气候变化对西北欧大气氮沉降的影响:一种模型研究

一种高分辨率化学传输模型,受代表目前和未来气候的气象学因子所驱动,被用来调查未来可能的气候变化对欧洲西北部大气氮沉降的影响。虽然对气象学参数和化学物质构成的时空可变性方面存在低估问题,但该模型系统能够解决北欧地区20世纪80年代期间观测的降水气候学和化学特性。结果表明,随着降水量的增加,挪威西部的氮沉降有实质性的增长(大概30%左右),但是其它区域变化比较平缓。氮氧化物的沉降增加得比还原氮的多。在整个瑞典,虽然预测的年降水量同样是增加的,但是氮氧化物沉降增加得很少,同时还原氮呈下降趋势。这可能是因为挪威海岸降水量强烈增加,更多的还原氮将在斯堪的纳维亚的西部被转移。预计整个挪威的氮氧化物沉降总量将从当前气候条件下的96Gg N/a增加到2100年的107GgN/a,此增加量仅因气候变化而引发。瑞典的相应数值则很和缓,从137GgN/a增加到139Gg N/a。

挪威南部两流域氮、硫和氯元素的大气沉降

挪威南部大气中污染物的沉降量较高,已超过敏感生态系统酸沉降的临界负荷。关于硫元素沉降的影响人们了解得相对比较清楚,但对有关氮氧化物与氮还原物的影响与归宿知之甚少。为研究挪威南部的氮循环,跨学科研究项目"氮——从山地到峡湾"于1991年启动。本项目旨在了解氮平衡与氮沉降在挪威南部两个不同流域造成的影响。主要工作内容为对大气输入进行定量化,并与径流输入及其他迁移数据进行比较。通过1993～1995年间大气与化学沉降监测数据以及区域研究监测结果对大气输入进行计算。在Bjerkreim流域,由于地形的影响,在研究区域内44个支流流域之间降水量的变化很大。氮元素的年沉降量在1400～2300mgN/m^2·a之间,最大值出现在降水量最大的山区。硫和氯的大气沉降也做了类似的观测、确定,以比较输入与径流数据,这也作为计算超过临界负荷量的一个依据。硫和氯元素年沉降量分别为900～1500mg S/m^2·a、12000～21000mg Cl^-/m^2·a。Auli流域的降水量则变化极少,其12条支流流域(估算了它们的输入数据)的氮、硫与氯元素沉降量变化不大。估计氮的年平均沉降量为1100～1250mg N/m^2·a,硫与氯元素的年沉降量分别在730～830mg S/m^2·a、1780～2200mg Cl^-/m^2·a之间。较高的降水发生率与该元素在大气中相对较低的含量导致干沉降所占比例较小,约为10%。

气候变化对氮和碳通量的影响:大气-陆地-淡水-海洋链:综述

预测的气候变化可能会使挪威南部半天然生态系统的氮沉降增加10%左右。在Storgama,生长季节降水量的增加使得总有机碳通量和总有机氮通量随水流量而有所增加。冬季,土壤通常在积雪覆盖下,土壤温度接近0℃,这导致了较高的无机氮的径流及较低的总有机碳的径流。相反,由于积雪较少(预计在较温暖的世界中出现)而造成的土壤温度低于冰点则会减少无机氮、总有机氮和总有机碳的径流。长期的监测数据表明,积雪量的减少可以造成氮淋溶的下降或增加,这取决于氮沉降、土壤温度状况和冬季流量之间的相互作用。总有机碳的季节变化主要是受气候控制,而硫酸盐和硝酸盐(NO_3)的沉降造成了总有机碳的长期增加。升级到流域尺度,NO_3的年度通量对预测的气候变化的响应保持不变。

从全球角度看欧洲削减地面臭氧

欧盟(EU)的'欧洲清洁空气'计划(Clean Air for Europe,CAFE)目前正在对大气质量政策进行修订,这将促使欧盟在2005年中期实行的第六期环境行动计划(Environmental Action Programme)中采取针对大气污染的专题策略。显而易见,对于削减地面臭氧浓度,欧洲控制之外的过程对于满足其未来的长期目标和大气质量方针是至关重要的。观测和模拟结果表明,气候变化与地面臭氧存在着强烈的联系,臭氧浓度很有可能会由于欧洲气候变暖、变干而增加,而且,亚洲发展中国家人为排放的增加也可能提高北半球臭氧的本底水平。北欧几个站点已经观测到臭氧本底浓度的显著增长,尽管其潜在的原因尚未确定。对流层中浓度不断增加的甲烷和一氧化碳之间的光化学合成也可能导致全球范围的高臭氧水平。这些作用可能会逐渐超过欧洲在降低臭氧前体物质排放方面所取得的成就。因此,需要从全球或北半球的角度看欧洲臭氧大气质量政策的修订。

