南京北郊低对流层挥发性有机物垂直分布特征及对臭氧生成的潜在影响

在各地臭氧(O_(3))污染呈现多发态势的背景下,垂直方向上挥发性有机物(VOCs)对O_(3)生成的潜在贡献尚不明晰。利用南京北郊2020年10月17日至11月15日低对流层(高度为0~1000 m)强化探空数据,探讨了VOCs垂直分布特征及其对O_(3)生成的潜在影响。结果表明:①VOCs总含量(体积分数,下同)随着高度的升高而降低((73.4±26.1)×10^(-9)~(50.4±20.3)×10^(-9)),各高度上烷烃占比最大(64.3%~71.6%),烯烃占比随着高度的升高而逐渐减小(3.4%~9.9%),芳香烃、卤代烃和乙炔占比无显著变化;交通排放和低边界层致使早、晚VOCs廓线垂直梯度大,低层VOCs积累且烷烃占比增大,而午后VOCs各组分垂直分布较均匀。②受大气层结影响,白天混合层内以烷烃和烯烃的光化学反应为主,OH自由基损失率(L_(OH))分别为3.3和2.7 s^(-1),占比分别为42.8%和35.1%;稳定边界层和残余层内均以烷烃和芳香烃的光化学反应为主。③午后混合层内VOCs的OH自由基损失率、臭氧生成潜势(OFP)与O_(3)含量成正相关关系,代表局地VOCs和O_(3)关系特征;早晨稳定边界层和残余层内无显著相关性;光化学反应活性较大的VOCs组分对O_(3)生成的潜在贡献主要集中在低层,以乙烯和丙烯为主;低对流层上部对O_(3)光化学生成的潜在贡献主要以低活性的烷烃为主,二甲苯/乙苯比值(X/E)分析表明,高层气团老化程度较高,可反映区域大气特征。限制化工厂排放、提升机动车排放标准和燃油质量是改善南京地区O_(3)污染的关键。

对流层垂直臭氧分布变化量对生物质燃烧响应的模拟研究

采用区域气候模式与大气化学模式相连接的模式系统,模拟研究了对流层垂直臭氧分布变化量对东南亚生物质燃烧排放源强变化的响应程度.结果表明,源区对流层臭氧垂直积分浓度对燃烧源强变化十分敏感,下游区次之.特别是在对流层的中低层影响最显著,但对源区臭氧的贡献比下游区要大得多.在对流层中高层,源区和下游区受影响程度相当.对流层低层源区臭氧增加的时间超前下游区,超前的时间随高度的增加而减小,而在对流层中层出现滞后现象,到对流层高层臭氧最大值出现的时间相同.

西宁夏季对流层臭氧垂直分布变化与气象要素的关系

根据臭氧、气象探空观测数据,分析了1996年7月5日至8月3日西宁（36°44’N,101°45＇E,海拔高度2296m）上空对流层臭氧垂直分布变化与气象要素之间的关系。对流层臭氧浓度的增加（减少）总伴随着干、冷（暖、湿）气流的输送变化,而这又与大气垂直方向的运动是紧密联系在一起的。分析表明天气动力输送过程对对流层臭氧垂直分布变化有重要作用。

区域气候模式和大气化学模式对中国地区气候变化和对流层臭氧分布的模拟

在区域气候模式的基础上引入了对流层大气化学模式 ,并实现两者的双向反馈连接 ,利用该模式系统模拟中国地区对流层大气臭氧和区域气候 ,发现东亚季风是影响中国地区对流层大气臭氧分布的重要原因 ,并且对流层臭氧分布局域性较为明显 .模拟也得到了模拟区域气候的四个典型月特征 ,并与分析资料对比验证了所得结果 .此外利用大气化学模式计算的臭氧反馈到区域气候模式中 ,模拟对流层臭氧增加背景下 。

