2006~2015年中国华北地区气溶胶的垂直分布特征

为研究高污染地区气溶胶形成机理提供理论依据,利用CALIPSO卫星提供的Level 2Profile和Level 2VFM产品,分析了华北地区2006～2015年532nm总后向散射系数,退偏振比,色比及不同类型气溶胶的时空变化特征,并结合地基观测资料,探讨了不同能见度下华北地区气溶胶垂直分布特征.结果表明：华北地区气溶胶粒子532nm总后向散射系数,退偏振比和色比范围依次为0.5×10^-3～8.0×10^-3km^-1sr^-1,0.14～0.3和0.6～2.0,且具有显著的季节和高度变化特征;能见度<5km时粒子散射能力最强,非球形最弱,粒径最小,对应的最大532nm总后向散射系数,最小退偏振比和最小色比依次为0.012km^-1sr^-1,0.092和0.856,能见度>10km时相反;污染沙尘,沙漠沙尘,污染大陆气溶胶和洁净海洋气溶胶集中在0～2km,出现的频率依次为13.81%,8.48%,5.45%和1.22%.     

西沙永兴岛大气降水化学特征及来源分析

于2013年对南海西沙永兴岛雨水进行采集,分析了其主要阴阳离子,利用PMF模型对不同离子组成的来源进行解析并运用TrajStat软件模拟后向气团轨迹污染物来源区域的分析.结果表明,永兴岛降水离子浓度顺序为：Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、K⁺.Na⁺和Cl^-是降水中主要的阴阳离子,表现出海洋性降水的特征.SO₄^2-、Mg²⁺、K⁺主要来源于海水,但SO₄^2-也受化石燃料燃烧等影响,而K⁺可能受生物质燃烧的影响.Ca²⁺主要来源于土壤,少数来源于其他影响.NO₃^-主要来源于化石燃料燃烧释放,而NH₄⁺有多种来源,包括内陆人为活动的排放和海洋本身有机物降解过程释放的影响.根据Redfield比,可以初步计算出降水中NO₃^-和NH₄⁺对南海新生产力的贡献约为4.8%~13.5%.后向气团轨迹表明,永兴岛降水的离子来源区域相对复杂,包括我国东北地区、南方区域,以及马来西亚等国家、地区的影响,或者来源于南海局地的影响.     

夏季东海生源硫的分布、通量及其对非海盐硫酸盐的贡献

对2012年6月东海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）和二甲亚砜（DMSO）的浓度分布特征及其影响因素进行了研究,并估算了DMS的海-气通量及其对大气气溶胶中非海盐硫酸盐（nss-SO₄^2-）的贡献率.结果表明,DMS、溶解态DMSP（DMSPd）、颗粒态DMSP（DMSPp）、溶解态DMSO（DMSOd）和颗粒态DMSO（DMSOp）的浓度平均值±标准偏差为（5.71±5.23）,（5.94±3.68）,（23.84±14.15）,（9.14±10.52）和（11.01±5.81）nmol/L.DMS、DMSP和DMSOp浓度均在28oN~29oN,122°E~123.5°E海域呈现高值中心,沿中心向外扩散降低,并且与叶绿素a（Chl-a）的分布趋势基本一致.除DMSOd外,3种二甲基硫化物与Chl-a表现出显著的相关性,表明浮游植物生物量是影响东海生源有机硫化物生产分布的关键因素.此外,夏季东海DMS海-气通量介于（0.93~101.02）μmol/（m²·d）,平均值±标准偏差为（18.13±21.42）μmol/（m²·d）.夏季东海生源硫释放对nss-SO₄^2-的贡献率仅为2.2%,表明人为排放是东海大气气溶胶中nss-SO₄^2-的主要来源.     

Is there an inverted U-shaped curve? Empirical analysis of the Environmental Kuznets Curve in agrochemicals

As the largest contributor to water impairment, agriculture-related pollution has attracted the attention of scientists as well as policy makers, and quantitative information is being sought to focus and advance the policy debate. This study applies the panel unit root, heterogeneous panel cointegration, and panel-based dynamic ordinary least squares to investigate the Environmental Kuznets Curve on environmental issues resulting from use of agricultural synthetic fertilizer, pesticide, and film for 31 provincial economies in mainland China from 1989 to 2009. The empirical results indicate a positive long-run co-integrated relationship between the environmental index and real GDP per capita. This relationship takes on the inverted U-shaped Environmental Kuznets Curve, and the value of the turning point is approximately 10,000–13,000, 85,000–89,000 and over 160,000 CNY, for synthetic fertilizer nitrogen indicator, fertilizer phosphorus indicator and pesticide indicator, respectively. At present, China is subject to tremendous environmental pressure and should assign more importance to special agriculture-related environmental issues.     

