中国近15年气溶胶光学厚度时空分布特征

利用MODIS 04_L2气溶胶日产品统计其月度、季度及年度均值数据,研究中国大陆地区近15a气溶胶光学厚度（AOD）空间分布状况;通过Spearman秩相关检验法,探讨中国大陆地区近15a的AOD年均值与季均值的逐年变化趋势.结果表明：在空间分布上,我国AOD多年均值高值中心主要位于四川盆地、南疆盆地、华中地区、长江三角洲、华北平原、关中平原,珠江三角洲地区也有小范围的高值区;低值中心主要位于川西和藏东南、内蒙和冀北交界以及河套地区.在逐年变化趋势上,西北地区AOD值主要呈下降趋势,其中川西和藏东南、陕甘宁交界呈显著下降趋势;东部地区AOD值主要呈现上升趋势,且华中地区、长江三角洲、华北平原以及关中平原呈显著上升趋势;在全国范围内AOD年均值整体呈现上升趋势,但趋势不显著;AOD值随季节变化较显著,具体表现为春夏较高、秋冬较低;AOD高值区以及呈上升趋势的地区基本都处在胡焕庸线东南,表明人类活动对AOD值影响比较显著.     

中国突发水污染事件时空分布特征

收集我国2006~2016年间874起突发水污染事件数据,采用统计分析的方法,探讨中国近11年来突发水污染事件时空分布特征.结果表明：2006年事件频数最高（108次）,2007年水污染事故数骤减（62次）,此后至2016年,突发水污染事件频数大体上和GDP呈正相关上升趋势;事故频发期为3~9月,即春季和夏季为污染事件的高发季节;突发水污染事件空间分布分异较明显,华东、西南和华南三大地区事件频数占全国总频数的69.2%,事故发生地主要集中在重庆、广东、浙江和福建等省市;长江流域、珠江流域和浙闽片河流污染事件数量较为密集,占总数的74.4%;从2006、2011到2016年,环境污染事件的频发区域有着从北向南扩散转移的趋势,长江三角洲、珠江三角洲和鄂渝地区事件频数较高;省级行政区的突发水污染事件的发生次数与人口、交通事故数、工业企业数和工业废水排放量等因子呈显著正相关关系,与单位工业企业数产出下的环保机构数、环保系统人员数和人大政协环境提案数呈负相关关系.     

黄海、东海颗粒有机碳的时空分布特征

分析研究了2007年秋季黄海、东海海域颗粒有机碳(POC)的时空分布情况,结果表明:POC的浓度为7.25～766.00μg/L,平均浓度为(97.37±86.35)μg/L,其平面分布呈现近岸高、远岸低的特征,近岸POC的等值线与海岸线平行;垂直分布呈现除底层外随着深度增加逐渐降低的趋势。海水中POC浓度与浊度呈显著正相关,而与叶绿素a无显著相关关系,这表明POC主要来自于陆源输入。对不同海区POC的垂直分布和周日变化的研究结果表明,黄海区由于水深较浅,POC的垂直分布比较均匀,POC周日分布除了受到生物周日活动的影响外还受到潮汐作用的影响。长江口附近海区悬浮颗粒物浓度大小是POC浓度和分布的主要控制因素,垂直分布上表现出表层低底层高的特征。东海陆架区POC的垂直分布和周日变化均受到生物活动和水文条件等因素的共同作用,受黑潮影响的海域POC的浓度都相对较低。     

基于卫星遥感中国甲醛的时空分布及影响因子

基于OMIHCHO数据日产品,对2016年全国甲醛柱浓度数据进行了提取分析,并结合全国各省市温度、降雨量、植被覆盖度、人类活动等数据,在空间上与甲醛柱浓度做了相关性分析.结果表明：我国甲醛柱浓度空间分布极不平衡,呈现出东部及东南部地区甲醛柱浓度值普遍较高,而我国的西部及西北部地区表现出较低值;甲醛柱浓度月均值最低为8.31×10¹⁵molec/cm²,出现在10月份,最高为11.87×10¹⁵molec/cm²,出现在6月份,如果按照季节划分甲醛柱浓度均值,夏季 > 春季 > 冬季 > 秋季;从气象因子与甲醛柱浓度相关性分析结果来看,温度与甲醛柱浓度之间的相关性更为密切,但表现出空间上的差异性,此外,雨水对甲醛有一定的消除作用,但也在空间上有差异;由植被与甲醛柱浓度相关性结果来看,植被主要对东部及东南部地区甲醛柱浓度影响作用明显.甲醛柱浓度与各省市的地区生产总值、各产业增加值、机动车保有量的变化也存在着明显的相关性,而各产业增加值中工业与其相关性最高,说明工业排放和汽车尾气也是甲醛的主要来源.     

