中国地表太阳辐射再分析数据与观测的比较

利用我国地表太阳辐射台站资料和海上观测资料与同期的NCEP/NCAR,NCEP/CFSR再分析资料进行比较,检验再分析资料是否能够反映中国地区的太阳辐射特征。结果表明:1979年之前NCEP/NCAR太阳辐射资料的可信度较低,存在虚假的明显上升趋势,1979年之后两套再分析资料的可信度均较高,在我国东部和低纬度地区的可信度好于西部和高纬度地区;由逐6 h再分析数据直接计算得到的逐日太阳辐射比实际观测偏低,剔除太阳辐射为零的情况计算逐日资料更合理。在大陆地区,NCEP/NCAR,NCEP/CFSR再分析资料与台站太阳辐射资料的1979—2009年共31年平均误差分别为10.37 W·m^(-1)和-42.68 W·m^(-2),误差的标准差分别为12.31 W·m^(-2)和4.19 W·m^(-2);在海洋区域,NCEP/NCAR,NCEP/CFSR再分析资料与海上观测太阳辐射资料的平均误差分别为-161.19 W·m^(-2)和-179.66 W·m^(-2),误差的标准差分别为37.07 W·m^(-2)和35.36 W·m^(-2)。与大陆台站资料相比,海上观测与再分析资料的误差偏大,这可能与海上观测资料较少,限制了NCEP模式的评估和改进有关。

华北洁净地区微量气体变化特征的初步研究

2005-05-22─2005-12-31,在中国科学院大气本底观测网兴隆站对微量气体成分进行连续测量,获得了O3,NOx(NO,NO2),CO2和SO2等气体组分的变化特征和变化规律,并得到了它们的浓度水平.初步分析表明,φ(O3)在6,9月出现高值,12月出现最低值;φ(NOx)的最低值出现在8月,8─11月缓慢增长,NO在NOx中所占比例非常小;φ(SO2)的最低值出现在7月,之后逐渐增加;φ(CO2)的最低值出现在8月.观测资料表明,兴隆站空气质量最好的时间为7─8月.并对它们之间的相互作用及与辐射的关系进行了研究.

四川温江黑碳气溶胶浓度观测研究

结合常规气象资料,对1999年9月至2000年8月在四川温江获得的黑碳气溶胶观测资料进行分析.结果表明,该地黑碳气溶胶浓度变化十分剧烈,日平均浓度在1200～20000 ng·m-3之间.其浓度日变化具有明显的双峰特征;季节变化表现为冬季1月最大,中值接近8000ng·m-3,5月也存在一个浓度高值.黑碳浓度及其变化特征与该地盆地性气候、降水湿清除和局地人为活动的影响有很大关系,由小时平均浓度最大出现频数统计分析得出该地区大气黑碳气溶胶本底浓度约为2850 ng·m-3.

龙凤山本底站大气CO_2数据筛分及浓度特征研究

针对黑龙江龙凤山区域大气本底站2009年1月～2011年12月低层(离地10 m)和高层(离地80 m)大气CO2在线观测数据,选取低层数据重点开展研究,分析地面风向和风速等因素对观测CO2浓度的影响.结果表明,龙凤山低层大气CO2浓度明显受局地源汇影响,其与高层观测结果差异在白天08:00～17:00相对较小,小于(0.5±0.5)×10-6(物质的量比).春、夏和秋这3个季节E-ESE-SE-SSE扇区来向的地面风会明显抬升大气CO2浓度,而冬季N-NNW-NW-WNW扇区CO2浓度明显较高.该站4个季节近地面CO2浓度随着风速增大而逐渐减小,在冬季尤为明显.结合日变化及地面风的影响,对低层观测数据进行初步本底/非本底筛分,筛选出代表东北区域混合均匀CO2水平的本底数据占总数据的30.7%.本底CO2浓度季节变化显示该站大气CO2浓度呈现冬季高夏季低的趋势,季振幅约为(36.3±1.4)×10-6,明显大于同期WMO/GAW同纬度站点观测结果,2009～2011年龙凤山大气CO2平均增长率为2.4×10-6a-1.

