淄博市区大气颗粒物重金属元素分布特征及其来源分析

为科学认识淄博市区大气颗粒物污染状况,探讨颗粒物的污染水平和元素在颗粒物中的分布与分配特征,对颗粒物中元素的来源进行分析。于2015年冬季和夏季期间分别布设45个和16个采样点采集悬浮颗粒物（TSP）、PM₁₀及PM_2.5样品,分析了颗粒物和18种元素（或化合物）的质量浓度。结果表明：1）大气颗粒物中冬季TSP、PM₁₀及PM_2.5的质量浓度均值高于夏季;PM₁₀和PM_2.5质量浓度均超过国家标准,其中冬季PM_2.5质量浓度是标准限值的1.96倍。2）不同粒径的颗粒物中元素质量分数差别显著,As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等多数重金属元素主要富集在PM_2.5中,且PM_2.5约占PM₁₀的65%（冬季）和73%（夏季）。3）颗粒物PM_2.5中Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃、K₂O、MgO等氧化物主要受土壤扬尘控制;As、Cd、Hg、Pb、Se、Zn等元素主要源于人为污染;Se的富集因子最高,反映了PM_2.5污染主要来源于燃煤;Co、Cu、Ni、Na₂O受土壤扬尘和人类活动的共同作用,而Cr具有混合污染的特点。     

1979-2016年祁连山地区大气水汽含量时空特征及其与降水的关系

采用1979-2016年ECMWF1.5°×1.5°逐月再分析资料及同期37个气象站点的降水资料,利用一元线性回归、累积距平、Kriging及IDW（反距离加权）等方法分析了祁连山地区大气水汽含量时空分布特征、降水转化率空间变化规律以及风场分布规律,并对比分析了中国西部不同地区降水转化率的变化趋势。结果表明：（1）1979-2016年祁连山地区大气水汽含量整体呈增加趋势,且季节变化明显。其中夏季是各层大气水汽含量最多的季节,高达329.24 mm,占多年平均大气水汽含量的48.1%。（2）近38 a来,祁连山地区的大气水汽含量呈东南多、西北少的空间分布,且随海拔的升高而逐渐减少,整层大气水汽主要集中在5 000 m以下。（3）祁连山地区的降水转化率从空间上表现出由东向西递减的趋势,说明该地区空中云水资源的开发潜力自东向西逐渐增强,空中云水资源的开发潜力区域差异明显;季风所携带的水汽对其影响区域的降水贡献率较高,西风所携带的水汽则对其影响区域的降水贡献率较低。（4）中国西部地区降水转化率呈向心式递减的趋势,且区域空间波动较大。     

华南夏季降水的变化特征及其与热带太平洋海温异常的关系

根据1958-2008年华南48站降水资料、NOAA全球逐月海温格点资料、NCEP/NCAR再分析资料,采用EOF分解、相关、合成等统计方法,分析了华南夏季降水的变化特征及其与冬季热带太平洋海温的关系。结果表明,华南夏季降水变化特征主要表现为,空间分布以全区一致型为主,其次是南北反相对称型和东西反相对称型,且这3种分布模态都表现出显著的年际和年代际特征。全区一致型降水异常与热带太平洋海温显著相关,二者的相关性也具有年代际变化特征,其对应的热带太平洋海温具有沿赤道太平洋呈“负-正-负”的纬向分布型,类似于中部型El Nino。全区降水偏多时期,西南季风偏强,西太平洋副热带高压偏强、脊点位置偏西,南亚高压偏强、脊点位置偏东,总体的环流形势有利于华南地区的水汽输送和上升运动;降水偏少时期,情况相反。     

