浅谈气溶胶的环境效应

随着人类文明的发展,气溶胶的过量排放使得人类的生存环境恶化。本文将从能见度、酸雨、降水这三个方面论述气溶胶的环境效应。     

拉萨气溶胶光学厚度的测量

我们利用美国多波段太阳辐射计(MICROTOPII)测量了西藏拉萨2008年8月～2010年8月期间大气气溶胶光学厚度,研究了拉萨气溶胶光学厚度日变化、月变化和季节变化等问题。结果表明,拉萨晴天气溶胶光学厚度很小870nm通道大气溶胶光学厚度仅在0.016～0300之间,平均值为0.067。拉萨干季气溶胶光学厚度比湿季略高,月平均气溶胶光学厚度比北京小四倍以上。然而,数据显示,在观测的时间里拉萨气溶胶光学厚度成逐渐波动放大现象。拉萨气溶胶主要来源于生物质燃烧、机动车尾气、季节风沙,宗教烧香、周边水泥、采石等活动。     

中国地区 3 个 AERONET 站点气溶胶直接辐射强迫分析

利用全球气溶胶监测网(AERONET)观测资料,借助平面平行辐射传输模式,计算兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)、香河站和太湖站多年晴空条件下的气溶胶直接辐射强迫.结果表明,SACOL、香河和太湖地区大气层顶气溶胶日平均直接辐射强迫分别为(-7.2±7.1)、(-11.7±9.5)和(-14.9±8.3)W/m2,地表处分别为(-21.9±12.2)、(-36.5±29.5)和(-42.2±21.0)W/m2,大气中分别为(14.7±9.7)、(24.8±23.0)和(27.3±16.5)W/m2.香河站和太湖站气溶胶对地表的降温和大气的增温大于SACOL站.地表和大气中辐射强迫对气溶胶光学厚度的变化敏感,而大气层顶处敏感性较弱.沙尘气溶胶直接辐射强迫大于所有气溶胶的平均值,且对地表降温和大气增温更明显.     

北京市MODIS气溶胶光学厚度和PM2.5质量浓度的特征及其相关性

将NASA MODIS气溶胶光学厚度产品AOT与北京市清华园PM2.5质量浓度进行比较分析.研究表明,AOT和PM2.5均有明显的季节性变化特征;二者的日均值相关性在冬半年要明显低于夏半年,说明二者受到季节的显著影响.利用相对湿度和气溶胶标高等气象条件进行校正后,AOT与PM2.5具有较高的相关性.因此,MODIS AOT可以作为监测PM2.5分布以及传输的有效补充手段.     

广州地区 PM1质量浓度对能见度的影响以及气溶胶吸湿增长因子

利用在线的气溶胶质量浓度与光学特性观测资料,对广州地区进行研究,得到下列3个结论.1)能见度与气溶胶质量浓度呈明显负相关关系.当PM1大于60μg/m3时,随PM1质量浓度降低,能见度变化不明显;当PM1小于60μg/m3时,随PM1质量浓度降低,能见度迅速升高.2)相对湿度对能见度的影响很大.当相对湿度在70%~80%范围内时,只有当PM1的质量浓度小于40μg/m3,能见度才能达到10 km;而当相对湿度为80%~85%,PM1的质量浓度必须小于20μg/m3,能见度才达到10 km.3)气溶胶吸湿增长因子f(RH)与相对湿度之间存在下列关系式:f(RH)=0.6+0.133×(1-RH100)-1.633,本地化的f(RH)与美国能见度观测网IMPROVE的湿度增长曲线在相对湿度为50%~80%之间具有可比性.     

中国东部冬季气温和降水的气候变化特征分析

利用中国东部1951年-2007年冬季气温、降水资料及NECP/NCAR再分析资料、NINO3-4区海温资料、欧亚纬向风指数和南方涛动指数,采用气候统计诊断方法,探讨了中国东部3个气候带(热带、副热带和温带)冬季气温和降水的变化特征及与大气环流和海温的关系。结果表明:过去57年间,中国东部热带、副热带和温带冬季平均气温、平均最高和最低气温均有不同程度的增加趋势,其中温带地区增温最为显著而热带地区增温幅度最小。3个气候带冬季降水量的变化趋势都不明显,但≥0.1mm降水日数呈下降趋势。副热带地区≥5.0mm降水日数显著增加,而热带和温带变化趋势不明显。3个气候带冬季平均气温、最高气温和最低气温与西伯利亚高压指数、东亚冬季风强度指数和欧亚纬向风指数显著相关,大气环流和海温与各气候带≥5.0mm降水日数的相关性好于与≥0.1mm降水日数的相关性。     

2014年北京地区一次严重雾霾过程的气溶胶光学特性研究

利用卫星资料对2014年10月7日—11日北京地区发生的一次严重的雾霾天气过程进行了分析.研究表明:严重雾霾期间北京地区太阳光度计探测的气溶胶光学厚度较高,峰值为4.51,7日—11日Angstrom波长指数均高于1.2,污染以细粒子为主.MODIS探测的AOD有显著增长,均在0.18以上,最大为0.9.Calipso...     

