冬小麦田O3气孔与非气孔沉降及风险评估

为了深入了解农田生态系统的O_3干沉降过程,并基于O_3通量(尤其是气孔O_3累积通量)指标进行风险评估,利用涡度相关系统对冬小麦田的O_3干沉降过程进行了连续动态观测,初步分析O_3浓度和总O_3通量的变化过程,着重探析气孔O_3沉降和非气孔O_3沉降的变化特征及其与主要气象因子的关系,并基于剂量指标(AOT40)和通量指标(DF_s06)分别推算出冬小麦的产量损失率.结果表明,观测期间(自2016年3月16日至5月30日)日平均O_3浓度(cO_3)为32.9 n L·L-1;白天(08:00~18:00)和夜间平均总O_3通量(F_(O3))分别为-7.6 nmol·(m~2·s)~(-1)和-3.1 nmol·(m~2·s)~(-1),日均F_(O3)为-5.1nmol·(m~2·s)~(-1).逐日平均气孔O_3通量(F_s)的变化范围为0~-5.1 nmol·(m~2·s)~(-1),日均F_s为-1.43 nmol·(m~2·s)~(-1).逐日平均非气孔O_3通量(F_(ns))的变化范围为-1.43~-10.31 nmol·(m~2·s)~(-1),日均F_(ns)为-3.66 nmol·(m~2·s)~(-1).较强的太阳辐射(SR)、较高的温度(T)和适度湿润的条件有利于冬小麦气孔沉降;较强的SR、适度的T和湿润条件是有利于冬小麦非气孔沉降.在整个观测期间,总O_3累积吸收通量(DF_(O3))、气孔O_3累积吸收通量(DF_s)和非气孔O_3累积吸收通量(DF_(ns))分别为31.58、9.99和21.59 mmol·m~(-2),总DF_s和总DF_(ns)分别占总DF_(O3)的32%和68%.通过剂量指标AOT40和通量指标DF_s06响应方程计算出的冬小麦产量损失率分别为11.58%~20.37%和20%~23.56%.     

2022年广东省冬季一次臭氧污染过程的气象成因及潜在源区分析

气象条件是造成臭氧季节变化的重要原因,为了解广东省冬季臭氧污染的气象成因,使用空气质量和气象要素的地面、垂直探测资料和再分析资料,选取了2022年1月3～6日广东省臭氧中度污染过程与2015～2021年秋季(高污染季)进行对比分析.结果表明：(1)污染过程期间超标城市总数为8个,其中1月4日肇庆达中度污染(219μg·m^-3);广东省ρ(O₃-8h)平均值为123μg·m^-3,较历史秋季平均浓度偏高了21%,但臭氧污染影响范围小于历史秋季污染过程.(2)风速偏小、日照时数偏长和局地环流影响下的气流回流效应是此次臭氧污染过程最主要的地面气象条件,气温偏低可能是这次污染过程影响范围偏小的重要原因.(3)垂直探测表明,夜间至早晨的贴地逆温,配合下沉气流偏强、风速偏小,使得上午时段NO₂浓度维持较高水平,进一步促使臭氧浓度增量比非污染时段偏高34.2μg·m^-3,残留层臭氧下传加剧1月4日臭氧污染.(4)气流轨迹分析显示臭氧存在水平输送和高空地面混合,近地面不同高度潜在源区主要集中在广...     

西南地区夏季极端降水的水汽来源分析

西南地区地形复杂,极端降水极易形成山洪并引发地质灾害,1998年夏季西南降水达709.3 mm,超出平均降水约23.9%。经使用水汽追踪模型WAM2layers和ERA-Interim再分析资料等大数据追踪西南降水水汽来源,发现西南夏季降水主要有四个源区,分别是西南季风区、西风带区、本地和东南季风区,1998年夏季分别贡献了330.1 mm、110.0 mm、104.8 mm和65.6 mm水汽,约占所追踪降水的52.2%、17.4%、16.6%和10.4%。西南季风区作为最大源区,贡献了超过一半的降水水汽。增加的降水其水汽主要来自西南季风区、西风带区和本地,比平均分别多贡献80.1 mm、29.3 mm和27.1 mm,合占所增加降水的99.9%;其中又以西南季风区贡献占主导。进一步发现,1998年夏季太平洋副高向西南延伸,并在北孟加拉湾和我国南海形成两个高压中心异常,导致西南季风向我国西南地区的水汽输送异常强劲,从而造成西南地区降水异常增多。     

