Advances in coastal ocean boundary layer detection technology and equipment in China

Accurate and comprehensive knowledge of the atmospheric environment and its evolution within the coastal ocean boundary layer are necessary for understanding the sources, chemical mechanisms, and transport processes of air pollution in land, sea, and atmosphere. We present an overview of coastal ocean boundary layer detection technology and equipment in China and summarize the progress and main achievements in recent years. China has developed a series of coastal ocean boundary layer detection t...     

基于激光雷达观测的珠海近地面与边界层上部臭氧污染成因研究

利用差分吸收臭氧激光雷达、多普勒风廓线激光雷达,研究了2019年11月在广东珠海出现的一次典型臭氧污染过程前后期的时空分布特征,以及水平风向风速及垂直风速对近地面与边界层上部臭氧浓度变化的影响.结果表明：2019年11月13日的臭氧污染以低风速条件下 臭氧局地生成为主;2019年11月14日的臭氧污染以夜间残留悬空臭氧向下输送叠加地面生成为主.入夜后若近地面水平风速较小,则不利于近地面臭氧清除,地面臭氧浓度下降缓慢.若夜间边界层内存在上升气流,则有利于悬空臭氧残留的维持;若日间边界层内出现下沉气流, 则会导致残留悬空臭氧沉降,进而与新生成的臭氧叠加,加剧地面臭氧污染.污染过程中,若水平风速上升,边界层上部臭氧浓度下降不如 低层明显;若水平风速下降,边界层上部臭氧浓度上升响应也较为迟缓.     

Thermodynamic features of the atmospheric boundary layer during the summer monsoon

Characteristic variations in the thermodynamic parameters of the boundary layer at Pune (18°32′N, 73°51′E, 559m a.s.l.) have been studied using the aerological observations collected during the summer monsoon seasons of 1980 and 1981, and the temperature observations from aircraft during the summer monsoons of 1976, 1979–1981. This study showed suppression of the mixed layer, absence of inversion/stable layers and decreased convective instability in the lower layers during the period of active monsoon conditions. The reverse was observed during the periods of weak/break monsoon conditions. Temperature stratification of sub-cloud layer has been classified into four different categories depending on the extent of the mixed layer and the gradient of potential temperature in the overlying stable layer. It was observed that these categories cover all types of weather, conditions which prevailed during the monsoon season. The results are discussed with the possible association of the weather conditions prevailed during the active and break monsoon periods.     

材料深海环境腐蚀试验

从开发海洋和军事应用前景等方面分析了材料深海环境腐蚀性能研究的实际需求和必要性;介绍了深海环境因素的特点——压力大、温度低、氧含量低;综述了美国、苏联、印度、挪威等国进行深海腐蚀试验的情况、试验研究方法。深海腐蚀试验的特点是困难、复杂、危险和昂贵。简述了我国进行深海试验的必要性和前荣。     

向大海要甘泉

随着社会经济的高速发展和人口的急剧增加，21世纪，淡水资源危机已成为仅次于全球气候变暖的世界第二大环境问题。联合国有关文件指出：限水资源短缺给人类生存带来危害。目前全球有10亿人未能用上洁净的水，24亿人缺乏充足的用水卫生设施，每年有500多万人死于同水有关的疾病。到2025年，全球将有35亿人面临水资源短缺，占全球人口的50%。     

北京地区冬季重污染期间的雾层特征

大多数针对北京地区冬季重污染过程的研究侧重于气溶胶,关于该过程中雾的研究较少。利用北京南郊观象台L波段探空和地面气象观测资料,以及MODIS和VISSR卫星数据等,对2013年１月12—15日北京地区重污染期间的雾进行分析,发现4 d中共发生2次辐射雾和2次平流雾,每天的雾在类型、垂直分布、形成过程、层结等方面都完全不同：12日清晨为充分发展的辐射雾,辐射雾的生成和发展使近地层稳定层结转变为近中性;13日清晨为2层相连的高空平流雾,分别来自不同源地,平流雾的到来造成近地层雾的消散,也使低层大气扩散能力有所加强;14日清晨出现辐射雾,其发展仅限于初生阶段,生存时间仅约2 h,期间存在贴地逆温;15日清晨为加深的平流雾,较前1天夜间的平流雾,雾顶高度抬升约500 m。鉴于北京地区冬季重污染过程中,雾在形成过程、垂直结构和层结影响等方面呈现出的复杂和多变的状况,针对重污染期间雾层的研究,以及其在垂直扩散和辐射等方面的效应研究都有待加强。

     

Atmospheric mercury over the marine boundary layer observed during the third China Arctic Research Expedition