东海浮游多毛类的时空分布

根据1997~2000年东海23°30′~33°00′N、118°30′~128°00′E海域4个季节海洋调查资料,探讨了东海浮游多毛类数量变化、相应的动力学过程及与渔场的关系。结果表明:浮游多毛类秋季平均丰度为23.68×10-2/m3,夏季8.59×10-2/m3,冬季5.80×10-2/m3,春季最低(1.20×10-2/m3);温度在多毛类丰度的季节变化中起主要作用,盐度次之。除了秋季,其他季节多毛类丰度平面分布较为均匀。多毛类的数量波动,与东海暖流势力消长和沿岸水有密切的联系,也同暖流势力从夏季到秋季维持一段时间有密切关系。     

1961-2010年我国冬小麦可种植区变化特征

冬小麦是我国的主要粮食作物之一,在我国粮食生产和粮食安全方面占有重要地位。论文以全国553个气象台站1961-2010年的基本气象资料为基础,根据温度垂直递减规律,将气象站点的最低温度数据处理到海平面水平,而后利用ArcGIS软件,对海平面水平的最低温度数据进行空间插值,得到海平面水平的最低温度空间分布图;再利用全国的DEM数据将插值后的温度数据还原到相应的海拔高度,得到当地的最低温度空间分布图。参考崔读昌提出的我国内地冬小麦种植北界条件,并综合北疆有积雪覆盖区冬小麦安全越冬的判定条件,计算得到全国1961-2010年内不同年代际的冬小麦可种植区概率。利用不同年代际冬小麦可种植区概率分布图,从空间的角度分析了这50 a冬小麦可种植区的扩张状况、可种植概率的变化情况等,为我国的冬小麦种植区的选择提供参考。     

Spatial variations in CO2 fluxes in a subtropical coastal reservoir of Southeast China were related to urbanization and land-use types

Carbon dioxide (CO2) emissions from aquatic ecosystems are important components of the global carbon cycle, yet the CO2 emissions from coastal reservoirs, especially in developing countries where urbanization and rapid land use change occur, are still poorly understood. In this study, the spatiotemporal variations in CO2 concentrations and fluxes were investigated in Wenwusha Reservoir located in the southeast coast of China. Overall, the mean CO2 concentration and flux across the whole reservoir were 41.85 ± 2.03 µmol/L and 2.87 ± 0.29 mmol/m2/h, respectively, and the reservoir was a consistent net CO2 source over the entire year. The land use types and urbanization levels in the reservoir catchment significantly affected the input of exogenous carbon to water. The mean CO2 flux was much higher from waters adjacent to the urban land (5.05 ± 0.87 mmol/m2/hr) than other land use types. Sites with larger input of exogenous substance via sewage discharge and upstream runoff were often the hotspots of CO2 emission in the reservoir. Our results suggested that urbanization process, agricultural activities, and large input of exogenous carbon could result in large spatial heterogeneity of CO2 emissions and alter the CO2 biogeochemical cycling in coastal reservoirs. Further studies should characterize the diurnal variations, microbial mechanisms, and impact of meteorological conditions on reservoir CO2 emissions to expand our understanding of the carbon cycle in aquatic ecosystems.     

东北平原西部沙地的气候变异与土地荒漠化

东北平原西部沙地位于欧亚大陆中纬度巨型沙带的东部边缘 ,为我国荒漠化土地的东缘。随着经济的发展 ,生态环境遭到严重破坏 ,荒漠化景观日益明显 ,前景令人堪忧。气候因素是荒漠化发展的一个基本因素 ,东北平原西部沙地是我国北方气候条件最好的沙区 ,但目前对于区域荒漠化驱动因子的气候因素影响方面的研究未开展系统的工作。论文系统分析了东北平原西部沙地影响荒漠化的现代气候因素特点 ,探讨了在较好气候条件下气候变异、人类活动与荒漠化之间的关系 ,并根据气候发展趋势预测了未来在自然因素作用下沙地的可能发展趋势。     

