１月份代表夏季和冬季，利用中国地面气象月报的云量资料以及多年平均的地面观测云气修资料，与中国大陆地区ＩＳＣＣＰ卫星反演的去量和云状资料进行了对比分析。参照大气环流和云天气气候特征，从卫星得到的从云状是比较合理的，但干旱沙漠地区的高云量的估计不足，低云估计偏多。     

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。     

两种温室气体排放情景下中国汛期江淮暴雨低涡特征研究

本文基于一个水平分辨率为50 km的区域气候模式RegCM4(Regional Climate Model,version 4.0)的模拟与预估结果,对我国汛期江淮暴雨低涡在气候变化背景下的统计特征与合成结构进行分析,进一步对两种温室排放情景下未来中国汛期的江淮暴雨低涡特征进行预估。结果表明:RegCM4模式对环境要素及低涡都具有一定的模拟能力,低涡的伸展高度、生命期及暴雨位置模拟结果与观测较为接近,但模拟的低涡个数、最大暖区高度以及温、湿要素分布均比实际略偏低,而风速和低涡的强度模拟则偏强;在未来两种温室排放情景预估方面, RCP4.5(Representative Concentration Pathways,简称RCP)典型浓度排放情景下,暴雨低涡数量比例减少,强度减弱,但低涡发展高度仍以850 hPa为主,生命期多为2 d以内,低涡雨区分布及最大暖区高度均与历史时段相近;RCP8.5情景下,暴雨低涡比例明显大于RCP4.5情景,低涡发展高度以700 hPa为主,生命期达3 d的增多,强度增强,最大暖区厚度范围显著伸展。两种情景下均有低涡中温度锋区减弱,而湿度锋区增强,但RCP8.5情景减弱与增强更显著,显示更高的温室气体排放将导致未来出现更强的暴雨低涡,造成伴随暴雨的低涡灾害性天气的增加,因此应进一步深化对低涡暴雨灾害性天气发展趋势的研究。     

近百年全球平均气温年际变化型态的低频变率特征

利用时间上扩展的经验正交函数（TEEOF）分析方法，对近百年全球及南北半球平均气温一年、三年、六年和十年的变化形态及其频率进行诊断，结果表明，TEEOF第一模态占总方差贡献的50％以上，各种年际振动的第一模态基本上代表了与气候变化有关的年变化型，并能反映出气温的长期趋势变化，特别是十年际的第一模态，冬季气温湿示出较强的上升趋势，相应的第一时间主分量趋势与实际温度序列的走势非常一致。全球及南北半球各时域TEEOF除第一模态及一年TEEOF的第模态外，其它特同量所表示的年际变化型态各有差异，相应主分量都与一定的年际准周期振动结构的长期变率有关。年变化型态的T^2检验表明，南半球及全球的突变时间与年平均气温单要素t检验结果差异不大，而北半球的差异明显，表明T^2检验，对具有多变量的型态突变的检测比单要素的t检验理为合理。     

上海城市二氧化碳排放空间特征

构建上海1 km CO₂排放网格,分析市域（UB1）、市辖区（UB2）、建成区（UB3）和城区（UB4）4个城市范围的CO₂排放特征。上海市域CO2排放空间格局是以中心城区为核心,排放水平向外递减,形成了3个梯度。空间自相关分析表明,排放在空间上存在显著的集聚效应,部分地区高强度的经济活动和能源活动对周边区域的排放有显著影响。UB4是上海城市的最佳表征,2007年UB4内CO₂排放达到1.89亿t,人均排放12.04 t;UB4排放占UB1排放的75.40%,UB1人均排放比UB4人均排放高12%。上海城市化和工业化在空间上的高度重合,导致高排放源集聚于UB4内,形成UB4的高排放特征。个别网格的排放量已经占到区域或者城市总排放量的10%～20%;前10高和前100高排放网格,其累积排放总量分别占据了3个城市范围（UB1、UB3和UB4）总排放量的60%和80%以上。     

Influence of leaf water potential on diurnal changes in CO2 and water vapour fluxes

Mass and energy fluxes between the atmosphere and vegetation are driven by meteorological variables, and controlled by plant water status, which may change more markedly diurnally than soil water. We tested the hypothesis that integration of dynamic changes in leaf water potential may improve the simulation of CO₂ and water fluxes over a wheat canopy. Simulation of leaf water potential was integrated into a comprehensive model (the ChinaAgrosys) of heat, water and CO₂ fluxes and crop growth. Photosynthesis from individual leaves was integrated to the canopy by taking into consideration the attenuation of radiation when penetrating the canopy. Transpiration was calculated with the Shuttleworth-Wallace model in which canopy resistance was taken as a link between energy balance and physiological regulation. A revised version of the Ball-Woodrow-Berry stomatal model was applied to produce a new canopy resistance model, which was validated against measured CO₂ and water vapour fluxes over winter wheat fields in Yucheng (36°57′ N, 116°36′ E, 28 m above sea level) in the North China Plain during 1997, 2001 and 2004. Leaf water potential played an important role in causing stomatal conductance to fall at midday, which caused diurnal changes in photosynthesis and transpiration. Changes in soil water potential were less important. Inclusion of the dynamics of leaf water potential can improve the precision of the simulation of CO₂ and water vapour fluxes, especially in the afternoon under water stress conditions.