北京上空气溶胶浓度垂直廓线特征

利用2008—2010年北京地区3.5 km高空内飞机探测的气溶胶(粒径范围为0.10～3.00 μm)数据,分析了该地区气溶胶的时空分布特征. 结果表明:①气溶胶浓度(以数浓度计,下同)均随高度增加而减小,在1.5 km以上高空的气溶胶浓度垂直梯度变化明显低于1.5 km以下的垂直梯度变化. 4—11月气溶胶浓度季节变化表现为夏季最高、秋季次之、春季最低. ②气溶胶浓度廓线逐时(09:00—19:00)变化较清晰地反映出其受大气边界层演变的影响. 在0～1.5 km高空,白天气溶胶浓度高值出现在09:00—11:00,低值出现在13:00—14:00;而在1.5～3.5 km高空的气溶胶浓度时段分布与其相反. ③人为活动是影响气溶胶浓度区域水平分布的重要因子. ④将气溶胶浓度廓线垂直分布分为a、b、c 3类. 类型a的近地面气溶胶浓度(0～4 000 cm-3)低,垂直方向上变化很小;类型b的近地面气溶胶浓度(4 000～9 000 cm-3)较高,垂直递减明显;类型c的近地面气溶胶浓度特别高,量级达到104 cm-3,并在大气边界层顶(约1.5 km)附近迅速递减. 北京地区气溶胶浓度廓线以类型b居多.      

青藏高原及周边地区大气水汽资源分布和季节变化特征分析

利用2001年青藏高原及周边地区的地基GPS观测资料、M O DIS卫星遥感资料和N CEP格点再分析资料分析了青藏高原及周边地区大气水汽分布及其变化特征。研究结果表明,青藏高原东南部地区大气总水汽量的年变化在0.3～3.0cm之间,高原其它地区大气总水汽量的年变化在0.2～2.0cm之间;青藏高原东南部河谷的导流作用非常显著,是暖湿气流进入青藏高原内部地区的重要途径;地理纬度和海拔高度决定了青藏高原地区南湿北干的大气水汽分布特征,而大气环流变化则是造成青藏高原及周边地区大气水汽分布季节变化的主要原因。     

利用落球探测资料分析临近空间大气重力波

目的探究利用落球探测数据分析临近空间大气重力波特征的优势。方法基于中国首次进行的火箭落球实验过程中,雷达跟踪获得的落球位置信息,计算得到大气水平风场廓线,并利用最大熵法提取重力波参数。与此同时,基于TIMED/SABER卫星在对应时间以及位置上探测得到的温度廓线,利用最大熵法和S变换方法同样获得相应的重力波参数。针对两种方法获得的重力波参数进行对比分析。结果利用最大熵法对火箭探测得到的水平风场扰动廓线和卫星探测得到的温度扰动廓线进行分析,发现纬向风场中的主导重力波的垂直波长约为4 km左右,而经向风场主导重力波的波长集中在6.5 km左右,由温度扰动廓线提取出的主导重力波垂直波长集中在12 km左右。利用S变换再次对卫星探测得到的温度扰动廓线进行分析,重力波垂直波长仍集中于10～12 km左右。这表明从风场廓线和温度廓线中提取出的重力波垂直波长的差异主要是由于卫星探测数据的分辨率不足产生的。结论相比较卫星探测的温度廓线,火箭探测得到的风场廓线数据对重力波的分辨率更高,能够分辨出垂直波长更小的精细结构,具有重要的精度优势。     