中国东部地区春季降水与气温异常型的联合EOF分析

利用中国东部地区(100°E以东)140个气象观测站1951-2010年的逐月降水和地面气温资料,在去除气温的线性趋势的基础上采用联合EOF分析等方法,对春季(3-5月)的降水异常型和气温异常型之间的关系进行了诊断研究,结果表明:①在第一典型场(方差贡献率为28.13%)中,降水异常型态为南方型,存在3个暖异常区域:华北中部和北部的部分地区、陕西汉中地区以及西南地区;3个冷异常中心:一个位于长江以南地区,一个位于东北地区,一个位于西北地区的内蒙古西部。时间系数存在准3年、4~5年和8年尺度振荡周期;②在第二典型场(方差贡献率为16.57%)中,降水异常型态为中间型,气温异常偏高区基本位于南岭以南地区和西南地区的云南、贵州、四川,气温异常偏低区处在南岭以北地区。时间系数存在3年和18年为明显的时间振荡周期;③在第三典型场(方差贡献率为7.94%)中,降水异常型态近似表现为北方型,气温异常场,从南向北表现为“+-+”交替分布型。时间系数存在24~26年、4年为明显的时间振荡周期。通过3个模态的分析发现降水异常偏多与气温异常偏低、降水异常偏少与气温异常偏高的一致性特征在长江以南地区表现得尤为显著,当降水偏多时,云量增多,地表吸收的太阳辐射减少,再加上异常偏多的降水改变了地表的湿度(增大),进一步使地面放出的长波辐射相应减少,从而导致了地面气温降低。     

浅析阿里地区夏季云系及降水特征初步分析

利用阿里地区狮泉河站的地面观测资料及实时记录,对阿里地区云状出现频率,降水机率进行统计和对比,初步分析阿里地区夏季云系及降水特征。     

中国北方沙尘气溶胶时空分布特征及其对地面辐射的影响

该文通过对1978年以来的TOMS气溶胶指数分析,揭示出我国北方地区沙尘气溶胶的时空分布特征和长期演变规律,并结合地面辐射资料分析了沙尘气溶胶对太阳辐射的影响.研究表明,我国北方地区3、4月份大气气溶胶指数有两类高值区,一是沙尘源区,另一是影响区.影响我国沙尘天气的境外初始 源区大气气溶胶指数的峰值集中在0.2附近,北路源区绝大部分气溶胶指数区域面积强度集中在0.3～0.4 之间,西北源区和南疆盆地区的峰值集中在0.4附近,整个北方地区气溶胶指数的区域面积强度的峰值集中在0.3附近.沙尘暴天气发生和影响期间,随气溶胶指数出现峰值地面太阳总辐射和入射辐射相应出现低谷,源区两者之间有比较好的负相关关系,而影响区的相关性相对较小,说明在影响区大气气溶胶来源相对复杂.     

青海东部高等级公路沿线降水分布特征及其对交通运输的影响

本文依据青海省高等级公路网沿线10个气象站30年（1971-2000年）气侯整编资料以及2004～2007年自动气象站降水资料,对青海高等级公路沿线的降雨、降雪时空分布特征进行了分析。结果表明：青海省高等级公路沿线暴雨出现次数虽然少,但全线均存在发生暴雨的可能,湟中、大通、互助是出现中～大雨的高频区;强降水主要集中在7～8月份,多出现在午后～前半夜,持续时间短、范围小、局地性强。高等级公路沿线西马高速降雪日数、积雪日数少,降雪和积雪初日迟、终日早,积雪深度小,即雪害相对其他高等级公路轻而少。雪害较严重的地段有平阿高速化隆段、西塔高速湟中段、宁互一级互助段和西湟一级湟源段。     

青海东部地区一次秋季大降水天气诊断分析

2010年9月20～21日青海东部地区出现了区域性大雨、局地暴雨天气,对这次过程从环流形势、卫星云图、物理量场诊断等方面进行了分析。结果表明：巴尔喀什湖附近冷空气与中西伯利亚～贝加尔湖高空冷涡打通为这次大降水天气形成提供了冷空气来源,西太平洋副高压西北侧西南暖湿气流为大降水提供了水汽,中尺度对流云团的活动是造成局地暴雨的主要成因,物理量场上高低空的合理配置、700hPa高原暖涡为低层水汽辐合为大降水提供了必要条件,V-3θ诊断对这次秋季大降水预报有指示作用。     