东北地区近50年来霾天气气候特征

利用东北地区194个地面气象观测站的1961~2013年观测资料,对东北地区霾日及不同等级霾日的空间分布特征和时间演变规律进行分析.结果表明:东北地区霾日空间分布差异显著,辽宁中部和黑龙江中北部霾日相对较多,年平均霾日超过50d,吉林西部地区霾日最少,年平均霾日不超过2d,不同等级的霾日日数空间分布与总霾日日数基本一致;东北地区霾日主要集中在冬季,占全年霾日57.9%,秋季次之,春季最少;1961~2103年东北地区平均霾日呈显著增加趋势(2.9d/10a),其中1981~2000年时段增加最为显著,轻微霾日、轻度霾日、中度霾日和重度霾日均呈增加趋势,但轻度霾日、中度霾日和重度霾日21世纪以来较80年代略有减少.     

1961-2006年东北地区农业气候资源变化特征

应用1961-2006年中国东北三省72个气象台站的气象资料,统计分析了东北三省稳定农耕期、生长期及积温、降水量、日照时数农业气候资源的变化特征,结果表明:研究期间,东北三省平均农耕期、生长期分别延长了2.4 d·10 a^-1、2.3 d·10 a^-1;经Mann-Kendall检验,农耕期长度、生长期长度分别在1988年、1992年发生突变。46 a东北三省积温表现为一致的增多趋势,降水量、日照时数呈减少趋势。分析比较突变年前后两个时段的农业气候资源变化,农耕期、生长期平均积温高值区向东、向北扩展;农耕期降水量高值区、低值区面积萎缩,中值区向东南方向扩张,生长期降水量中高值区面积减少;农耕期平均日照时数呈现高值区、低值区面积减少,而生长期日照时数呈现高值区、低值区面积增大的特点。     

Observation of chemical components of PM2.5 and secondary inorganic aerosol formation during haze and sandy haze days in Zhengzhou, China

Mineral dust particles play an important role in the formation of secondary inorganic aerosols, which largely contribute to haze pollution in China.During this study, a haze episode(haze days) and a typical haze process mixed with sandstorm(sandy haze days)were observed in Zhengzhou with a series of high-time-resolution monitoring instruments from November 22 to December 8, 2018.Concentrations of PM_(10) and crustal elements clearly increased in the sandy haze days.Concentrations of gaseous pollutants, metallic elements emitted from anthropogenic sources, nitrate, and ammonium during sandy haze days were slightly lower than those during the haze days but still obviously higher than those during the non-haze days.The sulfate concentrations, the sulfate fractions in PM_(2.5),and the sulfur oxidation ratios significantly increased in the sandy haze days.Heterogeneous reactions dominated the conversion of SO_2 during the haze and sandy haze days.Enhanced SO_2 conversion during the sandy haze days may be attributed to the high concentrations of transition metal ions from the sandstorm when the values of relative humidity(RH) were in 30%–70%, and high O_3 at certain time points.Gas-phase NO_2 oxidation reactions were the main pathways for nitrate formation.In the sandy haze days,higher nitrogen oxidation ratio(NOR) at daytime may be associated with higher RH and lower temperature than those in the haze days, which facilitate the gas-to-particle partitioning of nitrate; higher NOR values at night may be attributed to the higher O_3 concentrations, which promoted the formation of N_2O_5.     

华北地区颗粒物浓度时空分布特征及其因素

利用2017年华北地区各地级及以上城市空气质量浓度等有关数据,对该区域内的颗粒物浓度时空分布特征进行研究,在此基础上进一步利用空间自相关分析方法对该区域内的颗粒物浓度的空间聚集特征进行定量描述,并利用空间计量模型分析了影响华北地区城市颗粒物浓度的因素。结果表明：整体上,华北地区PM_2.5和PM₁₀的污染日出现的平均频率分别为17.25%和14.23%,需重点关注细颗粒物造成的污染。在时间分布上,各省市的颗粒物月均浓度存在“U”型变化,呈现出冬季>秋季≈春季>夏季的规律。在空间分布上,各地级市颗粒物年均浓度具有明显的空间聚集特性,高聚集主要出现在河北南部,低聚集主要出现在内蒙古。空间计量模型表明,风速、降雨量和人均GDP对华北地区城市的PM_2.5和PM₁₀年均浓度均具有显著的负向影响,而第二产业占比、煤炭使用量和机动车保有量均对颗粒物浓度有正向影响,其中煤炭消耗量的影响最大,其次是机动车保有量。上述研究结果可为制定华北地区大气污染控制提供有效的措施和科学依据。     