陇东黄土高原下垫面不均匀性指标的建立及其对大孔径闪烁仪(LAS)观测感热通量的影响

目前定量研究下垫面不均匀性对大孔径闪烁仪(LAS)、涡动相关仪(ECS)观测感热通量差异的影响还比较少.本文利用黄土高原庆阳观测站2012年6、7月典型晴天两主风向范围E-SE和SW-W的陆面过程数据,在建立了下垫面不均匀性定量化指标的基础上,分析了下垫面不均匀性与地表温度变率的关系及其对LAS、ECS观测感热通量差异的影响.结果表明:庆阳站下垫面不均匀性大小η和地表温度变率г具有很好的相关性,相关系数达到0.566以上,证明了新建立指标的合理性.下垫面不均匀性大小η和LAS、ECS观测的感热通量差异HLAS-HECS具有很好的一致性,相关系数达到0.634.下垫面不均匀性对LAS和ECS的感热通量差异影响显著,下垫面越不均匀LAS和ECS测量的感热通量差异越大.对两主风向分别进行分析,在E-SE风向范围η和HLAS-HECS的相关系数为0.430,HLAS和HEC拟合的线性趋势系数为1.279,在SW-W风向范围η和HLAS-HECS的相关系数为0.680,HLAS和HEC拟合的线性趋势系数为1.297.下垫面不均匀性的影响程度越大,LAS和ECS观测的感热通量差异越大.     

西北太平洋热带气旋生成数在1990年代中期发生突变的气候环境特征分析

利用CMA热带气旋(TC)最佳路径资料和NCEP再分析资料,分析1949—2013年西北太平洋(包括南海)TC生成数的变化特征,发现在1995年前后发生由偏多到偏少的显著突变。对影响TC生成的主要气候环境要素场进行对比分析表明,在1995年之后,虽然赤道西太平洋海表温度偏高,热带太平洋为类La Ni?a的异常海温型,但垂直上升运动减弱、对流层纬向风垂直切变幅度增大、海平面气压升高,均不利于TC的生成,其综合影响导致TC数目显著减少。对1995年前后两个时期TC生成多、少典型年份海洋大气环境场的对比分析表明,1995年以前热带海洋表面温度对TC生成有相对重要的影响,而1995年以后风场环境对TC生成的影响作用更重要。      

Sediment yield of the lower Tana River,Kenya, is insensitive to dam construction: sediment mobilization processes in a semi‐arid tropical river system

Dam construction in the 1960s to 1980s significantly modified sediment supply from the Kenyan uplands to the lower Tana River. To assess the effect on suspended sediment fluxes of the Tana River, we monitored the sediment load at high temporal resolution for 1 year and complemented our data with historical information. The relationship between sediment concentration and water discharge was complex: at the onset of the wet season, discharge peaks resulted in high sediment concentrations and counterclockwise hysteresis, while towards the end of the wet season, a sediment exhaustion effect led to low concentrations despite the high discharge. The total sediment flux at Garissa (c. 250 km downstream of the lowermost dam) between June 2012 and June 2013 was 8.8 Mt yr^‐1. Comparison of current with historical fluxes indicated that dam construction had not greatly affected the annual sediment flux. We suggest that autogenic processes, namely river bed dynamics and bank erosion, mobilized large quantities of sediments stored in the alluvial plain downstream of the dams. Observations supporting the importance of autogenic processes included the absence of measurable activities of the fall‐out radionuclides ⁷Be and ¹³⁷Cs in the suspended sediment, the rapid lateral migration of the river course, and the seasonal changes in river cross‐section. Given the large stock of sediment in the alluvial valley of the Tana River, it may take centuries before the effect of damming shows up as a quantitative reduction in the sediment flux at Garissa. Many models relate the sediment load of rivers to catchment characteristics, thereby implicitly assuming that alterations in the catchment induce changes in the sediment load. Our research confirms that the response of an alluvial river to external disturbances such as land use or climate change is often indirect or non‐existent as autogenic processes overwhelm the changes in the input signal. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄河三角洲滨海地区植物生长季大气氮沉降动态

