室内CO_(2)浓度垂直分布状况及其增速延迟方法研究

本文通过实测实验方法,研究了密闭空间中CO_(2)扩散浓度的分布规律。测试分别选择办公室、教室、宿舍3种不同的密闭空间为对象,并在办公室内设计了一个简单的通风系统,以测试上送下回通风方式对CO_(2)浓度分布的影响。结果表明:人活动行为区域的CO_(2)浓度最高,当CO_(2)释放扩散后,在空间中的浓度呈现由高到低递减的变化;开启上送下回的内循环通风后,室内CO_(2)浓度上升的速率明显得到延迟。

基于上海高层建筑观测冬季大气CO_(2)/CH_(4)垂直变化

采用便携式温室气体分析仪于2021年12月6日~2022年3月31日在上海中心大厦255和500m高度以及浦东新区环境监测站25m高度连续观测大气CO_(2)和CH_(4)浓度.结果表明:(1)城市中不同高度上温室气体的日变化趋势存在差异,25m高度CO_(2)和CH_(4)浓度白天低夜间高,255和500m高度的浓度则白天高夜间低.各高度处CO_(2)和CH_(4)浓度变化都明显受大气边界层高度的影响,因此城市内部温室气体浓度垂直观测中观测点高度设置要充分考虑城市大气边界层的变化特征.(2)CO_(2)和CH_(4)浓度的垂直差异受到人为活动以及气象等条件的影响,可以指征城市大气CO_(2)和CH_(4)浓度增强的局地和区域贡献.(3)各高度处(25,255,500m)CO_(2)浓度与CH_(4)浓度均显著相关,但观测高度越高所代表的浓度贡献源区越大,多种排放源的干扰使得温室气体之间的同源性变差,导致其相关性随着高度增加而降低.城市温室气体浓度的垂直观测提供了从水平方向上无法获得的独特信息,因此有必要在城市开展立体化的温室气体监测,以便更好地捕捉大气温室气体浓度的变化,从而服务于城市碳减排政策.

北京北部城区SO_2和NO_2浓度垂直分布特点初探

20 0 1年 1～ 3月在中国科学院大气物理研究所 3 2 0m铁塔 1 0个不同高度 (3 2 0、2 4 0、2 0 0、1 40、1 0 0、80、47、1 5、8m和地面 )使用无动力扩散采样器对SO2 和NO2 日平均总量及夜间平均浓度进行了观测。结果表明 ,2 0 0m以下高度SO2 和NO2 浓度较大。北京城区不同高度大气中SO2 的浓度 1月份最高。NO2 浓度 1月份和 2月份呈现高值。不同高度SO2 和NO2

基于GOSAT-2卫星的中国XCO_(2)时空分布特征分析

CO_(2)是主要的温室气体之一,它对全球变暖的作用很大。自工业化以来,CO_(2)浓度在全球范围内大幅增加。为实现碳减排目标,迫切需要监测大气中的CO_(2)浓度并分析其时空分布特征。随着温室气体观测卫星的发射,利用碳卫星可以大范围地观测和分析大气中的CO_(2)浓度。本研究基于GOSAT-2卫星数据,利用克里金插值技术分析了2020年6月至2021年5月中国陆地区域的CO_(2)柱浓度(XCO_(2))的时空变化特征。结果表明,全国范围内XCO_(2)的平均值从2020年的413.86 ppm增加到2021年的419.59 ppm,增加了5.73 ppm。其中,XCO_(2)的最低值和最高值分别出现在冬季和春季。进一步的分析表明,XCO_(2)在空间分布上不一致,在人口密度较高的东南部区域浓度较高,而在人口稀少的西北部较低。此外,大城市及其周边地区的XCO_(2)普遍高于其他地区,表明人为因素导致城市地区的XCO_(2)增加过快。本文的分析结果可为碳源与碳汇的研究提供重要的基础数据和参考依据。

垂直农业对室内CO_(2)浓度影响评估系统开发

垂直农业是城市农业领域的一个新领域,它是指利用无土栽培技术(如水培法和气培法)在室内可控环境下培养植物。除了农业产出外,其对室内空气质量,尤其是CO_(2)浓度有着生态控制功能。通过实验研究,根据质量守恒建立微分方程,通过模拟回归的方法计算出植物净光合速率和室内CO_(2)浓度的关系。据此,对室内人数、垂直农业种菜规模以及室内CO_(2)浓度之间的关系建立了计算模型,并以Visual Basic.net开发工具为编程平台,利用计算机在迭代计算上的速度优势开发了室内CO_(2)浓度的模拟评估系统,动态模拟不同工况下全天室内CO_(2)浓度随时间变化关系。设计人员可以根据显示的数据图,调整室内垂直农业种菜规模和新风补充量,以达到室内CO_(2)浓度的控制和通风能耗的节约。

