青藏高原黑碳气溶胶传输及沉降的季节特征模拟分析

根据全球气溶胶气候模式GEM-AQ/EC的1995~2004年模拟,分析了青藏高原大气黑碳气溶胶的来源、传输及沉降季节特征。研究表明：青藏高原黑碳气溶胶主要来自自由对流层和大气边界层的输送。相对于自由对流层的黑碳输送,紧邻青藏高原的南亚、东亚以及东南亚大气边界层的输送更有效,它形成了青藏高原由北向南、自西往东黑碳气溶胶浓度和沉降明显递增的基本分布形态。横跨欧亚大陆自由对流层的黑碳气溶胶由西向东向青藏高原的输送全年不变,夏季输送路径最北但强度最弱,冬季路径最南而强度最强。大气边界层黑碳气溶胶的输送受控于亚洲季风环流变化,来自南亚的黑碳气溶胶在春季越过孟加拉湾传输进入高原东南部,夏季则可翻越喜马拉雅山抵达青藏高原南部腹地;同时我国中部排放的黑碳气溶胶也在东亚夏季风向北扩展中驱动它从东向西往青藏高原东北部传输。从秋季到冬季,随着夏季风撤退,南亚黑碳源区向青藏高原传输衰退,东亚冬季风的反气旋性环流的南侧及西南侧的偏东风携带秋季我国东南部源区和冬季东南亚源区黑碳气溶胶向青藏高原东南部传输。受青藏高原明显的暖湿季和干冷季气候影响,干湿沉降分别主导了青藏高原冬季和夏季黑碳沉降,夏季青藏高原黑碳气溶胶沉降总量大多超过8~10 kg·km-2,在高原东北部的最高值超过40 kg·km-2。冬季青藏高原黑碳气溶胶沉降量最低,大部地区黑碳沉降低于5 kg·km-2。青藏高原黑碳沉降的冬夏季节相差约为2~8倍。

黔中气溶胶传输的^210Pb和^7Be示踪：Ⅰ.周时间尺度的解释

认识环境核素在不同地域空气中的浓度分布和沉降到地表环境的通量对气溶胶污染物全球扩散模型的建立和验证、沉积过程示踪和沉积计年、流域侵蚀示踪参比,以及生态系统受天然辐照的评价等多个领域都是关键的依据。自2001年以来在贵阳观风山等地逐周连续采样,对近地面空气和降水中210Pb和7Be浓度的观测结果表明:①因气象条件变化,近地面空气210Pb和7Be周浓度具有2～6周变幅不等的短周期波动。210Pb空气浓度在年内的总趋势呈现出受气温变化的总体影响和降水的短暂调控;而7Be空气浓度出现连续不断的峰—谷交替。②两核素在近地面空气周浓度的低值同步,210Pb/7Be比率较高(≥0.8),显示出海洋性贫210Pb-7Be气团的入侵影响;它们高的周浓度也同步耦合,比率较低(≤0.7),显示出高层大气富7Be气团的输入。③210Pb和7Be的周降水浓度及水—气分配系数在秋末～春季较高,而春末—秋季明显偏低。周降水浓度随同期空气浓度呈增高趋势,其季节分界分别为0.2Bq/L和1Bq/L;而Kd值随同期空气浓度增大呈降低趋势。210Pb和7Be的降水沉降主要分布在每年的春夏季;周沉降量随同期降水量呈增大趋势,7Be增大的斜率约为210Pb的3倍;当近于零降水时,它们在降水中的初始比率约为2.5。它们出现高或者较高的周降水沉降都伴随当周或邻周空气浓度的急剧下降;降水中210Pb/7Be比率主要分布在≤0.5,并与空气中210Pb/7Be比率基本同步,显示出两核素被降水清洗的效率基本相近。④2008年冰冻极端天气过程中,210Pb-7Be空气浓度同步低谷并存在气溶胶低浓度与高比活度耦合。⑤观风山7Be周空气浓度显示低纬度、较高海拔地区的预期水平;短周期波动反映强下沉气流和低海拔上升气团影响分别在观风山和瓦里关山的滞后性。

黔中气溶胶传输的^210Pb和^7Be示踪：Ⅱ.月及年时间尺度的剖析

自2001年12月连续逐周在贵阳观风山附近对近地面空气210Pb-7Be浓度和沉降量的观测表明:区域性降水和气温制约近地面空气210Pb具高浓度"U"型年分布;降水量和平流层向下输送影响近地面空气7Be月均浓度的季节性变化;210Pb/7Be月均浓度比率受控于210Pb变化和富7Be气团下沉的影响。观风山与瓦里关山之间因纬度和海拔的关系,7Be比率急剧震荡,显示出海洋性贫7Be气团入侵对观风山地区的明显影响。2002—2008年间贵阳观风山近地面空气210Pb的年均浓度(2.8±0.6)mBq/m3,约为全球若干站点中最高平均浓度值的4倍;而7Be的年均浓度(4.8±0.6)mBq/m3,与全球高海拔站点长期观测的平均值相当,大约为北半球中纬度对流层顶部附近7Be浓度值(18.0mBq/m3)的1/3.8,显示出低纬度、较高海拔地区的预期水平。2003年,瓦里关山和观风山近地面空气7Be的年均浓度比为3.8,与预期的大气输送和混合作用基本一致。7Be月均浓度的增大趋势反映出受太阳黑子数减少的变化关系,其影响底线大约为4mBq/m3;7Be年均浓度波动的增大趋势反映出受太阳黑子数降低的可能影响。贵阳观风山降水中7Be和210Pb的体积加权浓度分别为0.72Bq/L和0.27Bq/L;年沉降通量分别为0.080Bq/(cm2.a)和0.031Bq/(cm2.a)。数值模拟显示出全球空气210Pb高浓度区和高沉降通量环带分布,印证了洱海和红枫湖沉积物7Be和137Cs蓄积的模拟结果。

2011年春季日本福岛核泄漏污染输送：贵阳^(131)I和^(137)Cs观测示踪分析

2011年3月11日,日本本州9.0级地震引发了福岛核电站核泄漏,以及由此引起的131I和137Cs在全球大气环流传输已引起了重视.理论上也对这种输送路径进行了研究.本文报道2011年3月17日—4月28日在贵阳观风山对气溶胶中天然核素(210Pb、7Be)和人为核素(131I、137Cs)近地面空气浓度逐周采样的系统对比观测,并结合该时段贵阳离地面500m高度逐周315h的气团后向轨迹分析.结果表明:福岛核泄漏污染物通过两条显著的途径输送到贵阳地区.第一条是首波核污染通过全球大气环流传输,由西向东,几乎环绕地球一周,历经约10d至两周,最终在3月24日—31日从我国的西北地区入侵抵至贵阳;第二条途径则是福岛地区上空的核污染气团受东北天气系统的挤压南移并在低纬度地区再次先后受到东北和东南气流的影响,于4月7日—14日抵达贵阳.核污染的第一条输送路径是全球尺度,第二条是东亚区域尺度.