中国地区对流层臭氧变化和分布的数值研究

利用三维中尺度非静力模式ＭＭ５和化学模式，对１９９４年８月１６～１８日，１９９５年１月７～９日冬夏两个不同时期中国大陆大气对流层臭氧及其前体物质的分布进行了数值模拟。同时深入地分析了青藏高原地区夏季对流层臭氧的分布。模拟结果地面臭氧和ＮＯｘ的分布与观测结果基本一致，人类活动和光化过程是决定地面臭氧和ＮＯｘ的主要因子。对流层臭氧浓度的分布与气流的辐合辐散存在较好的对应关系，辐合区臭氧浓度较高，辐散区臭氧浓度较低。夏季，青藏高原中低空存在很强的辐合气流，使周边臭氧向高原辐合；而高原高空，受南亚高压控制存在很强的反气旋环流，臭氧由高原向周边辐散。冬季，受西风气流控制，臭氧分布表征大尺度特征。西风急流区臭氧浓度偏低，而急流两侧臭氧浓度偏高。

双差分测量对流层臭氧的实验研究

提出了利用２６６ｎｍ，２８９ｎｍ，３０８ｎｍ三波长进行臭氧测量的数值模拟和实际测量实验研究。三波长双差分和双波长差分的模拟实验结果表明，当对流层气溶胶分布相当不均匀，后向散射比梯度较大时，气溶胶对双波长差分测量臭氧影响很大，而对三波长双差分测量臭氧影响较小。

中国大陆地区对流层臭氧及痕量气体测量与气候变化的关系

中国和亚洲人口的增长、流动、城市的扩张以及工业的不断发展正影响着局地、区域甚至整个全球范围的空气质量、大气化学及气候系统。近年来,研究组一直在香港和中国大陆地区从事空气污染方面研究。本文概述了中国大陆和香港地区对流层臭氧和痕量气体的变化情况,特别就东南亚地区生物体燃烧释放对对流层臭氧的影响及中国华南地区气候变化之间的关系作了讨论。

2005-2013年长江三角洲地区对流层二氧化氮时空变化特征

利用2005年1月-2013年12月臭氧监测仪传感器DOMINO version 2.0产品数据,对长江三角洲对流层二氧化氮(NO2)柱浓度的时空分布变化特征展开分析,得到以下结论 :1 9 a间长三角地区二氧化氮柱浓度平均值为9.72×1015molec·cm-2,年均复合增长率为2.10%,年增长值为0.26×1015molec·cm-2。长三角地区作为外向型经济的代表,二氧化氮柱浓度变化趋势与国内经济发展状况十分契合。2 9 a间长三角地区二氧化氮柱浓度基本呈现冬季>秋季>春季>夏季的趋势,异常的低温干旱气候会使二氧化氮柱浓度明显提升。3研究区二氧化氮柱浓度水平受人为活动和气候的共同作用影响,但就直接作用程度来看,以人为活动排放为主导。4 9 a间苏北和浙西南中部地区二氧化氮柱浓度一直呈持续增长势态,而苏南和浙东北地区正趋于平稳,长三角核心区域的经济产业结构调整,以及大量工业项目的北迁和南移是背后的主要驱动力。

臭氧垂直分布个例观测中次峰现象的诊断分析

根据臭氧探空观测数据,结合气象和卫星观测资料,对1999年8月2日北京地区10～18 km高度范围出现的臭氧次峰进行分析,研究表明:臭氧次峰的出现与切断低压这一天气过程有密切联系,并伴有显著的高空急流,用国家气象中心高分辨率同化预报系统(HLAFS)再分析网格点数据对臭氧次峰的动力过程进行了诊断分析,结果说明非地转平流输送和对流层顶折叠是对流层臭氧次峰形成的重要原因。

利用激光雷达探测潍坊市夏季臭氧分布特征

为了研究潍坊市夏季臭氧的分布特征,使用差分吸收激光雷达在潍坊市进行观测,分析了晴天和雨天臭氧分布的差别,并统计了无降水日臭氧的垂直分布和日变化特征。结果表明:降水发生前强烈的对流运动和大风会使对流臭氧层变厚,臭氧浓度变低;降水发生在一天中的不同时段,对臭氧污染的影响差异很大;无降水日对流臭氧层主要分布在1500 m以下,呈现白天高、夜晚低的日变化特征,高浓度值常出现在12~18时;在垂直结构上呈现分层的特征,其中,300~500 m高度的臭氧浓度随着高度的增加而增大,且在500 m附近达到极大值,该高度和米散射激光雷达探测的边界层高度基本一致;1500 m高度各个时段的臭氧浓度趋于一致,且自该高度往上臭氧无明显日变化特征,可将该层臭氧浓度作为臭氧预报的大气背景值。