利用遥感监测青藏高原上空臭氧总量30 a的变化

利用多源卫星遥感数据,分析了自1979年以来青藏高原上空臭氧总量的时空动态特征.结果表明,青藏高原上空的臭氧总量还在持续下降,而且下降速度高于全球和北半球平均水平,青藏高原、全球和北半球每年大约平均减少0.23%、0.19%、0.12%.但是自2000年后,下降的速度有所减缓,1979～1989、1990～1999和2000～2008年3个时期每年减少大约分别为0.51%、0.49%、0.31%.30a来青藏高原上空臭氧总量低于240DU的天数有34d.在2005年后,没有出现大面积的臭氧总量低值区(低于240DU);臭氧总量的季节变化呈正弦曲线变化,最大和最小值分别出现在3和10月,平均值分别大约为304.59和265.45DU.但是每年的极小值常出现在11月或12月.臭氧总量波动最大和最小分别出现在2月和9月,标准差为17.28和5.88DU;臭氧总量与海拔高度呈反相关,低值区出现在高海拔的上空,特别是在青藏高原区,与同纬度圈的平均值相比,青藏高原臭氧总量大约低了19DU,形成臭氧低谷.     

绿色短讯

青藏高原上空臭氧层破坏严重青藏高原上空夏季形成的臭氧低谷现象已引起世界关注。国际臭氧保护专家警告，如果任其发展下去，世界屋脊上空将继南北两极之后，出现世界第三个臭氧层空洞，并将给人类带来极大的危害。环保专家认为，除工业国家排放的废气破坏了臭氧层外，热力和动力作用也是导致高原上空出现臭氧低谷的主要原因。西藏最近的一份环境调查报告说，西藏大部分地区出现的气温升高现象表明，臭氧层稀薄造成高比例的紫外线照射量增大，加之积雪和岩石对紫外线具有强烈的反射作用使西藏地区白内障发病率逐年呈上升趋势，发病率居全国…     

北京地区边界层大气臭氧浓度变化特征分析

利用2001-03～2006-10的大气臭氧探空资料,分析了近6 a北京边界层（2 km以下）大气臭氧浓度的平均月变化和季节变化规律.结果表明,边界层大气臭氧浓度的月变化很明显,1月臭氧浓度最小,地面臭氧浓度不到10×10^-9(体积分数,下同),上层（即2 km）臭氧浓度也不到50×10^-9.而6月臭氧浓度最大,地面达到85×10^-9,上层大于90×10^-9.臭氧浓度具有明显的季节特征,从臭氧浓度值来看,冬季最小,夏季最大.从地面到上层的臭氧浓度的变化幅度来看,冬季变化最大,夏季变化最小.根据廓线变化方式,臭氧浓度廓线可分为3种类型,冬季型、夏季型、春秋季型.不同高度臭氧月平均浓度也明显不同.分析地面及上层臭氧浓度与气象因子如温度和湿度的相关关系,发现地面臭氧浓度与温度具有较好的线性关系,相关系数在0 .85以上.     

利用地面观测资料和AIRS卫星资料评估MACC再分析臭氧数据中国地区的适用性

用10 a(2003～2012年)的MACC(monitoring atmospheric composition and climate)再分析臭氧资料与同期中国大陆6个地面观测站的臭氧数据,以及AIRS(atmospheric infrared sounder)卫星资料反演的大气臭氧数据进行对比分析.结果表明,MACC臭氧柱浓度与所有地面站臭氧柱浓度相对偏差基本控制在17%之内,相关系数在0. 79～0. 97之间,MACC臭氧柱浓度与地面站臭氧柱浓度具有很好的一致性.对于多年平均臭氧柱浓度空间分布,MACC再分析与AIRS卫星反演臭氧柱浓度的相对偏差在-3%～5%之间,MACC臭氧柱浓度相比AIRS柱浓度在青藏高原、南部沿海地区偏高,在东北地区偏低.各季节空间变化,MACC臭氧柱浓度与AIRS基本一致.在瓦里关站,MACC近地面臭氧与地面观测臭氧浓度月平均变化趋势存在一致性. MACC再分析近地面臭氧数据可以反映春季、夏季和秋季地面臭氧浓度的变化趋势,但冬季MACC近地层臭氧资料出现了较大的偏差.     