基于OMI数据天津市NO_2浓度分布特征及其适用性

利用Aura卫星上OMI传感器反演获取的2013-2014年对流层NO2垂直柱浓度,探究了天津市对流层NO2垂直柱浓度的时空分布特征及其与NO2质量浓度的关系。结果表明,天津市对流层NO2柱浓度年均值为18.67×1015molec/cm2,在津冀地区处于中等浓度水平。NO2垂直柱浓度空间分布极不平衡,表现出中部地区浓度偏高、南北两部浓度偏低的空间分布格局;NO2垂直柱浓度在各月份呈现"V"分布,表现出冬季浓度最高,春季次之,夏季最低的特点。OMI卫星反演的NO2月均柱浓度分布趋势及其值域比率与自动站监测数据质量浓度基本一致,柱浓度与质量浓度相关系数为0.694 8,满足0.01显著性水平检验,可根据对流层NO2柱浓度来反演地面NO2质量浓度。

基于LightGBM-SSA-ELM的新疆羊舍CO_(2)浓度预测

为减少肉羊集约化养殖过程中因环境恶化产生的应激反应,精准调控CO_(2)质量浓度,提出了基于分布式梯度提升框架(LightGBM)、麻雀搜索算法(SSA)融合极限学习机(ELM)的CO_(2)质量浓度预测模型。首先利用LightGBM筛选出与CO_(2)质量浓度相关的重要特征,降低预测模型的输入维度;然后选择Sigmoid为激活函数,使用具有较强非线性处理能力的单隐含层ELM神经网络算法构建CO_(2)质量浓度预测模型;最后通过麻雀智能优化算法对ELM模型中所需要的超参数进行优化,并将优化后模型应用于新疆玛纳斯集约化肉羊养殖基地。试验结果表明,该模型预测均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和决定系数(R^(2))分别为0.0213 mg/L、0.0136 mg/L和0.9886,综合性能指标优于支持向量回归(SVR)、反向传播神经网络(BPNN)、长短记忆神经网络(LSTM)、门限循环单元(GRU)和LightGBM等;CO_(2)质量浓度预测曲线贴近真实曲线,具有良好的预测效果,能有效满足集约化肉羊养殖过程中CO_(2)质量浓度精准预测及调控要求。

基于OMI卫星数据的河北省对流层NO_2垂直柱浓度时空变化研究

利用对流层排放监测网(TEMIS)提供的OMI NO2浓度数据,应用ENVI和ArcGIS等技术平台开展河北省2005-2012年对流层NO2垂直柱浓度的时空分布特征的研究。结果表明,河北省对流层NO2垂直柱浓度值在秋、冬季明显高于春、夏季,冬季最高,夏季最低。2005-2012年河北省对流层NO2垂直柱浓度呈逐年增加的趋势,2011年达到最高值。河北省NO2垂直柱浓度值空间分布不平衡,呈现出由东南向西北递减的趋势。河北省的气候特点和日益增长的机动车数量对河北省对流层NO2垂直柱浓度时空分布及持续增加贡献最大。

杉木人工林不同深度土壤CO_2通量

土壤CO2通量具有明显的时间和空间变异性。土壤温度和含水量是影响土壤CO2通量的重要因素,同时,不同深度的土壤CO2通量对温度和含水量变化的响应差异较大,因此,研究土壤CO2通量和影响因素随土壤深度的变化,对于准确评估土壤碳排放具有重要意义。选择福建三明杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)作为研究对象,利用非散射红外CO2浓度探头和Li-8100开路式土壤碳通量系统,并使用Fick扩散法计算了0—60cm深度土壤CO2的通量,结果表明:(1)5种扩散模型计算的表层(5cm)CO2通量与Li-8100测量结果均具有显著相关性(P<0.01),Moldrup气体扩散模型计算结果较好。(2)土壤CO2浓度随深度的增加而升高,但60cm深度以下土壤CO2浓度开始降低;不同深度土壤CO2浓度的日变化均呈现单峰型;0—60cm土壤CO2通量日通量均值变化范围为0.54—2.17μmol m-2 s-1;(3)指数拟合分析显示,5、10cm和60cm深度处土壤CO2通量与温度具有显著相关性,Q10值分别为1.35、2.01和4.95。不同深度土壤含水量与CO2通量的相关性不显著。