Seasonal to sub-seasonal variations of the Asian Tropopause Aerosols Layer affected by the deep convection, surface pollutants and precipitation

The Asian Tropopause Aerosols Layer (ATAL) refers to an accumulation of aerosols in the upper troposphere and lower stratosphere during boreal summer over Asia, which has a fundamental impact on the monsoon system and climate change. In this study, we primarily analyze the seasonal to sub-seasonal variations of the ATAL and the factors potentially influencing those variations based on MERRA2 reanalysis. The ability of the reanalysis to reproduce the ATAL is well validated by CALIPSO observations from May to October 2016. The results reveal that the ATAL has a synchronous spatiotemporal pattern with the development and movement of the Asian Summer Monsoon. Significant enhancement of ATAL intensity is found during the prevailing monsoon period of July–August, with two maxima centered over South Asia and the Arabian Peninsula. Owing to the fluctuations of deep convection, the ATAL shows an episodic variation on a timescale of 7–12 days. Attribution analysis indicates that deep convection dominates the variability of the ATAL with a contribution of 62.7%, followed by a contribution of 36.6% from surface pollutants. The impact of precipitation is limited. The ATAL further shows a clear diurnal variation: the peak of ATAL intensity occurs from 17:30 to 23:30 local time (LT), when the deep convection becomes strongest; the minimum ATAL intensity occurs around 8:30 LT owing to the weakened deep convection and photochemical reactions in clouds. The aerosol components of the ATAL show different spatiotemporal patterns and imply that black carbon and organic carbon come mainly from India, whereas sulfate comes mainly from China during the prevailing monsoon period.     

西宁盆地总有机碳同位素记录的～39 Ma亚洲内陆急剧干旱事件

始新世亚洲内陆干旱环境演化(简称干旱化)的研究比较匮乏,驱动机制存在争议。位于青藏高原东北缘的西宁盆地含有连续的始新世地层沉积序列,是研究上述科学问题的理想材料。通过西宁盆地中央西宁东和水湾平行剖面(古地磁年代均为～ 43 Ma — ～ 35 Ma)详细的总有机碳同位素记录,对始新世的干旱生态环境变化进行了研究,结果显示:上述两个平行剖面总有机碳同位素平均值均在～39 Ma发生了急剧的～2.5‰变正(分别从-27.5‰和-28.4‰变正为-25.0‰和-26.0‰),结合盆地内耐旱植物麻黄属和白刺属孢粉的百分含量急剧升高,共同指示该时期的西宁盆地发生了急剧干旱化。副特提斯海退却导致的水汽输送的减少可能是驱动西宁盆地始新世干旱生态环境变化的主要原因,全球长期变冷可能起到了背景叠加作用。     

大气臭氧污染对冬小麦气孔吸收通量的影响机制及其时空格局

近地层臭氧作为一种二次污染物,其不断增加的浓度及其对作物的影响已经成为各国政府和公众关注的焦点.本文以冬小麦为研究对象,基于大田OTC试验,对OTC内气象因子和气孔导度进行连续观测.引进气孔导度模型,并进行本地参数化研究,结合通量模型,研究冬小麦气孔臭氧吸收通量的变化特征,并对江苏省各市冬小麦气孔导度和O_3吸收通量的时空分布进行模拟.结果表明,O_3浓度增加会限制其叶片气孔导度,浓度越高,限制作用越明显;利用修订后的气孔导度模型对冬小麦叶片气孔导度进行模拟,表明模型解释了实测气孔导度90%、77%和83%的变异性.结合通量模型对冬小麦气孔O_3通量进行模拟,则CK(约为53.67 n L·L~(-1))、100 n L·L~(-1)和150 n L·L~(-1)O_3浓度处理下冬小麦在整个O_3熏期的累积吸收通量分别为6.42、12.27和13.90 mmol·m-2;江苏地区冬小麦在其生长季期间O_3浓度呈逐渐增加的趋势,冬小麦平均气孔导度的大小表现为:中期后期前期的时间变化特点,在整个中期时段气孔O_3累积吸收通量最多.     

