The Impact of Precipitation Scavenging on the Transport of Trace Gases: A 3-Dimensional Model Sensitivity Study

With the global Chemistry-Transport model MATCHsensitivity simulations were performed to determinethe degree to which especially upward transport ofgases from the earth's surface is limited byconvective and large-scale precipitation scavenging.When only dissolution of species in the liquid phaseis taken into account, mixing ratio reductions in themiddle and upper troposphere by 10% arecalculated for gases with a Henry's Law constant H of10³ mol/l/atm. The removal increases to 50% forH = 10⁴ mol/l/atm, and to 90% for H =10⁵ mol/l/atm. We also consider scavenging by theice phase, which is generally much less efficient thanby the aqueous phase. In fact, rejection of gases fromfreezing water droplets may be a source of trace gasat higher altitudes.H₂O₂ and the strong acids (H₂SO₄,HNO₃, HCl, HBr, HI) have such large solubilitiesthat they become largely removed by precipitation.When significant concentrations of these gases andsulfate aerosol exist above the liquid water domain ofthe atmosphere, they have likely been produced thereor at higher altitudes, although some could have comefrom trace gas rejection from ice particles or fromevaporating hydrometeors. Several other gases areaffected by precipitation, but not strongly enough toprevent fractional transfer to the middle and uppertroposphere: e.g., HNO₄, HNO₂ at pH 5,CH₂O, the organic acids at pH 6,CH₃SOCH₃, HOCl, HOBr, and HOI. NH₃ islargely removed by liquid phase scavenging at pH 7 and SO₂ atpH 7. At pH less thanabout 6, upward transport of SO₂ should largelydepend on the efficiency of oxidation processes in thewater droplets by O₃ and H₂O₂.Most gases have solubilities which are too low forsignificant precipitation scavenging and aqueous phaseoxidation to occur. This holds, e.g., for O₃, CO,the hydrocarbons, NO, NO₂, HCN, CH₃CN,CH₃SCH₃, CH₃O₂H, CH₃CHOandhigher aldehydes, CH₃OH and higher alcohols,peroxyacetylnitrate (PAN), CH₃COCH₃ andother ketones (note that some of these are not listedin Table I because their solubilities are below 10mol/l/atm). Especially for the short-lived gases,transfer from the boundary layer to the middle andupper troposphere is actually promoted by the enhancedupward transport that occurs in clouds.     

THE IDENTIFICATION OF THE VOLCANIC SIGNAL IN GLOBAL SURFACE TEMPERATURE RECORDS

In an attempt to clearly separate the volcanic signal,we use a mixture of principal componentanalysis(PCA)and superposed epoch analysis to identify volcanic signal in the global surface tem-perature field.In this way,the spatial and temporal pattern of volcanic signals is identified in theglobal surface temperature records.Our results show that the strongest ENSO and volcanic signalsare related with the first and the third principal components respectively.Both ENSO and volcanicsignals have responses in the second principal component.     

ELEMENTARY VIEW OF GREENHOUSE EFFECT OF THE ATMOSPHERES OF VARIOUS PLANETS

The global mean temperatures of the atmosphere and the surface of various planets of the solar system are deter-mined by taking the system as in radiative equilibrium,with the atmosphere taken as transparent to solar radiation butwith an albedo α,and composed of N layers each of which absorbs all infrared radiation that falls on it,and a top layerof partial absorptivity a,while the surface is taken as black.It is found that,for the earth's atmosphere with α=0.33,N=0,a=0.83,it gives the current observed mean surface temperature T_s=15℃ and the effective mean radiative temper-ature of the atmosphere T_a=242.6K.On the other hand;the atmosphere of Venus is characterized by α=0.70 andN=70,which yields a surface temperature of about 700K.It is also found that surface evaporation and absorption of solar radiation by the atmosphere tend to lower the sur-face temperature.     

全球和中国区域近50年气候变化检测归因研究进展

回顾了近年来国内外对全球和中国区域气候变化的检测归因研究,主要集中在对20世纪中期以来温度、降水和主要极端事件变化的检测归因研究进展,而不涉及更长时间尺度历史气候变化的检测归因。分析表明,国际上近年来在气候变化检测归因研究领域发展迅速,从全球尺度气温变化的检测归因发展到区域尺度和多变量的检测归因。但在中国,虽然也有一些研究探讨了中国东部南涝北旱等发生的原因,但在以数理统计推断方法为基础的气候变化事实归因领域的研究仍然亟待加强。一些重要的问题,如中国不同区域的变暖、不同区域的变干或变湿的归因分析,以及这些因子和引起全球气候变化因子的异同等,都是迫切需要回答的科学问题。     