人类对氮循环的影响:从地区远景看全球问题

本章探讨有关全球氮循环中人为扰动的主要问题,并将项目研究中的一些地区性发现与大尺度影响联系起来。人类将大气中的N_2转化为生物化学活性更强的形式,这产生一系列的环境效应。本项目旨在评估挪威南部两大流域及其子流域的氮状况,并随着研究的进展阐述氮保持与流失的一些模式。对人口稀少的荒地而言,大气输入是氮的主要来源,约为2.5mg/m^2·a。低固定和明显的氮饱和源于大气氮的高输入,以及水文条件、土壤贫瘠和陆地磷的缺乏。在这个酸化的流域,NO_x和NH_x的扩散急剧下降,地表水的酸化中将近一半是由于氮的影响。磷的浓度较低,通常低干1μg/L,这使得流失物中氮/磷的比值高,从而导致淡水和近海中磷的缺乏。对农业化和森林覆盖的流域而言,大气中的氮沉降低于1.5mg/m^2·a,因此农业活动是氮的主要来源,同时淋溶水中氮和磷的浓度一般较高但波动较大。农业和林业是氮流失的主要因素。本流域入海口水流中高浓度的氮和磷是峡湾地区富营养化的主要原因。对两个流域而言,气候波动都强烈的影响氮的流失方式。氨盐的转化以及气候变化可能导致的土壤有机氮的矿质化都不可预测地作用于未来氮循环。

南极海狗脂中的多氯二苯对二噁英、多氯二苯呋喃和共面联苯

本研究测定了11份南极雌海狗脂样品中的多氯二苯对二噁英(PCDD)、多氯二苯呋喃(PCDF)和共面(非邻位取代)多氯联苯(CB—77,CB—126和CB—169)的含量。发现PCDD/PCDF可测浓度平均为2ppt TEQ(北欧模型),这个浓度大大低于北极海豹的。另外,南极海豹和北极海豹之间PCDD/DCDF同类物分布模式也不同。南极海狗体内的CB—77,CB—126和CB—169的浓度(单一同类物浓度平均为8.5—41pg/g),也大大低于北极环斑海豹和琴海豹。这些差异的一种可能的解释是,南半球环境污染总体程度较低,虽然不能排除不同年龄和性别分布的影响。这些数据通过了为这类低浓度所制定的所有质量保证标准的检验。

利用多波段分光仪观测生物有效UV辐射、臭氧总量和云的影响

该文介绍了一种利用紫外分光仪进行辐照度观测获取生物有效UV辐射、臭氧总量和云的光学厚度的方法。这些量是观测的辐照度与辐射传输计算相结合后测定的。该方法被用于具有 4个中心波长为 30 5、32 0、340和 380nm ,宽度为 10nm的 4波段分光仪。将这种仪器与高精度分光光度计在美国圣迭戈不同天气条件下进行了为期 1周的对比观测。当太阳天顶角 (SZA) <80°时 ,CIE 权重UV辐射剂量率的相对误差为 1.4± 3.2 %。晴天条件下 ,当SZA <80°时 ,相对误差为 0 .6± 1.5%。该仪器观测的辐照度推算的臭氧总量对云并不敏感。这种仪器还与Dobson和Brewer仪器在挪威奥斯陆进行了一年多的对比观测。整个观测期间 (包括有云的情况 )获得的臭氧总量相对误差为 0 .3± 2 .9%。当晴天和SZA <6 0°时 ,标准差减小到 1.9%。将仪器观测中所获得的臭氧总量和云的光学厚度输入到辐射传输模式 ,可以计算从 2 90～ 4 0 0nm分辨率为 1nm的整个光谱。这样计算的光谱与同时用高精度分光光度计观测的光谱在晴天及有云的条件下非常一致 ,所以 ,这种光谱可以用于测定任何作用光谱的辐射剂量率。而计算这种光谱只需要一个UV B通道和一个UV