东亚春季边界层臭氧的数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS)对2004年4月东亚边界层(距地面2km以下)臭氧进行了数值模拟,并评估了东亚边界层光化学反应的活性.结果表明:东亚春季臭氧呈带状分布,其高值区〔φ(O3)>55×10-9〕主要集中在30°N～40°N.受东亚季风气候控制,沿蒙古、中国东北以及日本一线有一强臭氧输送通道,输送通量达3×10-5mol/(m2.s).通过计算边界层O3光化学净生成率可知,光化学影响主要集中在高污染源排放地区,其与水平输送对臭氧影响的分布具有负相关性,说明光化学生成的O3可被输送至下风地区,而不仅限于局地.

光谱法与传统荧光法测量北京大气NO_2浓度及其对臭氧生成效率的影响

利用腔衰减相移式NO2光谱仪(CAPS)和传统化学荧光法(CL)同时测量北京2012年8月21—29日大气NO2浓度变化.对比两种仪器的NO2浓度,两种仪器结果在白天光化学反应较强期间偏差较大,最高可达25%.结合O3以及NOy观测计算了臭氧生成效率(OPEx),结果显示CAPS仪器结果计算得出的OPEx比CL小40%.对比低浓度和高浓度O3时期,前者差异小于后者,说明准确的NO2浓度测量对OPEx的计算至关重要,在O3污染期间尤为重要,是影响臭氧敏感性控制指标的一个显著因素.

SO2在Fe2O3颗粒表面不同温度下非均相反应的实验模拟

使用漫反射Fourier变换红外光谱(DFTIRS)、离子色谱(IC)及透射电子显微镜(TEM)对不同温度条件下SO2在α-Fe2O3颗粒表面的非均相反应过程进行实验模拟和监测,并分析了反应剧烈波段(8.7μm)的产物硫酸盐以及颗粒吸收和后向散射光学系数的变化.结果表明,在15-45℃内,硫酸盐生成量、生成速率以及吸收系数、后向散射系数都随反应温度的升高而呈现先增加后减少的趋势;同一反应温度下,硫酸盐生成速率随时间呈现先增大后减小,最后逐渐趋于稳定的演变;光学系数变化与硫酸盐生成量之间存在较好的指数关系.在当前全球气候变暖背景下,研究结果将对深入了解真实大气中SO2与矿尘非均相反应造成的气溶胶光学特性演变,以及定量评估其辐射强迫影响具有一定意义.

一种基于卫星遥感AOT估算近地面颗粒物的方法

本文建立了一种基于卫星遥感AOT估算近地面颗粒物浓度的新方法.该方法考虑大气边界层厚度和近地面相对湿度的区域分布变化情况,基于大气边界层模式模拟结果和卫星遥感气溶胶光学厚度进行近地面颗粒物浓度估算.基于RAMS模拟结果和MODIS气溶胶光学厚度数据,利用该方法获得了华北地区近地面PM2.5质量浓度.并用研究区域中16个地面站点的颗粒物浓度监测数据对估算结果进行了评估.结果表明,遥感反演的近地面PM2.5与地面监测数据在趋势上基本一致,二者相关R2达到0.61.与此同时,又利用地面激光雷达和气象仪测量结果对MODIS气溶胶光学厚度数据进行了近地面颗粒物估算,并将估算的结果与新方法得到的估算结果进行了比较.比较结果表明,新方法获得的估算结果与地面监测数据具有更好的相关性,和常规方法相比,相关R2从0.32提高到0.62.

初始误差和模式误差对ENSO集合预报的影响

基于作者发展的一个ENSO(ElNio-Southern Oscillation)集合预报系统,利用4组14a的(单一或集合)回报试验(试验方案按照是否在预报过程中考虑了初始或模式随机误差扰动进行划分),分别从确定性预报和概率预报角度,检验和探讨了随机的初始误差扰动和模式误差扰动对ENSO集合预报水平的影响.试验结果初步表明,主要体现了模式物理过程不确定性的随机模式误差扰动,能够在整个12个月预报过程有效地提高集合预报系统的预报水平.但是对该系统而言,随机初始误差扰动对预报水平的影响相对较小,其影响时效主要集中在预报的前3个月左右.

氚输入函数的构造与北太平洋氚分布的模拟

使用一个开边界的北太平洋环流模式研究氚在北太平洋中的分布和输送.首先,选用全球同位素降水资料GNIP/ISOHIS,用插值的方法构造模式区域1951～1997年的氚强迫函数.之后将构造的氚强迫函数加为海表通量边界条件,从零初始的氚分布积分环流模式47年.将模拟结果与GEOSECS和WOCE的观测资料进行对比分析,结果表明:模式得到了与观测资料相符的经向梯度和次表层高值信号;模拟出了北太平洋区域氚的总通量在1963年出现了明显的峰值,氚的总储量在1975年后变化缓慢;模式模拟的氚由高纬度海表进入,经次表层输送向赤道方向转移,与分析观测资料得出的结论是一致的.但模拟结果在30°～40°N区域存在一定误差,这种误差在模拟CFCs分布时也曾出现.误差可能源于模式对这一区域物理过程描述的不足,但在氚强迫函数构造过程中存在的不确定性因素也会影响模拟结果.