在华北玉米生育期观测的16m高度CO_2浓度及通量特征

利用中国气象局固城农业气象生态试验站2004年玉米生育期通量观测资料,分析了CO2浓度和通量随玉米生长的变化,并估算了玉米生育期陆地与大气CO2净交换量。结果表明:CO2浓度变化对农户活动和作物生长极其敏感;浓度在整个生育期始终有明显的日变化规律,峰值(谷值)出现在日出(日落)前后,通量仅在7月中旬至10月上旬之间出现明显的日变化特点,且位相超前于浓度,开花期通量最大;玉米播种期、苗期和成熟后地面向大气净排放碳,拔节至成熟前地面从大气净吸收碳;开花期碳吸收最强,其后依次为吐丝-乳熟期和拔节期。比较分析了目前流行的通量计算方法对碳吸收估计的影响,结果显示不同计算方法能产生高达160%的碳吸收估计偏差,应当引起重视。生态系统碳平衡分析结果表明,玉米地在生长季表现为弱碳汇(大约660 kg/hm2),但这一结果可能低估了实际的碳汇强度,低估程度有待研究。

北京上甸子区域大气本底站甲基氯仿在线观测研究

利用GC-ECD在线观测系统,在北京上甸子区域大气本底站开展了甲基氯仿（CH3CCl3）2年在线观测,利用逐步逼近回归法进行本底值筛分,讨论了上甸子站CH3CCl3浓度水平及其变化趋势.该站2009年和2010年的年均大气CH3CCl3本底浓度（摩尔分数,下同）分别为（9.03±0.53）×10^-12和（7.73±0.47）×10^-12,本底数据出现频率为61.1%（2009年）和60.4%（2010年）.上甸子站CH3CCl3浓度水平与北半球同纬度带本底站观测结果基本一致,低于文献报道的2001-2005年间我国华南区域和城市观测的结果.观测期间本底浓度呈下降趋势,下降率为1.39×10^-12a^-1.结合风向分析,该站CH3CCl3平均浓度最高的风向来自西南扇区,而平均浓度最低的风向来自东北扇区,不同风向的浓度差值分别为0.77×10^-12（2009年）和0.52×10^-12（2010年）.2010年各风向CH3CCl3平均浓度比2009年降低1.03×10^-12^-1.68×10^-12.

气象因素对长三角背景地区甲烷浓度的影响分析

通过分析2009年1月～2011年12月临安区域大气本底站在线观测获得的CH4浓度,研究地面风向、地面风速、地面气温、日照等气象因素对长三角背景地区CH4浓度的影响.结果表明,临安站CH4浓度的日变化分布表现为单峰型形态,下午低、凌晨高,浓度日变幅在19.0×10-9～74.7×10-9(摩尔分数)之间;季节变化特征表现为春季低、秋季高,月均浓度分布在1 955.7×10-9～2 036.2×10-9之间.NE～SSE风向上CH4浓度较高,SW～NNW风向上CH4浓度较低;地面风速越大,CH4浓度越低;地面气温升高,CH4浓度出现先升后降的分布;随着日照时数的增加,CH4浓度亦表现为先升后降的分布特征.