土壤硝化和反硝化微生物群落及活性对大气CO2浓度和温度升高的响应

硝化和反硝化微生物参与土壤氮循环转化过程,大气CO_2浓度和温度升高可能会影响它们的群落结构和活性.本试验依托稻-麦轮作农田系统气候变化平台研究大气CO_2浓度单独升高(CE)、升温(WA)以及两者同时升高(CW)对麦田土壤硝化和反硝化微生物基因丰度、群落结构和活性的影响.结果表明,在小麦分蘖期,大气CO_2浓度和温度升高对氨氧化细菌(AOB)和反硝化细菌丰度没有影响,而在抽穗和成熟期,CO_2浓度单独升高显著提高了氨氧化古菌(AOA)和反硝化细菌丰度,升温处理对其没有显著影响.通过对T-RFLP数据分析发现,大气CO_2浓度和温度升高对土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了AOA和反硝化细菌多样性.另外,CO_2浓度单独升高处理显著提高了成熟期的土壤硝化速率,不同气候变化处理对反硝化速率没有显著影响.研究表明大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的微生物群落影响存在差异,而且功能微生物对不同气候变化因子处理的响应也各不相同.     

宜昌城区冬季大气污染的气象成因对比分析研究

2016年冬季,宜昌城区空气质量比上年冬季明显改善,通过采用对比分析、相关分析及后向轨迹分析等方法,诊断可能的原因.结果表明,宜昌城区冬季空气污染主要是由于细颗粒物导致,2016年冬季PM2.5、PM10、SO2浓度较2015年冬季明显降低,主要原因包括含硫燃料燃烧明显减少、外源性污染物的输入明显减少、降水清除以及减排措施有力等.后向轨迹分析结果显示,两年冬季污染最严重时段的污染物路径来源不同,2015年冬季最严重的污染过程主要是由于上游北方远距离的外源性污染的快速输入、在本地下沉导致,2016年冬季最严重的污染过程则是由于来自偏南路径近距离的气团叠加本地污染源,在垂直方向累积造成.     

濮阳市秋冬季大气细颗粒物污染特征及来源解析

濮阳市作为京津冀周边地区大气污染传输通道城市之一,秋冬季重污染天气频发,空气污染问题严峻.为了研究濮阳市秋冬季大气细颗粒物污染特征及其主要来源,于2017年10月15日至2018年1月13日在濮阳市3个国控点对PM_(2.5)进行了手工膜采样与化学组分分析,并结合PMF受体模型,开展了细颗粒物来源解析研究.结果表明,濮阳市2017年秋冬季PM_(2.5)平均质量浓度为94. 16μg·m~(-3),濮水河管理处的污染状况最严重,进入采暖季后3站点均表现为重度及严重污染事件频发,轻度污染发生频率降低,重污染发生时NO_2与CO浓度升高明显. PM_(2.5)中的主要组分为水溶性离子(52. 33%)、碳质组分(25. 32%)和地壳元素(0. 08%),NO_3~-的含量高而SO_4~(2-)的浓度水平较低.重污染发生时,PM_(2.5)中水溶性离子、OC、EC和K浓度都出现了明显的升高,而地壳元素浓度降低.采样期间濮阳市的硫氮转化率水平较高,大气氧化性较强,硫氮转化促进了重污染的发生.濮阳市2017年NOx、CO和VOCs排放量较高,来源解析结果表明,濮阳市秋冬季PM_(2.5)主要来源分别为二次无机盐(37%)、工业源(16%)、二次有机气溶胶SOA(14%)、生物质燃烧源(12%)、移动源(9%)、燃煤源(7%)和扬尘源(4%).可见,二次转化在濮阳重污染的形成过程中起到重要作用,要减轻大气细颗粒物污染,需要重点控制工业源、生物质燃烧、移动源和民用散煤燃烧的排放.     

冬小麦旱灾风险评价的指标体系构建及应用——基于2009年北方春旱野外实地考察的认识

2009年2月初,我国北方冬麦区遭受了数十年未遇的严重干旱。基于野外实地考察,判断本次干旱对冬小麦造成的实际影响比气象统计与遥感监测结果要轻,同时因纬度、地貌类型、微地貌和田间管理水平的不同而呈现出明显的区域差异。在此基础上,提出应在已有的旱灾致灾指标（气象干旱）基础上,综合考虑地带性、地貌、水库等孕灾环境指标和田间管理水平等灾害适应指标来构建冬小麦旱灾风险的综合评价指标体系。并以北方冬麦区为例,选取SPI、地貌类型、DEM和水库缓冲区等指标得到的旱灾综合风险等级与实际旱情存在较高的吻合性。研究可为高风险区的冬小麦旱灾风险防范提供理论依据和案例支撑。