人类世:人类将压倒大自然的威力吗?

我们探讨人类世的发展。人类世是当前世,在此期间人类及人类社会成为全球性的地球物理作用力。人类世开始于1800年左右,工业化开始之际,重要特征是矿物燃料极其广泛的使用。我们用大气CO_2浓度作为唯一的、简单的指标来追溯人类世的行进过程。前工业化时代的大气CO_2浓度为270～275 ppm,到1950年上升至大约310ppm。从此,人类事业经历了一个显著的爆发——大加速时期,对地球系统功能带来了明显的后果。自1950年以来,大气CO_2浓度从310ppm升至380ppm,自前工业化时代以来总上升值的大约一半发生在最后区区30年间。大加速即将达到临界状态。无论将来呈现的是何等景象,未来几十年肯定是人类世演进过程中的一个转折点。

华北平原污染气体区域分布的车载DOAS遥测研究

利用车载差分光学吸收光谱技术(DOAS)于2013年6月至7月对华北平原进行走航观测,研究了不同风场下SO_2和NO_2的柱浓度空间分布特征及其对北京地区的影响。研究发现,在石家庄、保定和济南附近同时观测到SO_2和NO_2高值,表明三地附近存在工业排放源,其中6月11日石家庄附近观测到SO_2和NO_2高值区域均值分别为1.29×10^(17)molecule·cm^(-2)和3.59×10^(16)molecule·cm^(-2),为低值区域均值的3.8倍和3.6倍。在西南稳定风场下,石家庄—保定—北京方向为一条污染物输送通道,Hysplit风场轨迹模型结果也验证了该输送通道的存在。车载DOAS观测的NO_2柱浓度和臭氧检测仪(OMI)检测结果的对比显示,两者具有较好的一致性;同时卫星观测也验证了偏南风场下污染物输送通道的存在。实验结果表明车载DOAS技术在污染物排放源监测、空气污染物地区分布快速获取以及卫星数据校验方面都具有重要作用。

乌鲁木齐河源区黑碳气溶胶浓度特征及其来源分析

利用七波段黑碳仪对2016年8月—2017年7月乌鲁木齐河源区大气中黑碳气溶胶进行了实时监测,并结合同时期气象资料对该区域黑碳气溶胶浓度变化特征、影响因子和可能来源进行了分析.结果表明,观测期间乌鲁木齐河源区黑碳浓度在102～1525 ng·m^(-3)之间变化,均值为520 ng·m^(-3).春季、夏季、秋季和冬季的浓度分别为425、536、686和427 ng·m^(-3),呈秋季最高,夏季次之,冬、春季低的季节变化特点.日内变化具有明显的双峰双谷特征,在当地时间8:00—9:00(与北京时间的时差为2小时,即为北京时间10:00—11:00,下同)和16:00—19:00有两个明显的峰值,可能与当地的排放和气象因素有关.乌鲁木齐河源区黑碳的本底浓度在春季、夏季和秋季分别为253、271和290 ng·m^(-3),而冬季黑碳的本底浓度仅为162 ng·m^(-3).与其他偏远地区相比,乌鲁木齐河源区因受较多排放源影响,黑碳浓度本底值较高.黑碳气溶胶浓度与气象因素相关性显著,当风速小于2 m·s^(-1)时,黑碳的平均浓度明显偏高,当相对湿度大于55%时,黑碳浓度明显偏低.由浓度权重轨迹分析和波长吸收指数(AAE)可知,乌鲁木齐河源区的黑碳浓度,除了受本地化石燃料燃烧和生物质燃烧排放的影响以外,还可能受到中亚地区远距离传输的影响.

气象因素对于华北平原秋冬季气溶胶物理特性的影响

大气气溶胶对空气质量、气候变化和人体健康等方面有重要影响.气溶胶物理特性决定了其辐射效应和成云能力.因此,针对气溶胶物理特性的观测研究对于准确理解和评估气溶胶环境气候效应至关重要.本研究基于2018年11月11日—12月19日和2019年9月26日—10月31日在中国华北平原农村站点开展的综合观测,探究了不同气象因子对气溶胶物理特性的影响.结果表明,相对湿度和风速变化对气溶胶光学特性和吸湿活化特性有重要影响.高相对湿度条件(RH=52%~89%)促进与液相反应相关的二次气溶胶生成,相对于低湿度条件(RH=29%~65%),气溶胶单次散射反照率(SSA)由0.75增加到0.83,60~200 nm粒径下的气溶胶吸湿性参数(κ)增加了约0.04,0.07%~0.81%过饱和比下的气溶胶活化率(f_(NCCN))相比低湿度条件下也增加了约0.2.高风速条件下采样点受区域传输影响更为强烈,当风速从2 m·s^(-1)增加到4.5 m·s^(-1)时,气溶胶后向散射比(HBF)增加了约36%,而f_(NCCN)则下降了约23%.此外,不同气团来源也将导致气溶胶各物理特性发生变化,当较清洁干燥的西北气团占主导时,颗粒物粒径较低,导致f_(NCCN)降低、HBF升高,而当污染程度高的西南气团占主导时,颗粒物粒径显著增加,f_(NCCN)随之增加、HBF则有所降低.