近年来京津地区酸雨形势变化的特点分析——气溶胶影响的探讨

本文利用2000年以来中国气象局的酸雨观测站网的观测资料，分析了近年来我国酸雨形势出现的一些新的变化，其中京津地区近年来酸雨程度与2000年前相比明显地逐年加重趋势最值得关注。本文着重分析了京津地区的酸雨程度的长期变化趋势，指出：为了迎接奥运会近年来北京等地加大了空气污染的治理力度，大气颗粒物总浓度的逐年下降，一次颗粒物如扬尘、工业粉尘对降水酸性的中和能力减弱，二次颗粒物如硫酸盐、硝酸盐等浓度和比例的升高，可能是近年来京津地区降水酸性明显增加的重要原因；这种情况提示我们，区域降水酸性对近年来采取的相关环境治理措施具有敏感的响应。     

基于GOCI影像的杭州PM2.5遥感建模及时空变异分析

地球静止卫星上的GOCI(geostationary ocean color imager)传感器具有较高的时间分辨率,在研究短时间尺度内大气PM2.5浓度时空变化方面具有一定的应用潜力.本文根据GOCI影像的波段特征,利用2011-2013年实测PM2.5浓度、大气气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)与气象因子数据,分别进行了GOCI PM2.5浓度单变量和多变量反演建模研究,并结合2013年12月6日的GOCI AOD数据,实现了单日杭州市PM25浓度遥感反演与时空变异分析.结果表明:在单变量模型中,分季节模型的平均相对误差最高值28.11％比年度模型的平均相对误差34.04％低,分季节模型精度优于年度模型;单变量模型的平均相对误差34.04％比多变量模型的平均相对误差48.96％低,单变量模型精度优于多变量模型;把单变量冬季模型应用于杭州GOCI AOD数据,得出逐时大气PM2.5的空间分布,并计算了PM2.5浓度的变异系数,发现杭州各区县变异系数大都在0.5以下,东部和北部的数值较高,中西部地区的值较低.     

ENSO与IOD联合发生对中国春季降水气温的影响

利用1951-1998年Hadley中心全球海温资料,NCEP/NCAR再分析资料和中国气象局整编的160个站的月降水和气温资料,通过合成分析的方法,讨论了ENSO和10D对我国春季降水和气温的影响.结果表明:10D和ENSO联合发生时有利于我国春季西南地区降水增加,长江中下游以南东南沿海的降水量减少.我国两河(长江、黄河)中上游西北、西南地区春季增温,两河中下游以东地区春季降温.     

北京冬季气溶胶吸湿性的观测与分析

采用HTDMA(加湿迁移差分分析)法于2009年12月8—20日测量了北京气溶胶吸湿性,并讨论气溶胶吸湿性影响因素.实验发现,北京气溶胶吸湿性生长因子冬季在1.01到1.40之间,呈现弱吸湿性和近憎水性特点.北京冬季气溶胶吸湿生长因子日变化呈现双峰分布和单峰分布2种规律.影响城市环境气溶胶吸湿性的主要因素是近憎水性组份和弱吸湿性组份在环境气溶胶中所占的比例.     

中国极端降水事件的变化

本文选取中国1953~2007年192站的逐日站点降水资料,研究了我国极端降水的趋势变化以及出现频数的的空间分布特征.?得出以下结论:我国年总降水量由东南沿海向西北内陆递减,持续1d、2d的极端降水事件占总频数的多数,持续3d以及以上的极端降水事件很少。就其贡献比例来说,干旱少雨的西部地区贡献率较高,东南沿海等常年多雨区贡献率则较小。     

气溶胶和氡浓度变化对氡子体影响的探讨

为了得到气溶胶变化后对氡子体产生的影响,实验通过气溶胶粒径谱仪SMPS测试氡室内不同浓度气溶胶,分析气溶胶的变化情况,根据AlphaGUARD测氡仪以及AlphaPM子体仪测试变化的氡浓度不同气溶胶下子体变化情况。实验结果表明:在两个NaCl浓度的气溶胶条件下,气溶胶的总量随着气溶胶发生器中的NaCl浓度的增大而变大,由于氡子体结合态随气溶胶浓度改变,氡子体浓度也随气溶胶浓度的增大而增大。并且在相同气溶胶浓度情况下,氡子体的浓度随着氡浓度的增大而增大。     

海水中微量Co和Ni分析方法的初步研究

综合对比几种水体中微量Co、Ni的萃取和分析方法,选取一种较为可行的方法进行初步尝试,测定海水中的微量Co、Ni;使用原子吸收参照海洋标准GB17378.4-2007中连续测定Co、Pb、Cd的萃取方法对海水中的微量Co、Ni进行萃取和测定。测试结果表明,线性在0.05μg/L~10.0μg/L能够得到较为稳定的测试结果,精密度RSD(Co)=4.9﹪,RSD(Ni)=4.9﹪。该萃取方法能够快速、有效、且稳定的测定海水中的微量Co和Ni。     

浅析降水对棉花产量的影响

本文通过对邹平县降水资料和棉花产量的分析,发现在棉花生长发育关键期(7-9月)降雨量是影响棉花产量和质量的主要气象要素,并提出了管理措施。