Characteristics and formation mechanism of regional haze episodes in the Pearl River Delta of China

To investigate the characteristics and the specific mechanism of continuous haze,comprehensive measurements were conducted from 15 October to 19 November in the Atmospheric Environment Monitoring Super-Station in Heshan of Guangdong province.Five haze episodes occurred in October and November 2014 in the Pearl River Delta(PRD)region. The meteorological parameters, gas data, chemical compositions, and optical parameters of the aerosols were obtained. Among these events, the second haze episode,with the highest concentration of PM2.5 of 187.51 μg/m~3, was the most severe. NO~3-was always higher than SO_4~(2-), which indicated that motor vehicles played an important role in the haze, even though the oxidation rate from SO_2 to SO_4~(2-)was faster than that of NOXto NO_3~-. The difference between the hourly averages of Na+and K+during the haze episode and clean days was small, implying that straw combustion and sea salt had no significant effect on the occurrence of haze, and the backward trajectories of the air masses also conformed with this result. The air pollutants were difficult to disperse because of the significant decrease in the planetary boundary layer(PBL) height. Relative humidity played a crucial role in the formation of haze by leading to hygroscopic growth of the diameter of aerosols.     

近50年华中地区霾污染的特征

基于1962~2011年霾日观测资料,使用线性回归、聚类分析及相关分析等统计方法分析了近50年华中地区霾污染的时空变化特征及其成因.结果表明,华中地区的霾高发中心位于河南中北部、湖北中西部和湖南中部人口集中的气溶胶浓度高值区,其中霾日数最多的站点为河南新乡,年均达到79.1d.霾的季节性变化表现为冬季霾日数最多,夏季最少,霾污染是典型的冬季大气环境事件.但随着近年春夏秋三季霾日的增加,华中地区霾污染的季节性差异减小.城市地区是华中霾污染严重的区域.近50年污染地区霾发生频率增多,而相对清洁地区霾污染发生频率减少.华中地区大气环境呈现出两极分化的变化特征.近50年来华中地区霾日增加受人为污染物排放加强和东亚季风减弱的共同影响.     

我国西南地区吸收性气溶胶时空分布

利用2006～2017年的MERRA-2再分析数据、CALIPSO卫星反演数据以及欧洲中心(ECMWF)提供的ERA5再分析资料研究了西南地区吸收性气溶胶的时间变化趋势及空间分布特征.结果表明2006～2017年吸收性气溶胶四川盆地与云南南部整体呈下降趋势,同时存在季节性差异.CALIPSO反演的烟尘气溶胶(主要由强吸...     

Impacts of meteorology and precursor emission change on O3 variation in Tianjin, China from 2015 to 2021

Deterioration of surface ozone (O₃) pollution in Northern China over the past few years received much attention. For many cities, it is still under debate whether the trend of surface O₃ variation is driven by meteorology or the change in precursors emissions. In this work, a time series decomposition method (Seasonal-Trend decomposition procedure based on Loess (STL)) and random forest (RF) algorithm were utilized to quantify the meteorological impacts on the recorded O₃ trend and identify the key meteorological factors affecting O₃ pollution in Tianjin, the biggest coastal port city in Northern China. After “removing” the meteorological fluctuations from the observed O₃ time series, we found that variation of O₃ in Tianjin was largely driven by the changes in precursors emissions. The meteorology was unfavorable for O₃ pollution in period of 2015-2016, and turned out to be favorable during 2017-2021. Specifically, meteorology contributed 9.3 µg/m³ O₃ (13%) in 2019, together with the increase in precursors emissions, making 2019 to be the worst year of O₃ pollution since 2015. Since then, the favorable effects of meteorology on O₃ pollution tended to be weaker. Temperature was the most important factor affecting O₃ level, followed by air humidity in O₃ pollution season. In the midday of summer days, O₃ pollution frequently exceeded the standard level (>160 µg/m³) at a combined condition with relative humidity in 40%-50% and temperature > 31°C. Both the temperature and the dryness of the atmosphere need to be subtly considered for summer O₃ forecasting.     

