海-陆-气全球耦合模式能量收支的误差

通过分析GOALS模式两个版本GOALS 1.1和GOALS 2的能量收支 ,并与观测对比 ,结果表明 :模式模拟的地表净短波辐射通量在高纬地区偏低 ,而净长波辐射通量又偏高 ,导致极地表面温度偏低 ,感热通量在高纬地区为很高的负值。而在陆地上感热加热作用显著偏强 ,使地表有较大的向上净能量给大气 ,引起陆地上有些暖中心也偏强 ,这也解释了模式模拟地表面空气温度场的误差原因。海洋上潜热通量偏低 ,特别是在副热带洋面上偏少更明显。陆地上的欧亚和北美大陆大部分地区潜热通量仍偏低。这也是模式降水在大部分地区偏少的重要原因。两模式大气顶OLR偏低的模拟主要是在中低纬度 ,大气顶净短波辐射通量的模拟在中低纬度虽然与NCEP结果接近 ,但与地球辐射收支试验ERBE资料比较仍偏小较多 ,说明改进中低纬度云 辐射参数化方案对改进全球能量收支的模拟有重要意义。GOALS 2模式中诊断云方案模拟的云量除赤道地区外普遍偏小 ,尤以中纬度为甚 ,造成那里能量收支出现大的误差 。

中国地区MODIS气溶胶光学厚度产品综合验证及分析

讨论了2000年02月~2019年08月不同分辨率、算法中等分辨率成像光谱仪(MODIS)气溶胶光学厚度(AOD)产品在不同季节、区域、下垫面条件下中国区域的精度和适用性,在像元尺度上对比了重采样降低分辨率后的多角度大气校正(MAIAC)AOD数据与其他产品的精度.研究表明:在同等验证条件下,相较于暗目标算法(DT)、深蓝算法(DB)和暗目标与深蓝结合算法(DTB),1km MAIAC AOD产品在中国地区与AERONET站点AOD观测数据整体一致性最高,R 2达到0.891,均方根误差(RMSE)仅为0.126,超过75%的验证样本落在期望误差线(EE)范围内;同时,该产品受季节、区域和下垫面变化影响也最小,其中秋季R 2达到0.917,RMSE为0.111,样本落在EE内的比例达到80.11%.3km DT算法AOD产品在植被覆盖率较大的森林和农田区域优于1km MAIAC AOD产品,在植被覆盖率较小的草地和城市区域则差于1km MAIAC AOD产品,且该产品在不同季节均存在AOD高估问题,其中,夏季高估程度最高(平均相对误差(RMB)=1.622,AOD值高估62.2%).DB在长三角和珠三角地区存在AOD被低估的现象.DTB算法兼顾了DT算法和DB算法的优缺点,DTB算法AOD产品的相关性一般高于DB算法AOD产品,样本被高估程度一般低于DT算法AOD产品.通过重采样方法降低1km MAIAC AOD产品分辨率后,相同尺度下的MAIAC AOD数据精度优于DT算法、DB算法和DTB算法AOD产品,因此,MAIAC算法更适用于小尺度城市群集中区域的大气环境监测.

亚洲3个AERONET站点沙尘特性及大气含沙量对比分析

选取全球气溶胶自动观测网在东亚、中亚和南亚地区观测记录最长的兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)、杜尚别站和斋浦尔站的数据,通过沙尘和污染沙尘的有效分离,对比分析了3站的沙尘特性和大气含沙量.结果表明,3站沙尘天气出现频次的季节差异显著,且污染沙尘明显高于沙尘,SACOL站多发于3-4月,杜尚别站多发于6-10月,出现频率最高的斋浦尔站集中于3-7月.3站沙尘和污染沙尘的光学厚度变化特征与其出现频次一致,斋浦尔站由于人为污染的影响,污染沙尘具有较高的吸收性.沙尘和污染沙尘体积谱均以粗模态为主,且浓度峰值差异显著.3站沙尘质量消光系数一致且介于0.3~0.5 m^(2)/g,大气含沙量差异显著,其月平均最大值分别为0.33(3月)、0.24(7月)和0.42 g/m^(2)(7月).