南京上空大气边界层的激光雷达观测研究

为了研究南京地区大气边界层结构的变化特征,利用2010年11月到2011年10月期间米散射激光雷达对南京上空大气散射特性的连续观测资料,通过小波协方差法得到了该地区的大气边界层高度,分析了其日变化和季节变化特性以及夹卷层的日变化特性,并讨论了引起这些变化的原因,得到以下主要结论:南京上空边界层具有典型的日变化特征以及季节变化特征,夜晚低(小于0.5 km),白天高(大于1 km);最大混合层高度春季高(1.77 km),冬季低(1.34 km);边界层的日变化以及最大混合层高度与地表温度存在明显的正相关,与地表的相对湿度存在负相关;云层可以有效的降低最大混合层高度并且使最大混合层高度出现的时间提前。     

北京地区大气温湿廓线对气溶胶垂直分布的影响

目的分析北京地区大气温湿廓线对气溶胶垂直分布的影响。方法利用北京地区2017年9月至2018年8月每日两次(08时和20时)的气象探空、地面PM_(2.5)浓度和气溶胶激光雷达消光系数资料,分析不同污染条件下大气温湿廓线与气溶胶消光系数廓线的关系。结果地面PM_(2.5)浓度和210m气溶胶消光系数的相关系数达到0.77。春季、秋季和冬季污染条件下的近地面消光系数约是清洁条件下的5倍,夏季污染条件下的近地面消光系数约是清洁条件下的3倍。相比清洁条件下,污染条件下各季节的大气温度垂直递减率偏小,并且低层大气相对湿度偏大。结论大气温度廓线代表大气层结稳定性,影响气溶胶的扩散高度,而相对湿度廓线与气溶胶吸湿增长密切相关,两者对气溶胶消光系数的垂直分布都有重要影响。     

青藏高原及周边区域沙尘气溶胶三维分布和传输特征

利用MERRA-2再分析资料和CALIPSO星载激光雷达产品,分析了1980—2017年青藏高原和塔克拉玛干沙漠上空沙尘气溶胶的分布和传输特征.对比了MERRA-2与AERONET及MISR的气溶胶光学厚度（AOD）产品,其相关系数分别为0.809和0.776.基于MERRA-2资料分析表明,研究区域沙尘光学厚度（DAOD）按春、夏、秋、冬季依次递减.塔克拉玛干沙漠和青藏高原地区DAOD均在5月达最高值.青藏高原北部DAOD比南部高0.06~0.10,两地区的DAOD值差异在5月最高.自2000年开始,塔克拉玛干沙漠和印度恒河平原DAOD高值区强度和影响范围显著增大,对青藏高原的沙尘输送增强,印度沙尘对青藏高原的影响显著增加.CALIPSO观测表明,青藏高原上空的沙尘主要来自塔克拉玛干沙漠,传输量春季最大,秋、冬季最小;部分来自印度恒河平原,传输主要发生在夏、秋季.塔克拉玛干沙尘通过柴达木盆地向青藏高原传输,最远可至30°N,传输高度在4~8 km.冬季青藏高原上空的沙尘主要来自柴达木盆地.塔克拉玛干沙漠和青藏高原的最大气溶胶消光系数廓线分别出现在春季和夏季.塔克拉玛干沙漠和青藏高原地区沙尘层厚度多年平均值分别为1.00和0.82 km.2007—2017年,塔克拉玛干沙尘层厚度呈下降趋势,年下降率为0.018 km.青藏高原沙尘层厚度春季最大,冬季次之,夏季最小;沙尘层厚度年变化趋势不显著.     