2016年中国城市臭氧浓度的时空变化规律

随着城市化进程的加快和机动车保有量的急剧增加,导致我国很多地区臭氧（O₃）前体物（挥发性有机物和氮氧化物）排放量显著增加,臭氧污染现象日益突出.臭氧污染对人体健康、植被生长、生态环境等具有重要影响,已成为学术界研究的热点.为揭示全国尺度近地面臭氧的时空变化规律,本文基于2016年中国364个城市的监测数据分析了中国城市O₃浓度的时空变化特征,并采用Global Moran''s I和Getis-Ord G_i^*指数,揭示了2016年中国城市O₃污染的空间集聚和冷热点区域的时空特征.结果表明,在全国尺度上,2016年中国城市年均O₃浓度为100.2 μg·m^-3,北方城市和南方城市O₃浓度分别具有显著的倒"V"和"M"型月变化规律,且呈现夏季高、春秋季居中、冬季最低的特征;中国城市O₃浓度具有显著的空间分异规律,中部和东部是O₃污染的高发区,西部地区和黑龙江省的O₃污染处于较低水平;中国城市O₃浓度具有显著的集聚性特征,且呈现1-5月由南向北而6-12月由北向南扩展的年周期循环特征,热点地区主要集中在华北、华中和华东地区.     

1960~2012年长江三角洲地区雾日与霾日的气候特征及其影响因素

利用1960~2012年长江三角洲地区气象观测资料,对长江三角洲区域雾和霾的时空分布及其影响因素进行了分析.结果表明:长江三角洲地区雾、霾分布不均匀,雾日大值区主要分布在江苏省盐城中部沿海地区、安徽省黄山地区、浙江东部沿海地区,霾日大值区主要分布在以南京、杭州、合肥、衢州为中心的周边城市.时间变化上,城市化水平高的大城市年雾日数在20世纪80年代之前呈增加趋势,之后呈减少趋势;城市化水平低的小城市年雾日数也呈先升后降的趋势,但下降时间滞后于大城市.大城市雾日月平均分布冬季最多,春秋季次之,夏季最少,小城市雾日月平均分布呈双峰型特征,即春季和冬季较多.大城市和小城市年平均霾日数一直呈增加趋势且20世纪90年代之后差距变大.区域气候变化和城市化导致的温度上升,空气污染加剧导致的气溶胶增加,是造成长江三角洲雾日、霾日不同变化特征的原因,但它们之间的相互作用效应复杂,值得深入研究.     

中国XCO2时空分布与影响因素分析

结合OCO-2卫星观测的CO₂柱浓度混合比数据（XCO₂）,研究2014~2018年间中国CO₂的时空分布及季节波动,并对影响XCO₂分布的因素进行相关分析.结果表明,XCO₂在研究时段内以2.56×10^-6/a的速度增长;年均季节波动为3.26×10^-6.在2014~2018年间观测到中国植被呈显著的上升趋势,尤其是在西北和东南沿海地区.植被活动是影响XCO₂季节变化的重要因素,在东北地区观测到XCO₂与归一化植被指数（NDVI）呈显著负相关（r=-0.58）.人为排放是影响XCO₂空间分布的重要因素,二者具有空间分布一致性（r=0.397,P<0.05）,尤其是在人为排放较强（>10³t）的区域,人为排放量与XCO₂的相关性更强（r=0.714）.最后分区域统计人口、电力消耗和路网密度等社会经济因素对XCO₂的影响,相关性分析的结果分别为0.78,0.69和0.34,证明中国XCO₂分布与社会经济因素的相关性.     

冬季黄东海颗粒有机碳的时空分布特征

根据2007年1～2月对黄东海大面调查的资料,分析研究了黄东海颗粒有机碳(POC)的时空分布特征。结果表明,冬季黄东海POC的浓度范围是2.49～1 658.96μg/L,平均浓度为125.88μg/L。在垂直方向上,POC由上而下随着水深的增加浓度逐渐降低,到底层后浓度又升高。在平面分布上,POC整体上呈现西部近岸浓度较高、东部离岸浓度较低的特点;POC的高值区集中在浙江近岸海区,特别是浙江舟山群岛南部近海,POC浓度非常高,这是受陆源输入和沉积物再悬浮的共同作用。在周日变化上,受潮汐作用和海区生物活动的影响,东海陆架中部海域除底层以外,其它各层POC在午后、傍晚、凌晨出现浓度的高峰值,而西南海域,除了底层外,其它各层均表现出全日周期变化。