基于六参数仿射变换的控制点选取及坐标校正分析

以经纬度坐标转换到深圳坐标为例,利用卫星遥感影像,通过全局搜寻算法选择控制点对求解仿射变换六参数值,在不同约束目标下对坐标距离偏差程度进行筛选分析,确定适合深圳坐标下能有效提高校正精度的控制点对组合及校正坐标公式。     

2012年全球重大天气气候事件及其成因

2012年,全球气温偏高,可能为有观测记录以来的第九个最暖年,北半球经历了有记录以来第二个最热的夏季。年内,2011/2012年拉尼娜事件于2012年初结束,北极海冰范围创历史新低,世界范围内出现了显著的气候异常和极端事件。年初,低温、寒流和暴雪袭卷欧洲和东亚地区;5月,亚马孙河流域因强降水遭遇50年不遇的洪水;6—9月,美国发生1956年以来最严重的干旱;6月以来,多个强台风袭击东亚、东南亚和美国东海岸。全球极端偏暖事件主要出现在欧洲中部和南部、北美洲中部和南部、南美洲南部、亚洲西部、南部和东北部等地;极端偏冷事件主要出现在亚洲大部、欧洲东部和美洲东部的局部等地。欧洲中部、非洲西部、南美洲中南部、南亚、东南亚和东北亚南部等地区出现了极端强降水事件。分析指出,大气环流异常是上述全球重大天气气候事件的直接原因;此外,全球变暖背景下西风基本流偏弱,环流经向度加大、移速减缓和大气环流异常的持续性增强,也为极端事件的发生提供了有利的动力背景。     

环渤海地区1961—2010年太阳总辐射时空变化特征

根据1961—2010年环渤海地区4个辐射站太阳总辐射资料和56个台站日照百分率资料,研究了该地区太阳总辐射的时空分布及变化特征。同时利用1991—2010年太阳总辐射数据初步分析了环渤海地区太阳能资源潜力。结果表明：年内太阳辐射呈单峰型,5月最高,4—8月是太阳能资源最丰富的时期;1961—2010年太阳总辐射在1990年之前呈显著下降,之后没有明显变化趋势;太阳总辐射趋势变化在环渤海地区有明显的空间差异,下降幅度最大的集中于京津塘周边地区以及山东中南部地区;四季总辐射均呈显著下降趋势,其中春、夏两季降幅略高,秋、冬两季降幅略低;1991—2010年环渤海地区太阳总辐射呈西北部高,向东、南方向递减的分布特征。     

本世纪海洋云量变化与全球增暖问题

本文分析了1900～1990年间全球海洋总云量。为消除资料序列中非气候因素的影响，序列被分为3个时段进行讨论。发现本世纪内与气候增暖的同时全球海洋云量有明显增加，但云量变化落后于全球平均气温变化1～4年，落后于全球平均海温1～2年，且云与温度变化的关系在不同气候带不同，这可能是不同气候带上主要云型不同，以致产生的辐射强迫效应不同。     

一个新的季风指数和全球季风的地理分布

一个新的季风指数即动态标准化季节变率被提出用来研究有关季风的问题。这个动态标准化季节变率指数能够很好地描述不同季风区的季节变化和年际变率，而且它还可以用来划分全球季风系统的地理分布。进一步，本指出它对于深入理解季风来研究经典季风、庸季风和类季风系统的区别、联系及相互作用是非常有用的。     

北极地区碳循环研究意义和展望

全球变暖引发了北极地区的快速变化。北极地区苔原冻土带退化、海冰面积退缩和厚度变薄将使北极生态系发生重要变化 ,因而引起碳的生物地球化学循环过程变异。为精确评估北极地区对人为大气CO2 的吸收通量 ,围绕北极苔原、边缘海和极区海域的碳循环研究引起了重视。调查表明 ,北冰洋和亚北冰洋海冰区是海洋吸收大气CO2 的重要汇区 ,北冰洋具有吸收大气CO2 约 1×GtC/a的能力 ,北冰洋夏季冰缘区的长光照和高生产力促进了对大气CO2 的吸收能力 ,北冰洋深水环流和通风作用也有利于表层碳向深水转移。最近有些调查表明 ,如温度继续升高 ,北极苔原有可能从碳汇转变成大气碳源。国际上正加强北极地区碳循环研究的规划和计划 ,企图通过改进现场调查观测手段以及研究方法 ,来定量研究和模式预测变化中北极地区的碳汇潜力及其对地球气候的影响。