基于高分辨率格点观测数据的青藏高原降水时空变化特征

基于青藏高原地区1961-2010 年高分辨率的逐日降水格点资料,按多雨区、相对少雨区、相对多雨区、少雨区和干旱少雨区选取青藏高原8 个研究区域。对近50 a 青藏高原年和季节降水量的分布形式以及变化趋势进行了分析。结果表明:青藏高原平均年降水分布不均匀,存在区域差异,呈现出由其东南部向西北部递减的分布形式。且同时存在季节差异,夏季降水最多,其次是春季和秋季,冬季降水最少。其中夏季降水分布形式与年降水分布形式对应较好;其他季节降水普遍集中在高原南部、东南部以及西南部。年降水变化以102°E为界,以东降水逐年减少,以西增加。季节降水变化趋势存在明显的区域和时域差异,在降水量较大的季节和区域,其降水增加趋势相应较大,反之较小。四季中除了夏季位于高原中东部较大范围的降水减少区以及冬季拉萨地区附近的两个降水减少中心外,其他地区各季节都表现出降水增加的趋势。     

南京仙林地区近地表消光系数变化及影响因素研究

利用设置在同一地点的气象仪器、大气颗粒物监测仪以及532 nm米散射激光雷达进行为期14个月的同步观测。采用Fernald方法反演得到不同高度的气溶胶消光系数,得出了南京仙林地区不同高度消光系数的小时变化曲线、全年垂直廓线、不同季节不同高度消光系数小时变化曲线以及不同季节消光系数垂直廓线。结果显示除夏季外别的季节近地表大气不同程度受到逆温层影响。不同季节不同高度的消光系数日变化有差异,由于对流作用强,夏季2 km高度消光系数日变化非常小。近地表消光系数和PM2.5相关性达0.68,湿度以及温度通过影响PM2.5的形成进而影响消光系数。亚热带季风气候对于城市大气污染影响显著。降水可以有效降低城市大气污染水平。     

基于CALIOP探测的京津冀地区气溶胶垂直分布特征

利用2011—2015年星载激光雷达(CALIOP)探测资料分析京津冀地区气溶胶消光系数(AEC)的垂直分布,AEC表征了气溶胶的浓度水平。结果表明:AEC的垂直分布季节变化显著,2 km以下尤为明显;整层气溶胶光学厚度(AOD)在夏季(0.7)高于其他季节,湿度对AEC产生较大的影响;而500 m以下低层的AEC体现的特征与之相反,冬季最大(0.65 km~(-1)),春夏季较小(0.25 km~(-1))。夏秋季低层AEC存在较大昼夜差异,夜间最大为0.65 km~(-1),是白天的2.5倍,低层较大的相对湿度昼夜变化成为消光系数巨大差异的主因。南北向贯穿京津冀地区垂直剖面上AEC的分布显示,在夏季夜间,气溶胶浓度水平在南部地区的低层较高,而在其他季节并没有体现出明显的南北差异。     

塔克拉玛干沙漠腹地污染型气溶胶垂直分布及其潜在来源

采用CALIPSO卫星level2气溶胶廓线产品,分析了2017年塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区气溶胶光学厚度、消光系数和气溶胶类型的时空分布特征,并利用HYSPLIT模式研究了秋冬季节污染型气溶胶的输送路径.结果表明：①研究区域内2017年气溶胶光学厚度均值在0.08~0.73之间变化,最大值出现在春季.②气溶胶消光系数分布在0~0.5 km^-1的频率最高,4 km以下的气溶胶消光系数高于4 km以上.春、夏、秋、冬四季气溶胶消光系数廓线的最大值分别为0.350、0.243、0.160、0.356 km^-1,分别出现在1.23、1.41、2.55、1.12 km高度处.③与春夏季相比,秋冬季节出现污染沙尘型气溶胶的频率更高,分别为23.4%、26.9%,污染大陆型气溶胶主要出现在冬季的0~2 km处,烟尘型气溶胶主要出现在秋季的6~8 km处.HYSPLIT模式模拟结果表明,秋冬季节沙漠腹地上空6 km处的污染型气溶胶与阿克苏、喀什等地区有关,2 km处的污染型气溶胶与和田地区有关,其中,喀什地区可能是沙漠腹地上空污染型气溶胶的主要源区.     