TGM measurements on board ships have proved to provide valuable complementary information to measurements by a ground based monitoring network. During the third China Arctic Research Expedition (from July 11 to September 24, 2008), TGM concentrations over the marine boundary layer along the cruise path were in-situ measured using an automatic mercury vapor analyzer. Here we firstly reported the results in Japan Sea, North Western Pacific Ocean and Bering Sea, where there are rare reports. The value ranged between 0.30 and 6.02 ng/m³ with an average of (1.52 ± 0.68) ng/m³, being slightly lower than the background value of Northern Hemisphere (1.7 ng/m³). Notably TGM showed considerably spatial and temporal variation. Geographically, the average value of TGM in Bering Sea was higher than those observed in Japan Sea and North Western Pacific Ocean. In the north of Japan Sea TGM levels were found to be lower than 0.5 ng/m³ during forward cruise and displayed obviously diurnal cycle, indicating potential oxidation of gaseous mercury in the atmosphere. The pronounced episode was recorded as well. Enhanced levels of TGM were observed in the coastal regions of southern Japan Sea during backward cruise due primarily to air masses transported from the adjacent mainland reflecting the contribution from anthropogenic sources. When ship returned back and passed through Kamchatka Peninsula TGM increased by the potential contamination from volcano emissions.     

Observations and numerical simulation of the evolution of the tropical planetary boundary layer during total solar eclipses

Two convective boundary layer experiments were concluded in the tropics during total solar eclipses, one at Raichur, India on 16 February 1980 and the other at Tanjung Kodok, Java, Indonesia on 11 June 1983. Period of totality was about 3 min at Raichur and 5 min at Java. With the partial phase of the eclipse extending over a combined period of about 2-h before and after totality, there was sufficient time in these experiments for the atmospheric boundary layer to react to changes in solar radiation. Results from the Indian experiment indicated significant changes in the atmospheric stability during the eclipse with slightly stable conditions present after the second contact. Java observations showed similar results but with smaller effects. Changes in stability also caused changes in turbulence structure. In this paper, we present the observations made during these two experiments, as well as the results of numerical simulations using a one-dimensional, second-order closure PBL model. In terms of location, the Raichur site with approximately homogeneous conditions was better suited for the model simulations than Tanjung Kodok, which was located about 1 km downwind from the ocean.     

海洋排放二甲基硫通量的研究进展

综述国内外二甲基硫（DMS）海气通量的研究进展，总结了DMS海气通量的各种估算方法。重点讨论滞膜模型及其传输速率常数的确定，进而分析DMS海气通量估算中存在的不确定性。     

新冠肺炎疫情期间天津市重污染天气的边界层特征

为探讨新冠肺炎疫情期间天津市重污染天气成因,利用环境监测、气象常规观测及255 m气象塔梯度观测,结合WRF-Chem模式研究了天津市2020年2月9—13日新冠肺炎疫情期间重污染过程来源及边界层特征。结果表明：水平和垂直扩散条件变差、地面弱气压场和暖湿明显为此次重污染天气的主要特征;重污染天气过程外来源的区域输送率达54.6%;稳定类层结（E类和F类）占比高达67.5%,较为稳定的大气造成大气扩散条件变差,是污染发生的重要气象条件;污染过程逆温率达50.0%,垂直温差、逆温厚度、逆温强度与PM_2.5浓度相关性分别为0.99、0.90和0.56,逆温层的存在是污染过程维持的主要因素。

     

生活在土地上的人们:20世纪全球人口和耕地的变化

本研究评述了20世纪全球耕地分布发生的主要变化.在20世纪,耕地基数大幅度减小,人均耕地从1900年的0.75hm2/人下降到1990年的0.35 hm2/人.     

1961—2010年广西气温变化对全球变暖的响应

利用广西88 个气象站1961—2010 年的年平均气温和年极端最高、最低气温数据,运用GIS 技术、气候倾向率以及Mann-Kendall 突变检验方法对广西近50 a 气温的时空变化特征及突变特征进行分析。结果表明:在全球变暖影响下, 近50 a 广西全区年平均气温和年极端最高、最低气温总体上均呈上升趋势,其中年平均气温和年极端最低气温的气候倾向率均达到了极显著水平;年平均气温和年极端最高气温的突变时间分别为2001 年和2003 年,均比极端最低气温(1984 年) 晚了近20 a 左右;年极端最高和最低气温存在非对称变化。时空分布图表明,区域平均值忽略了研究区域内的差异,尽管近50 a 来广西气温区域平均值的总体变化呈上升趋势,但不同时期各地区间气温变化的趋势和幅度各有差异。     

2013年成都财富论坛期间空气质量状况分析研究

利用2013年5月20日-6月20日成都市区7个环境质量监测站点可吸入颗粒物(PM₁₀)、细颗粒物(PM_2.5)、SO₂、NO₂、CO和臭氧的实测资料及地面气象观测资料,对成都举办财富全球论坛期间及前后的空气质量变化特征和成因进行分析.结果表明,由于市政府采取交通管制措施,使机动车尾气排放的NO₂浓度与财富论坛前后相比降幅达27.2%;财富论坛期间臭氧前体物质浓度的降低,使地面臭氧日均浓度在相同太阳日辐射值下与财富论坛前后相比较低;对城区扬尘控制和周边重污染企业限产停产,分别对PM₁₀和SO₂的排放起到了明显的削减作用;后向轨迹分析表明市区SO₂浓度累积与来自东南部低空的气团有关.当相对湿度小于60%时颗粒物容易吸湿增长,而当相对湿度大于60%时降雨概率增大,颗粒物容易被清除.综合分析,成都市区财富论坛期间空气质量改善是政府减排举措的有效实施和较好的气象条件共同作用的结果.     