Improving simulations of sulfate aerosols during winter haze over Northern China: the impacts of heterogeneous oxidation by NO2

Incorporating the missing heterogeneous oxidation of S(IV) by NO₂ into the WRF-Chem model. Sulfate production is not sensitive to increase in SO₂ emission. The newly added reaction reproduces sulfate concentrations well during winter haze. We implemented the online coupled WRF-Chem model to reproduce the 2013 January haze event in North China, and evaluated simulated meteorological and chemical fields using multiple observations. The comparisons suggest that temperature and relative humidity (RH) were simulated well (mean biases are -0.2K and 2.7%, respectively), but wind speeds were overestimated (mean bias is 0.5 m?s⁻¹). At the Beijing station, sulfur dioxide (SO₂) concentrations were overpredicted and sulfate concentrations were largely underpredicted, which may result from uncertainties in SO₂ emissions and missing heterogeneous oxidation in current model. We conducted three parallel experiments to examine the impacts of doubling SO₂ emissions and incorporating heterogeneous oxidation of dissolved SO₂ by nitrogen dioxide (NO₂) on sulfate formation during winter haze. The results suggest that doubling SO₂ emissions do not significantly affect sulfate concentrations, but adding heterogeneous oxidation of dissolved SO₂ by NO₂ substantially improve simulations of sulfate and other inorganic aerosols. Although the enhanced SO₂ to sulfate conversion in the HetS (heterogeneous oxidation by NO₂) case reduces SO₂ concentrations, it is still largely overestimated by the model, indicating the overestimations of SO₂ concentrations in the North China Plain (NCP) are mostly due to errors in SO₂ emission inventory.     

中国近三千年来火灾群发周期分析

中国近三千年来大火灾害事件存在着多种时间尺度的群发期。主要的群发期出现在中国周代（６００—４９０ａＢ．Ｃ）、西汉（６０－０ａＢ．Ｃ）、东汉（１００－２００ａＡ．Ｄ）、南北朝（４８０－５７０ａＡ．Ｄ）、唐代（７００－８５０ａＡ．Ｄ）、宋代（１１２０－１２４０ａＡ．Ｄ）、明代（１５００－１６００ａＡ．Ｄ）及清代（１６６０－１７６０ａＡ．Ｄ）八个时期。多尺度群发周期序列为５１７、１７３、１２９、９０、６３、４４、３２、２３、１６、１１年，具有普适性、可公度性、标度不变性。     

华南地区大气气溶胶中EC和水溶性离子粒径分布特征

利用1988~2010年在华南地区广州、深圳、海口等多地采得的126组样品,初步分析了华南地区不同时段不同地区和水溶性离子成分的浓度变化及其粒径分布特征.结果表明:各站的AEC(等效元素碳)浓度和水溶性无机离子浓度差异较大,Na+和Cl-基本表现为海岛站点>海岸站点>乡村站点>城市站点,其余主要离子成分和AEC则表现为城市站点>乡村站点>海岸站点>海岛.城市站点、乡村站点、海岸站点和海岛站点AEC质量浓度在不同年段随粒径分布的变化趋势比较一致的,基本呈双峰结构,主峰主要位于0.43~0.65mm,次峰主要位于4.7~5.8mm.根据各离子的粒径分布的相似性可以将各种离子的垂直分布形态分为3类:二次离子(SO42-、NO3-和NH4+)呈现明显的三峰分布形态;F-、Ca2+、Mg2+、Na+和Cl-呈双峰分布形态;K+和AEC呈单峰分布形态,主峰位于细粒子模态.各成分浓度随高度的变化则呈现不同的变化规律.降水对气溶胶粒子的清除作用是显著的,尤其是粒径大于1μm的颗粒,而1.1~2.1μm的粒子段是降水清除的关键区.局地污染中,AEC质量浓度随粒径的分布呈现出了很明显的“单峰”结构,且主要集中在次微米段粒径范围内.     