利用SCJ-302型降水降尘自动采样器在植物生长季对黄河三角洲滨海湿地的大气氮沉降进行监测,对沉降物中水溶性离子、干、湿沉降氮输入量、铵态氮和硝态氮在总沉降量中的贡献率及月变化动态等分析表明：黄河三角洲植物生长季,大气干、湿沉降中SO₄^2-和NO₃^-占阴离子总量的92%以上,和Na⁺和Ca²⁺占阳离子总量的80%以上,总N沉降量约为2 264.24 mg/m²,且69%集中在降雨量较丰沛的6-8月。其中干沉降氮贡献率约为32.02%,主要集中在春季。N的湿沉降量与降雨量呈显著正线性相关（R²=0.82）,在降雨量丰沛的8月,达到最大值675.64 mg/m²。该地区大气干沉降的氮素形态以硝态氮为主,约占氮素输入量的57.21%,湿沉降中以铵态氮为主,约占氮素输入量的56.51%。植物生长季中,大气沉降中的硝态氮与铵态氮含量对表层10 cm土壤的月平均贡献率分别为约31.38%和20.50%,可见大气氮沉降是黄河三角洲滨海区域土壤主要氮素来源之一。     

化工污染气体无人机遥感监测

无人机大气环境监测虽然处于起步阶段,但已成为环保部门一项重要的工作内容,对于提高突发性大气污染事件的预防及应急监测具有重要意义。本文以化工污染气体排放高危区齐鲁化学工业区为研究区,利用搭载有高分辨率相机和污染气体监测仪的旋翼无人机（“环鹰一号”）系统,结合地面核查验证的方式,设计了一氧化氮（NO）、一氧化碳（CO）和二氧化硫（SO₂）3种污染气体污染遥感监测流程及方法。通过实验区地面验证,以及150、200、250、350 m高度污染气体浓度监测结果分析表明,化工园区污染气体排放具有空间水平差异及垂直扩散特征,联合水平和垂直异常值分析,能为提前排查污染源排放提供有效支撑。本研究是无人机在环保部门大气环境监测中的实际应用,能为后续化工园区及重点企业污染物排放定期监管提供技术支持。     

木卫二尾迹的数值模拟

木卫二在木星磁层中运动,与快速共转的木星磁场相互作用形成木星极光中木卫二的尾迹,此尾迹反映了连续扰动的磁通量管对木星电离层电流注入的过程.本文应用细丝理论对此过程进行数值模拟,未扰动的上游磁通量管经过大约720 s的时间与木卫二作用形成角度约为4°且相对于木卫二静止的拉伸磁通量管,随后在磁张力的作用下加速运动.在随后大约2160 s的加速时间内,磁通量管的速度逐渐与背景磁力线接近,向木星电离层注入的电流也由9×10⁵A逐渐衰减至0.以1/e初始电流处认为是可观测的木卫二尾迹限度,则木卫二的尾迹仅大约有一至两个经度,这与哈勃望远镜观测到的木卫二尾迹大小大致相同.木卫二尾迹与木卫一尾迹相比,输送的能量约为2.3×10¹³J,仅有木卫一的1/10,导致尾迹长度远小于木卫一的尾迹长度.此外,模拟过程中发现木卫二下游的压力槽对磁通量管运动的影响很小,可以忽略.     

腾冲地区潜热通量与周围地区地震活动的相关性

以2000年以来6.4级以上地震为例,研究了腾冲地区潜热通量（SLHF）在这些震例发生前后的变化特征。结果表明：腾冲地区的SLHF动态,不但在其附近发生强地震前常出现异常,而且对周边较远的强地震前也会发生异常反应;异常出现时间大都在震前1个半月以内,汶川地震前异常出现较早,发生在震前2个月之前,这可能与汶川地震震级高影响范围大有关;异常幅值与震级有关,震级越大,异常表现越强。 比如芦山7.0级地震、缅甸7.0级地震和汶川M_S 8.0地震前,腾冲地区SLHF异常幅度很大,远远超过最大参考值,而姚安6.5级地震和宁洱6.4级地震前异常幅度就相对小一些。腾冲地区SLHF异常与周围强地震的发生有较好的相关性,一方面与腾冲地区的活动断裂发育、现今构造变形强烈有关,另一方面可能是由于腾冲地区火山活动强烈,温泉广泛发育,水热交换迅速,对周边构造活动感应灵敏所致。