差分吸收激光雷达用于探测天津市夏秋季臭氧垂直分布特征

结合差分吸收臭氧激光雷达与近地面臭氧监测,对天津市2018年6月23日至9月28日期间的臭氧污染垂直分布特征进行了长期观测。结果显示,近地面与300 m高度处的臭氧浓度的变化趋势具有较高的一致性,而随着高度的增加,臭氧浓度呈现先升高后降低的趋势,并在约1 000 m高度处达到最大值。受臭氧前体物由近地面向高空逐渐输送、以及NO向上传输过程中逐渐消耗的影响,臭氧污染日变化曲线出现最大、最小值的时间随高度的升高逐渐推迟;在1 500 m以上的高空,臭氧日变化曲线出现双峰分布。在臭氧污染时段,在高空也观测到高浓度的臭氧污染带,在1 000 m处的臭氧浓度最大值约为570μg/m^3,污染带厚度可超过1 km,持续时间长达数日,且在夜间不能完全消散。观测时段内总计在23个污染日出现高空与近地面臭氧污染的混合,加重了近地面的臭氧污染程度。

对流层臭氧的数值模拟试验

建立一个一维大气化学模式,利用该模式模拟 O_3等微量气体的日变化和 O_3的一些敏感性试验。结果表明:CH_4和 CO 的增加会使 O_3增加,水汽增加将使 O_3减少;温度升高使自由大气中O_3减少,而使边界层中 O_3增加;太阳辐射的加强使自由大气中的 O_3减少,边界层中 O_3增加。最后,研究了边界层结构对大气微量气体分布的影响。结果表明,模拟低层大气微量气体的变化需要考虑边界层结构的影响。

近33a来北半球大气臭氧的变化趋势研究

利用ECMWF的再分析资料,研究近33 a来北半球臭氧的变化趋势。研究表明:⑴1979—2011年北半球4个关键区(北极、东亚、北美和西欧)的臭氧总量呈减少趋势,但减少的趋势已经减缓;⑵最近19 a来,北半球4个关键区臭氧都有微弱回升的趋势,回升趋势最大在东亚地区,达到0.057 9 DU/a;⑶自1993、1994年以来,北半球4个关键区的冬季臭氧总量都为显著的上升趋势,上升趋势最大在北极地区,为1.157 7DU/a;⑷前期(1979—1994年)四个季节的北半球中高纬基本上都为下降趋势,春季俄罗斯中北部地区下降趋势最大,为4.5 DU/a,而在后期(1994—2011年)冬季挪威、瑞典、芬兰及其周边的挪威海和格陵兰海区域上升趋势最大,为1.8 DU/a;⑸北半球4个关键区的下降趋势最大的层次都是10 hPa,北美地区下降速率最快,为1.641×10-8/a,而这4个区上升趋势最大的层次是3 hPa,北极地区上升速率最快,为3.843×10-8/a。

北京市夏季低层大气NO_x、O_3垂直分布观测研究

根据 2 0 0 0年夏季在北京 32 5 m铁塔上的一次梯度观测实验 ,给出 8m,12 0 m和 2 80 m三层上的 NO、NO2 、O3 浓度的观测结果。对 NO,NO2 ,O3 小时平均浓度的日变化和垂直分布规律进行了分析 ,结果发现 :(1)各高度上的 NO,NO2 ,O3 浓度均有明显的日变化特征 ,阴雨天的日变化更加复杂 ;(2 ) O3 在晴朗白天有单、双及三峰型分布 ;(3)相对于 12 0 m和 2 80 m,近地面 8m处的 NO浓度最高 ,而 O3 浓度最低 ;(4) NO2 、O3 日平均浓度日变化振幅 12 0 m处最大 ;(5 )中午前后 NO,NO2 ,O3 浓度均在 12 0 m最高。