全球除尘领域研究趋势分析(1995-2014)

对SCI数据库中1995-2014年发表的以除尘为主题的9 041篇文献进行了计量分析,包括成长趋势、期刊分布、国家分布、国际合作和关键词分析,从一个重要侧面反映全球除尘领域的研究趋势。结果表明:近20年来除尘领域研究发展迅速,文献数量快速稳定增长,9 041篇文献出版在1 990种不同的期刊上;此外,除尘领域研究国际化趋势明显,研究区域主要位于北美、西欧、东亚和南亚,其中美国的综合研究实力最强,各国间形成了一个美国为中心的合作关系网;通过作者关键词分析,源解析以及有关细颗粒物的研究是近期的研究焦点,而含重金属粉尘的去除一直都是这20年来研究的热点。     

SeaWiFS资料水色辐射模式验证的研究

从１９９４ 年～１９９７ 年，作者对杭州湾与长江口海区、台湾至吕宋以东海区和渤海海区，进行了多次光谱测量和同步取样试验，将试验所得资料经计算机处理，确定了三种验证区域各种水色要素与遥感光谱值之间的关系，提出适用于我国验证区域各种水色的验证模式。其各水色模式验证偏差均小于２０％ ，并适用于我国海域ＳｅａＷｉＦＳ水色遥感应用。     

一次冷锋过程中我国区域空气污染边界层特征

利用常规地面气象和探空资料、ERA-interim再分析资料、以及全国PM_2.5浓度数据,针对2015年3月7~11日一次冷空气南下的锋面天气过程中,我国华北、华东地区出现的大范围空气污染,开展了高空各层天气形势分析,以及本次过程中污染区域由北至南6个城市（北京、章丘、郑州、南阳、武汉、长沙）边界层气象要素的垂直结构及其时空演变特征的研究.结果表明：在污染前期（3月7~8日）中高纬度500hPa平直的纬向环流和地面均压场,为污染天气的发生和维持以及空气污染物的集聚提供了有利的环流场.污染中期（3月8~10日）冷空气南下,地面冷高压向华东地区移动,重污染区域随冷高压前部的弱低压场或均压场由北向南移动.伴随着天气系统移动,六个地面观测站的边界层特征在时空上表现出相似性,由北向南各站在污染期间先后出现多层逆温,风速较小,逆温层下相对湿度较大.此次多层逆温的形成是由于夜间近地面辐射冷却、冷锋移动过程中产生的锋面逆温以及边界层以上的下沉运动造成的.本研究揭示了在天气系统移动中,位于天气系统相同部位站点的边界层结构具有共同的特征,及其与空气污染的关系.     

一次冷锋过程中我国区域空气污染边界层特征

利用常规地面气象和探空资料、ERA-interim再分析资料、以及全国PM_2.5浓度数据,针对2015年3月7~11日一次冷空气南下的锋面天气过程中,我国华北、华东地区出现的大范围空气污染,开展了高空各层天气形势分析,以及本次过程中污染区域由北至南6个城市（北京、章丘、郑州、南阳、武汉、长沙）边界层气象要素的垂直结构及其时空演变特征的研究.结果表明：在污染前期（3月7~8日）中高纬度500hPa平直的纬向环流和地面均压场,为污染天气的发生和维持以及空气污染物的集聚提供了有利的环流场.污染中期（3月8~10日）冷空气南下,地面冷高压向华东地区移动,重污染区域随冷高压前部的弱低压场或均压场由北向南移动.伴随着天气系统移动,六个地面观测站的边界层特征在时空上表现出相似性,由北向南各站在污染期间先后出现多层逆温,风速较小,逆温层下相对湿度较大.此次多层逆温的形成是由于夜间近地面辐射冷却、冷锋移动过程中产生的锋面逆温以及边界层以上的下沉运动造成的.本研究揭示了在天气系统移动中,位于天气系统相同部位站点的边界层结构具有共同的特征,及其与空气污染的关系.     

海洋水色遥感大气校正算法研究进展

本文针对Ⅱ类水体的光谱特性和海洋现象的特点,综述了Ⅰ类水体及近岸Ⅱ类水体的主要大气校正算法,并介绍了各种算法的适应范围和优缺点.通过对水色卫星传感器的技术发展现状的介绍,详细整理了目前主要卫星的大气校正算法,概述了Ⅱ类水体水色反演算法的研究现状和发展方向.并根据我国近海的水体特点提出了水色遥感研究需要解决的关键问题.