南极臭氧衰竭的新发现

1985年首次报道南极上空15～20km处出现“臭氧空洞”后,臭氧衰竭一直是主要环境问题之一.过去10年大气平流层臭氧浓度约减少2.5%,仅1991年就减少约2%.同年9月臭氧值达到历年同期最低值、“臭氧空洞”出现得早,在11～13km、25～30km高度首次观测到臭氧衰竭,衰竭量达50%.南极站也发现在25～30km高空,9～10月臭氧混合比比正常恒定的混合比低30～50%,臭氧降低时间约40天,速度为以往春天“臭氧空洞”形成速度的1/2.25～30km高度 此高度臭氧衰竭发生在9月上旬,主要与极区平流层云(PSCs)有关.PSCs可能是威德尔海和帕默半岛地区的大气移动所致,由高山背风面气流在平流层25～30km高度产生.这一现象1991年比以往严重得多.PSCs使无活性氯转变为活性形式,没有阳光时也可使臭氧减少;使活性氮变成硝酸冰粒子,并在表面与含氯化合物反应释放出氯,春天阳光照射时变成活性氯致使臭氧显著减少.另外.30km高空臭氧衰竭也可能通过单纯化学反应发生,但只能部分解释此高度臭氧衰竭.11～13km高度 此高度臭氧衰竭发生在9月下旬,由大量硫酸气溶胶导致.气溶胶对臭氧的作用在1982年墨西哥EIChichon火山爆发后引起广泛重视.1991年6月和8月分别发生了菲律宾Pinatubo火山和智利哈德孙火山爆发.Pinatubo火山爆发后的几周内,气溶胶(95     

环境气象学

X162(X) 103208青藏高原东北部地区大气臭氧变化特征/祁栋林(中国大气本底基准观象台)…//青海环境/青海省环保局一2(X)1,11(2)一55一59 环图X一57 利用拍MS资料分析了青藏高原东北部共和地区大气臭氧近十几年的变化特征,结果表明:1979一1992年期间,共和地区臭氧总量呈现出不断下降趋势,平均气候倾向率为一O.65DU/a、各月臭氧总量均为减少趋势,各月臭氧总量的气候倾向率具有明显的季节变化;冬春季最大,秋季次之,夏季最小,春、夏、秋和冬季臭氧总量的气候倾向率分别平均为一1 .ooDu/a、一O.33DU/a、一O‘38DU/a和一0.103DU/a;夏季出…     

亚洲地区OMI和SCIAMACHY臭氧柱总量观测结果比较

利用臭氧观测仪(OMI)和扫描成像大气吸收光谱仪(SCIAMACHY)传感器反演的臭氧总量数据,结合从世界臭氧与紫外线辐射数据中心(WODUC)获取的地面观测臭氧总量数据进行验证,对比2种不同卫星遥感反演的臭氧总量产品优缺点,并分析亚洲地区臭氧总量的时空特征.结果表明,OMI反演的结果比SCIAMACHY的结果更好,而且具有更高的时间和空间分辨率.臭氧总量存在明显的季节变化,在低纬度地区最大值出现在4或5月,最小值在11或12月,而在高纬度地区则分别出现在2月或3月和8月或9月.臭氧总量纬度地带性分布明显,并随着纬度增加而逐渐上升,在10°N~30°N之间,臭氧总量增长平缓,在30°N~50°N之间,臭氧总量快速增大.在青藏高原地区出现臭氧低值区,并在青藏高原东面的横断山脉向低纬度延伸,隔断了臭氧总量的纬度地带性分布.臭氧总量变化在不同纬度呈现不同的模式,距平值随纬度的增大波动随之增大.纬度最低的站点(216)臭氧总量距平值变化最小,最大只有30 DU;而纬度最高的站点(326)臭氧总量距平值变化可达180 DU以上.     