城市气溶胶光学厚度的遥感观测

浙江省杭州市和宁波市城区大气气溶胶光学厚度的CE318太阳光度计测量数据表明两地气溶胶光学厚度的日变化较大,在春夏季节尤甚,且春夏季节气溶胶的平均光学厚度高于秋冬季节。并采用了太阳光度计数据对该地区的MODIS气溶胶光学厚度产品进行了订正。订正后的MODIS产品与太阳光度计的实测值的变化趋势较为一致。本研究区内这两者的值有较好的相关性,相关系数(R)均超过0.9,拟合系数(R2)达到0.8以上。

全球致密砂岩气盆地参数统计分析

利用美国西部落基山地区7个致密砂岩气盆地(Washakie、Uinta、Piceance、Greater Green River、Wind River、Powder River、Sand Wash)的常规孔隙度(2 100点)、常规渗透率(2 073点),分析致密砂岩物性参数的概率特征,结合国内的典型致密砂岩气藏(鄂尔多斯盆地苏里格气田上古生界储层)覆压基质渗透率和孔隙度数据对其致密特征进行验证,在此基础上提出统计学范畴的致密气定义:"如果覆压基质渗透率值累加概率在80%范围内都小于0.1×10^(-3) mm^2,可认为是典型致密储层,部分高于此值则为过渡状态,对应孔隙度界限值可为10%"。在全球范围内选出7个大区的44个致密砂岩气盆地,典型致密储层评价单元的物性参数分布规律符合致密气统计学定义,同时按照"全球""大区""国家""盆地"级别分别对"盆地类型""沉积环境""评价时代""源岩时代""源岩岩性""源岩类型""源岩成熟度""储层平均埋深""评价面积""其他机构资评结果""开发程度"等盆地参数进行数据挖掘,旨在弄清在全球范围内致密砂岩气盆地各项参数的分布特征,结合全球板块构造学说、层序地层学说、致密砂岩气成藏机制和富集规律,对各个参数的统计规律进行分析论证。

三种激光雷达监测污染物分布和输送对比

利用3种不同型号激光雷达在广州番禺大气成分观测站开展外场同步对比观测实验.通过全球地基气溶胶监测网(AERONET)气溶胶光学厚度(AOD)产品验证了3种激光雷达原始信号反演消光系数的可靠性.同时对比探讨了激光雷达低层反演能见度产品与能见度仪的相关性;对比美国国家环境预报中心全球同化系统模式(NCEP-GDAS)模拟结果讨论了激光雷达对混合层高度反演的有效性.最后利用个例分析揭示不同天气型下污染物可能的外源输送和本地积累.量化分析结果表明:3部激光雷达反演的能见度与能见度仪的相关系数均达到0.7以上,混合层高度均与NCEP-GDAS模式计算的混合层高度具有一定的可比性.与模拟结果相比,白天混合层高度在霾天气时相对较低,更能有效的揭示霾天气,亦可反映夜间间歇性湍流特性.应用分析表明:3部激光雷达均能较为一致的监测污染物的输送和本地的累积.外来输送主要以弱冷空气输送型为例,分析个例(2014年11月21~22日、24~25日)表明:后一过程(24~25日)由于夜间混合层高度(MLH)低,导致上层的粒子无法下传,污染物聚集在0.8km,且快速过境了,而前一过程(21~22日)整层输送,导致了近地层相对高的PM_(2.5)浓度;本地累积主要以冷高出海型为例(2014年11月25日20:00~27日20:00),逆温与低的地表通风系数共同造成了前一时段(25日20:00~26日20:00)的消光明显高于后一时段(26日20:00~27日20:00).

城市的智慧和良心

下水道是城市生命线、生产线的重要组成部分。早在1862年,法国大文豪雨果就在《悲惨世界》中写道:下水道是一个城市的智慧和良心。台湾著名作家龙应台也曾说:验证一个国家和城市是否发达,一场雨足矣。然而,在面对大雨的检验时,我们那些外表光鲜亮丽的大城市,却很少能交出一份令人满意的答卷。这令人不禁发问:我们的城市到底怎么了?

中国内陆水体氮沉降数据集(1990s−2010s)

全球大气氮沉降急剧增加对内陆水生态系统产生不良影响。中国是全球三大氮沉降热点地区之一,为了充分了解氮沉降对中国内陆水体的影响,制定合理的水污染治理方案,需要清楚地量化内陆水体的氮沉降通量。为此,本文利用LMDZ-OR-INCA模型结合内陆水体面积数据,获得了近三十年中国内陆水体氮沉降数据集,为进一步了解中国内陆水体氮沉降的时空格局及其影响机制奠定了基础。同时,我们公开共享该数据集(https://ecodb.scidb.cn/detail?dataSetId=892431070195089408),并提供在线访问和下载服务。