峨嵋山大气臭氧的时空分布规律

本文是1985年10月份在四川省峨嵋山大气观测结果,在观测期间大气臭氧(O_3)浓度处于大气背景值附近。文中分析了峨嵋山大气O_3污染特点和规律,结果表明,O_3浓度随测定点高度的增加渐趋平稳,分析了出现这种规律的可能原因。

不同林龄和栽培代次杨树林土壤微生物量磷动态研究

选择不同林龄和栽培代次的杨树人工试验林地，从2009年2月至2009年12月分层采集土壤样品，分析了土壤微生物量磷（SMBP）的年动态变化和剖面垂直分布特征，结果表明，各试验林地SMBP的年动态变化规律相似，即冬、春季节较高，而夏、秋季节较低。1a中，2月SMBP含量最高，各试验林地不同土层的平均含量分别为24．52mg／kg（0～10cm）、17．75mg／kg（10～20cm）和12．19mg／kg（20—40cm）；10月含量最低，平均分别为11．45mg／kg（0—10cm）、7．37mg／kg（10～20cm）和2．66mg／kg（20—40cm）。随着杨树人工林林龄和栽培代次的增加，SMBP的含量呈下降趋势。随着土层的加深，SMBP含量降低，在整个试验期内各试验林地0—10cm土层的SMBP含量分别比10～20cm和20—40cm土层平均高出5．00mg／kg和14．21mg／kg（农田无林地），8．79mg／kg和16．42mg／kg（1代6年生林地），4．87mg／kg和9．80mg／kg（1代10年生林地），7．20mg／kg和9．64mg／kg（2代5年生林地），4．74mg／kg和6．80mg／kg（2代8年生林地）。相关分析显示，SMBP含量与土壤有机质、全氮和全磷呈极显著相关，而与土壤有效磷含量无显著相关。

大气污染对臭氧层的损耗及其后果

人们知道,地球是被一层厚厚的大气所包围。通常根据大气中温度随高度垂直分布的特征,可分为对流层和平流层。对流层是靠地面最近的一层,它的厚度因纬度、季节和其他条件不同而异,在赤道地区约18公里,而到两极则只有约8公里。对流层的上面是平流层,其范围从对流层顶到距地面50公里之间。平流层上部则有一个臭氧浓度很高的臭氧层。

L625差分吸收激光雷达探测对流层臭氧

介绍了用于探测对流层大气臭氧的L6 2 5差分吸收激光雷达系统 ,叙述了该激光雷达的结构、探测大气臭氧的原理和数据处理方法。利用波长对 2 89～ 2 99nm和 2 89～ 30 8nm对合肥上空中、上部对流层的臭氧进行了对比测量。测量结果表明 ,这两对波长的测量结果差别约在 10 %左右。分析了 2 89～ 30 8nm波长对测量臭氧的结果和误差。 10km以下 ,2 89～ 30 8nm波长对测量的对流层臭氧统计误差绝对值一般小于 2× 10 11molecules/cm3 ,忽略气溶胶影响引起的相对系统误差一般小于 4 %。给出和分析了合肥地区对流层 5～ 15km臭氧柱含量的季节变化特征 ,柱含量最大的月份一般出现在第二季度 ,柱含量最小的月份一般出现在第三季度。

长江三角洲地区春季低空大气臭氧垂直分布特征

介绍分析了2001年3月3日～4月13日浙江临安臭氧探空观测5km以下臭氧垂直分布特征．结果表明，臭氧浓度垂直分布与湿球位温、风场有密切的关系．臭氧浓度在2km以下变化幅度很大，明显的东风分量伴随臭氧高值．5km以下臭氧垂直分布可以分为峰值型、均匀型、分层结构型、低空污染型和线性增长型5个基本类型．此外，还分析了3种情形下区域尺度输送对低空污染型臭氧分布的影响．

FY-3A气象卫星紫外臭氧垂直探测仪

国际上利用紫外散射辐射从空间探测研究大气臭氧层已有近30年的历史。我国从本世纪初开始研制紫外臭氧垂直探测仪，它是“风云三号”A星的重要探测仪器之一，其主要任务是测量太阳和大气后向散射紫外光谱，反演臭氧总量的垂直分布，为环境监测、气候预报和全球气候变化研究提供重要参数。