吉林省高空SO_2的分布特征

本文根据1993年吉林省近20次高空飞机探测的SO2 资料 ,给出了高空SO2 分布类型及水平变化范围 ,统计分析了吉林省高空SO2 的分布特征。

基于SCIAMACHY卫星数据的中国对流层SO_2时空分布研究

利用2004年1月-2009年10月的SCIAMACHY卫星对流层S02垂直柱浓度数据产品，选取了4个典型的SO2浓度高值区，从空间分布、年际变化、季节变化、奥运会前后变化几个方面，对我国对流层SO2的时空分布及变化趋势进行了分析，并分析了造成这种分布特征的可能原因。结果表明，我国对流层大气中SO2的分布及变化主要受人类活动的影响，这种影响使得我国SO：的时空分布具有明显的地域性、季节性特征，且显著受到人类硫排放控制措施的影响。

河北省中南部二氧化碳浓度的飞机探测研究

为探究河北省中南部CO_(2)时空分布特征,利用空中国王350飞机搭载高精度CO_(2)分析仪和相关辅助设备,对石家庄、邢台城市上空(600~5600m)CO_(2)浓度进行飞机探测,探测期间共飞行4架次,取得7组CO_(2)浓度垂直廓线数据,探测期间CO_(2)浓度最小值为398.3×10^(-6),最大值为414.6×10^(-6),多架次垂直方向上平均浓度为(401.4~403.9)×10^(-6).CO_(2)浓度随高度的增加,无明显规律性变化.边界层顶位于1000~2000m左右高度,在边界层顶以下受近地面排放源的影响较大.2500m高度上,其浓度随高度变化均存在一个短暂减小的趋势,高空基本不受近地面污染源的影响,CO_(2)浓度接近地面本底浓度.在同一高度上,白天CO_(2)浓度均略高于夜间.夜间CO_(2)在混合层聚集,混合层顶浓度达最大.邢台上空的CO_(2)与CH_(4)的浓度显著相关,相关系数r≥0.90,表明邢台CO_(2)与CH_(4)可能具有相同的源.

大气CO_(2)浓度非均匀分布及其对地表升温影响的研究进展与展望

在气候变化和全球治理挑战日益严峻的背景下,CO_(2)排放及代价评估日益受到学术界和决策者的关注。当前全球范围包括联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)评估在内的几乎所有研究都是基于全球平均CO_(2)浓度来驱动气候模式的,但基于全球CO_(2)平均分布设定开展模拟影响评估在学术界多有争议。首先,综述了大气CO_(2)非均匀分布的证据,评述了大气CO_(2)浓度非均匀分布与地表升温过程的互馈机制。其次,从自然和人为2个维度,梳理了大气CO_(2)浓度非均匀分布形成的原因,并评估了其对地表升温的影响。最后,评述了当前大气CO_(2)浓度非均匀分布研究中存在的问题,进一步展望了其发展趋势,为把握全球与区域碳排放现状及气候变化影响提供科学判据。

基于OMI卫星数据的长三角对流层NO_2特征研究

利用OMI卫星遥感数据,分析2006-2011年长三角地区对流层NO_2的变化趋势和时空分布特征以及对其来源的讨论。结果表明长三角近6年来对流层NO_2垂直柱浓度年均值具有明显稳定的增长趋势,增长率到达49.63%。且具有浓度高值区域面积不断扩大,高值中心数量增多的特征。与其它地区相比长三角地区对流层NO_2浓度季节变化具有独特的特征,NO_2垂直柱浓度在冬季浓度达到极大值(14.29×10^(15)~20.84×10^(15)molec/cm^2),而大多地区如四川则在夏季达到极大值。此外,分析得出长三角地区对流层NO_2垂直柱密度变化与人类活动的密切关系。