北京地区臭氧时空分布特征的飞机探测研究

利用2007～2010年北京地区上空（0～3.5 km）飞机探测的臭氧（O3）及氮氧化物（NO、NO2）等数据资料,分析O3的时空分布特征.结果表明：①O3月平均体积分数随高度变化趋势有较好的一致性,随高度增加,均出现先增大后减小,然后稳定不变的趋势,且高空有一个比较明显的分界线（约1.5 km）.1.5 km以下是O3体积分数垂直梯度变化较大的层次,均存在一个O3体积分数高值区,说明其受近地面人为活动的影响较大;在1.5 km以上,O3体积分数的垂直梯度变化明显减小,此空间处于混合层以上,气团运动受下垫面影响较小,输送作用可能对污染物体积分数的影响更加显著.②O3体积分数变化具有明显的季节特征,春秋季节O3体积分数较低,夏季O3体积分数较高.统计的月份中,只有7～9月之间O3均值变化最不明显,差异未达显著水平（P〉0.05）,其他月份之间均在0.01水平上差异显著.③在夏季一天（白天）当中,每小时O3体积分数垂直廓线与月平均统计的变化趋势一致.低空1.5 km以下O3体积分数的低值出现在上午（09：00～10：00）时段,高值出现在下午（15：00～16：00）时段,同高度内O3体积分数不同时段相差最大约为60×10-9;高空1.5～3.5 km内,O3体积分数相差不大,一般在70×10-9～80×10-9之间波动.④O3体积分数水平区域分布,0～2 km内城区四环O3体积分数较高,周边地区也出现较多明显的高值区,源强汇低造成北京市区周边近地层O3体积分数较高;高空2～4 km内,除了北京城区O3体积分数较高外,城区正北面、东南面（北京-天津方向）、西南面（北京-保定方向）的O3体积分数较高.⑤在0～3.5 km内,O3与NO、NO2和NO2/NO值之间都存在着显著的相关关系,O3与NO、NO2皆为负相关,但与NO2/NO值为正相关.     

基于CALIOP的安徽沿淮地区霾天气溶胶类型及垂直分布特征

利用CALIPSO卫星气溶胶廓线数据、地面观测资料进行统计分析,给出了2012—2013年安徽沿淮地区霾日气溶胶的垂直廓线分布.基于后向轨迹及聚类分析,获得沿淮地区污染的主要来源及传输方向,并进一步利用卫星类型掩码产品(VFM)及EC再分析资料,对不同来源的气溶胶类型、气溶胶垂直分布及导致污染的典型天气形势进行分析.结果表明,沿淮地区消光系数随高度减小,霾日近地面消光系数为0.53km~(-1),约为晴空日的2.5倍.污染性天气主要为本地污染积累(占比为46%),其次为长三角区域污染带及京津冀等地污染传输作用影响.在静稳天气背景下,850 h Pa暖平流形成逆温层易导致沿淮地区本地污染,大陆污染型气溶胶为主要成分,近地面受低压上升气流影响,污染物在垂直方向上略有抬升,聚集高度为0.4~0.8 km.当西太平洋副热带高压5880位势高度等值线西伸北进,长三角区域整层大气均被高压控制,易产生污染沙尘型气溶胶,污染物聚集在近地面且浓度随高度减小.而在冷空气南下早期,850 h Pa冷平流易将京津冀地区污染传输到沿淮地区,气溶胶类型为大陆污染型气溶胶和污染沙尘型气溶胶,在1~2 km处高污染浓度最高,高于近地层.     

塔克拉玛干沙尘活动对下游大气PM10浓度的影响

利用卫星遥感获得的1997~2002年逐日气溶胶指数(AI)分析了塔克拉玛干沙漠地区上空大气沙尘的时空变化特征,以及2001,2002年春季(4~5月)该沙区大气沙尘活动与我国大陆29个主要城市大气PM10含量的相关性.结果表明,该区大气沙尘活动的强弱与中国西北东部(西宁、兰州、银川、西安)大气PM10含量高低存在着显著的正相关(相关系数超过0.7,达到0.001的显著性水平).地面大气环流场的合成分析和线性回归分析发现,该沙漠地区的大气沙尘主要是通过青藏高原东北缘的绕流以及翻越高原东北部柴达木盆地的偏西风输送到西北东部地区,进而影响到当地空气质量的.