土壤湿度产品对2021年3月华北强沙尘暴模拟结果的影响

针对2021年3月华北两次强沙尘暴过程,研究了10款土壤湿度产品在沙尘源地(戈壁沙漠地区)的空间分布,并选择了其中4款(ERA5、 GLDAS、NCEP/FNL和SMAP L3)驱动WRF-CMAQ对两次沙尘暴过程进行模拟。最后结合110个受沙尘影响城市的实际观测结果,对4款产品的模拟效果进行评估,以研究其对两次沙尘过程模拟准确性和实用性的影响。结果表明:(1)仅基于卫星反演的产品,普遍存在缺测区域,且空间分布的异质性较强,4款产品中仅SMAP L3表现较好;“开放环”模型产品和经过卫星数据同化的模型产品在空间分布上均一性较强,质量较高。(2)在沙尘源地,ERA5、ERA5-Land和SMAP L3中的土壤湿度较低,AMSR2-JAXA、GLDAS、GLEAM、NCEP/FNL和SMAP L4中的土壤湿度相对较高。(3)第一次沙尘过程中4款产品对PM_(10)浓度的预测都有一定的低估;第二次沙尘过程中ERA5和SMAP L3高估而NCEP/FNL和GLDAS低估了统计站点的PM_(10)浓度;模拟值的高低与其所基于的沙尘源地土壤湿度均值呈负相关。在两次沙尘暴过程的模拟结果中,SMAP L3和ERA5两款产品表现较好,GLDAS次之,而NCEP/FNL产品造成了对沙尘浓度的明显低估。

浙江临安大气本底站CO浓度及变化特征

利用基于光腔衰荡光谱（CRDS）技术自组装的大气CO在线观测系统,于2010年9月-2012年2月在浙江省临安大气本底站对大气CO进行了在线观测.结果表明临安站四季CO日变化明显受人为活动影响,分别在每日07：00-10：00和19：00-20：00出现峰值,夏季CO日平均浓度和振幅均最低,分别为314.3×10^-9±7.6×10^-9（摩尔分数,下同）和50.1×10^-9±47.9×10^-9.该站全年大气CO浓度呈现冬春季高、夏季低的趋势,与北半球瑞士Jungfraujoch站、青海瓦里关等站基本一致,但平均浓度明显高于其他国际站点,全年CO月均值振幅约为286.8×10^-9±19.2×10^-9.后向轨迹聚类和地面风结果分析表明,临安站非本底CO浓度主要来自于N-NNE-ENE扇区内城市及工业等人为排放所引起.春、夏和冬季最大的浓度抬升均出现在ENE风向,冬季抬升值最大,约为106.3×10^-9±58.0×10^-9.

~7Be和^(210)Pb观测示踪研究瓦里关山近地面O_3和CO_2浓度变化

根据2002年10月～2004年1月在青海瓦里关山全球大气本底站(101.898°E,36.287°N,3810ma.s.l.)近地面空气7Be,210Pb,O3和CO2的周平均浓度数据,建立这4种组分相邻周浓度差(分别以Δ7Be,Δ210Pb,ΔO3和ΔCO2表示)数据序列,以此示踪研究高层大气向下输送和陆地地表排放这两个过程各自对瓦里关山近地面O3和CO2浓度变化的影响.结果表明,与使用直接周浓度数据的示踪结果相比,浓度差的引进降低了大气气溶胶季节性湿沉降对7Be和210Pb示踪信号的干扰,较清晰地揭示了瓦里关山站近地面O3和CO2各自浓度变化的物理机制.Δ7Be与ΔO3的关系表明瓦里关山近地面O3显著地受到高层大气向下输送影响;Δ210Pb与ΔCO2关系则表明陆地地表排放对近地面CO2浓度变化有着明显的贡献.Δ210Pb与ΔO3关系也反映出地表排放在冬、夏季对瓦里关山近地面O3浓度变化不同的影响,Δ7Be和ΔCO2关系则反映了来自高层大气向下输送在夏季(冬季)是增加(减低)瓦里关山近地面CO2的浓度.根据对7Be和O3的观测,本文推算月平均平流层输送到瓦里关山近地面O3浓度在4月和6～8月为(6.0～8.0)×10-9(体积混合比,下同),而其余月份稳定在(2～4.0)×10-9;在瓦里关山近地面O3本底浓度的构成中,平流层贡献5～7月份为20×10-9左右,而在其余月份在(12～15)×10-9,总体上相对贡献率为35%～40%.

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.