中国能源金三角NO_(2)时空格局及其驱动因子

利用臭氧监测仪(OMI)提供的大气污染监测数据,结合产业结构、汽车保有量、国家政策措施等,通过城乡NO_(2)浓度差异的排放源分析方法提取能源金三角(EGT)地区2005~2019年对流层NO_(2)垂直柱浓度时空变化特征并探讨影响区域大气NO_(2)浓度驱动因素.结果表明,EGT煤炭化工源NO_(2)浓度与第二产业产值增速的相关系数为0.71(P<0.05),说明本文方法所提取的长时序煤炭化工源NO_(2)浓度能有效地指示产业结构调整和政策措施变化.NO_(2)浓度从2005~2011年的90.56molc/m^(2)增加至2012~2015年的720.77molc/m^(2),再下降至2016~2019年的247.36molc/m^(2),反映EGT经济发展模式经历了从小规模、中污染的点模式逐步发展成大范围、重污染的粗放模式,再到大范围、低污染的精工模式.与京津冀、华中、长三角等地区相比,EGT交通和工业排放对城市源NO_(2)污染贡献的变化特征进一步反映城镇化水平的发展和产业结构的优化.与OMI相比,高分辨率对流层观测仪(TROPOMI)能在短时序上提供丰富的影像细节信息,且随着观测时长的增加,有望增强长时序大气NO_(2)污染的精准监测.

大气反演模型模拟的CO_2浓度与GOSAT卫星观测值的对比

大气CO2反演法是碳浓度/源汇估算的重要方法,其估算精度一直受观测数据的制约（如观测数据不足、分布不匀和观测方法不统一等）,而CO2卫星观测数据的出现将改变反演模型的这一现状.本文将中国大气碳同化反演模型（Carbon Tracker-China,CAS）模拟的CO2浓度与GOSAT-ACOS3.3卫星观测值（version 3.3 Atmospheric CO2 Observations from Space retrievals of the Greenhouse Gases Observing SATel-lite,L2 data products）作对比,分析了观测与模拟浓度间的误差分布特征,进而为CT-China同化GOSAT数据作前期技术储备．

南京夏季城市冠层大气CO2浓度时空分布规律的观测

城市是CO2重要排放源,直接观测城市中大气CO2浓度对于研究人类活动对大气温室气体的贡献至关重要,而在城市中多个站点、多个高度上观测大气CO2浓度则有助于认识城市CO2浓度的时空变化规律,确定其影响机制.本研究于2014年7月18日至7月25日在南京主城区东、西、南、北和中共5个方位(100 m左右高度),2014年8月3日至2014年8月9日在南京主城区中部站点的3个高度(30、65和110 m)观测CO2浓度.结果表明:1南京主城区垂直方向上CO2浓度存在明显梯度,近地面30 m处CO2浓度受人为活动影响明显,平均值达427.3×10-6(±18.2×10-6)(摩尔分数,下同),高层65m、110 m处CO2浓度混合均匀,平均值分别为411.8×10-6(±15.0×10-6)和410.9×10-6(±14.6×10-6).大气层结越稳定,CO2浓度越高,垂直梯度越大.2南京主城区CO2浓度的水平分布受风和大气稳定度的控制.观测期间盛行东北风向,导致CO2浓度分布整体呈现西南高,东北低的格局,城市主城区上下风向CO2浓度差为7.8×10-6.而且水平风速越大,越有助于将上风向的CO2传输至城市的下风向,CO2浓度差就越小.大气层结越稳定,整体CO2浓度越高.3南京主城区5个站点CO2浓度均有明显的日变化,日最高值出现在交通早高峰期间,谷值在17:00左右,在19:00左右有时会因交通晚高峰而出现次高值.

利用差分吸收激光雷达探测二氧化碳浓度廓线

针对大气中二氧化碳(CO_(2))浓度在对流层分布变化明显的特点,采用激光雷达主动观测方式获取低空CO_(2)廓线浓度。利用自主研制的基于染料差分激光技术的CO_(2)探测差分吸收激光雷达,在中国安徽省淮南市进行了长期观测,受制于白天的低信噪比,只进行了夜间观测,并通过开发先进的信号处理算法获取了高空间、高时间分辨率的CO_(2)廓线浓度以及低空平均浓度,测量结果能够在一定程度上反映江淮平原地区CO_(2)浓度垂直分布的变化规律。得到了冬夏夜间典型的低对流层CO_(2)垂直分布特点:夜间CO_(2)浓度持续增加,且夏季夜间CO_(2)浓度增幅大于冬季,一年中夏季的CO_(2)浓度最低(403.2×10^(-6)),冬季最高(412.7×10^(-6))。目前该设备已运至西藏羊八井地区(海拔4300 m)进行持续观测,成功获得了关键的CO_(2)廓线信息,可用于平原和高原CO_(2)垂直分布特征的对比分析,并为研究青藏高原对温室气体的传输效应提供重要的观测资料。