2050年中国能源消费的情景预测

与全球气候变化紧密相关的能源消费问题是当今世界各国关注的热点,特别是中国能源消费规模、能源消费峰值和消费结构等更是关注的重点.论文在简要评述中国能源消费峰值、能源消费预测方法和模型的基础上,系统回顾了国内外对中国能源消费预测研究成果,侧重于人口和经济等驱动中国能源消费的两大主要因素,参考主要发达国家经济发展过程中人均能源消耗及人均累计能耗变化规律,对中国未来能源消费趋势进行了定量预测分析.结果表明:① 中国人均能耗、总量和人均累计消费量均有较大的发展潜力.2050年中国人均能耗大致在4.75~9.31 tce,上限也只相当于美国人均能耗峰值的76%;中国能源消费总量还将持续增长,2050 年的能源消费总量在61.91×10⁸~121.33×10⁸tce;1870-2050 年,中国人均累计能耗最佳分布区间为207~294 tce,只相当于1870-2012 年美国人均累计能耗的46%、德国的56%、英国的57%.② 文献梳理表明,当前预测中国能源消费峰值的各种研究成果大多认为在62×10⁸~79×10⁸tce,而峰值年份则出现在2035-2045 年,论文认为除美国、英国和德国情景将有峰值出现外,其他情景尚不可能出现峰值;③ 法国情景下中国能源消费“零”增长将于2040 年左右出现;日本、韩国以及基准情景预测显示,2035 年以后中国能源消费将进入到2%左右的低速增长期.上述研究结果表明,中国未来能源消费预测采用法国、日本、韩国情景较为合理,2035 年以后,中国能源消费将进入低速增长期.当前,中国人均收入不高,人均能耗尤其人均累计能耗处于较低水平,过早乐观承诺能源消费峰值,易使气候变化谈判陷入被动;从中国国情出发,需给中国社会经济发展留有能源消耗空间;促进能源资源的节约集约使用,积极倡导节能型生产生活方式,是中国社会经济可持续发展、保障能源安全、积极应对全球气候变化的现实需要.     

偏最小二乘(PLS)回归方法在中国东部植被变化归因研究中的应用

植被变化往往受到不同气候变量的综合作用,人类活动影响又使得植被对气候响应变得更为复杂,如何准确判别各种影响因素的相对重要性是植被变化归因研究中的一个关键点.研究基于偏最小二乘(PLS)回归方法,使用1982-2006 年的归一化植被指数(NDVI)数据,分析了降水、气温、日照、相对湿度和风等气候变量对中国东部植被变化的相对影响,并选取了NDVI变化较为典型的区域,量化了农业活动对该地区植被变化的相对贡献.PLS回归方法兼具了主成分分析和多元回归的优点,克服了众多自变量之间存在强烈交互相关导致的多元共线性问题.研究结果表明:① 1982-2006 年间,中国东部逐月NDVI的年际变化呈现出明显的南北差异.在12、1-5 月,NDVI以显著上升为主,上升区域主要位于淮河以北.在6-10月,NDVI以显著下降为主,下降区域主要为淮河以南的部分区域,特别是6 月江苏一带NDVI的大范围下降尤为明显.不过与NDVI发生显著变化的区域相比,更多区域的NDVI在各月并没有出现显著变化.② 在NDVI显著上升的站点,对NDVI变化最具解释意义的气候变量为气温,特别是冬末春初(2-3 月)的升温对黄淮海区域NDVI的显著上升具有主导控制作用.而对于NDVI 显著下降的站点,多数都不能从气候角度解释这些区域的NDVI 变化.③ 江苏省NDVI在6 月出现的大范围显著下降,与农业种植结构的调整,主要是棉花种植面积的减少以及油菜面积的增加具有显著关系.     

全要素视角下中国西部地区能源效率及影响因素

将非期望产出纳入到投入产出指标体系中,运用超效率DEA方法测算出2003~2012年中国29省区的全要素能源效率,利用Malmquist指数对西部地区全要素能源效率变动进行分解,并应用Tobit模型研究了西部地区全要素能源效率的影响因素.结果表明:西部地区全要素能源效率远低于东部地区,也略低于中部地区,说明西部地区整体能源利用效率较低;西部地区省际间全要素能源效率存在明显差异,但这种内部差异近年来逐步缩小;西部地区全要素能源效率在样本期间整体呈下降趋势,技术进步、纯技术效率变化、规模效率变化对全要素能源效率都有显著影响,技术退步是导致西部地区全要素能源效率下降的主要原因;产业结构优化和技术进步对提高全要素能源效率有积极作用,而能源价格和煤炭消费比重对全要素能源效率有负向影响.