华北大气污染物沉降量已成为全球最高区域之一

[本刊讯]中国科学院大气物理研究所大气分中心研究员王跃思课题组的潘月鹏、唐贵谦和吴丹全面评估了华北区域硫、氮和重金属等污染物的干湿沉降通量,并对它们的生态风险进行了评价,一系列的研究显示:我国华北区域大气硫、氮和重金属沉降量已成为全球最高区域之一。首批数据集成结果在Atmospheric Chemistry and Physics等国际刊物陆续发表。干湿沉降是大气自然净化的重要途径,如果这一过程将大量人为     

基于临界负荷择选硫和氮沉降控制

为了科学地制定酸沉降控制政策, 基于稳定状态质量平衡法(SMB)建立了临界负荷函数, 绘制出二维临界负荷函数曲线图, 提出可将该曲线图定义出五种不同的控制区域, 即临界负荷区(无需控制区)、S沉降控制区、N沉降控制区、S和N沉降选择控制区以及S和N沉降同时控制区, 根据沉降状态点落在不同的控制区域内选择相应的控制途径. 考虑到中国盐基阳离子沉降(BC_dep)高的特点, 将BC_dep作为变量, 得到三维的临界负荷函数曲面与硫和氮沉降控制区. 以广州地区的赤红壤为例, 根据当前沉降数据和植被数据, 结合采样实测的土壤数据, 计算得到当前状态下的沉降点位于临界负荷区, 但若BC_dep下降75%, 则位于S沉降控制区, 表明应进行硫沉降的控制; 若进一步考虑营养氮的临界负荷值, 则当前的沉降状态处于N沉降控制区内, 随着BC_dep值的下降, 逐步转变为S和N沉降同时控制区, 表明应同时控制硫沉降和氮沉降.     

应用双重优化方法估计碳通量

<正>贝叶斯综合反演方法(BSIM)利用先验CO2通量和大气CO2浓度观测数据估计碳通量分布,其结果在很大程度依赖于先验碳通量的偏差.实际应用中,通常用生态碳通量模型计算先验通量,可是不恰当的短期生态过程的模拟将引起先验通量的刻度误差,从而导致BSIM估计结果的偏差.我们提出了一种双重优化算法,     

便携式粉尘观测仪测定腾格里沙漠和毛乌素沙地PM_(10)释放通量

中国北方沙漠和沙地是亚洲粉尘释放的重要源区,定量估算这一地区的粉尘释放量有助于评估区域大气环境质量及其气候效应.目前,对中国北方粉尘释放量的估算主要是基于模拟结果,野外直接观测数据很少.利用一种新型的粉尘释放观测仪器——便携式粉尘观测仪(PI-SWERL),测量腾格里沙漠和毛乌素沙地若干典型地表(沙丘、干湖、灌丛沙丘、河流冲积物等)的粉尘释放通量,获得了不同地表潜在粉尘释放量的直接观测数据.结果表明,不同地表的PM10释放通量存在较大差异,但均随摩阻风速的增加而增加.在相同的摩阻风速U*=0.55 m/s条件下,灌丛沙丘的PM10通量最高(0.70~10.23 mg/(m2 s)),河流冲积物次之(0.12~4.97 mg/(m2 s)),干湖湖底、沙丘等地表的通量较小(0.5 mg/(m2 s)).对比试验表明,破碎结壳地表释放的PM10通量是未破碎结壳的几倍甚至几十倍;披覆松散沙粒结壳地面的PM10释放通量高出未披覆的1~2个数量级.对比前人研究结果,PI-SWERL可以较好地反映不同源区粉尘释放的差异,对定量评估区域乃至全球的粉尘释放量等具有重要意义.     

近南极洲海域夏季潜热及感热通量计算

洋面上潜热与感热通量的输送,对全球气候的变化有重大影响。通量的计算可以采用湍流脉动仪器测量温度、湿度、风速的脉动,直接计算通量。此外,可以采用整体输送系数方法计算通量。前者对测量仪器的精度要求高,可以得到较为精细的结果,但观测中困难较大。而后者可以采用常规气象观测资料计算,有利于获取大量资料,因而是目前广为采用的方法。目前在各大洋上均有许多通量计算结果,许多学者用COADS资料进行分析计算,如Cayan分析了洋面上潜热与感热通量距平、海面温度变化及其与环流变化之间关系。邵庆秋等分析了感热与潜热通量与E1 Nio现象之间的关系等。在赤道西太平洋的TOGA中美合作试验中,以及黑潮海域,吕乃平、周明煜也作过通量计算。由于观测等各方面的困难,目前在近南极洲海域的通量研究甚少。     

与动力场相耦合的区域沙尘分档模式及个例模拟

综合考虑沙尘的起沙、扬沙、输送、干沉降、湿沉降等物理过程, 建立了一个比较完善的综合沙尘过程模式, 并与MM5中尺度动力模式相耦合, 构成区域沙尘模式. 模式中利用摩擦速度和地表信息资料, 对起沙通量作了订正; 扬沙过程, 根据流场、不同的边界层和不同的积云对流参数化方案, 分别处理; 模式中沙尘的沉降分为干沉降和湿沉降, 对沙尘粒子作了按尺度的分档处理, 对于显式或隐式降水都作了比较精细的考虑. 该模式对2002年3月20日和2002年4月7日影响我国北方大部分地区的强沙尘天气的形成和输送过程进行了模拟试验, 结果表明, 模式能较好地模拟沙尘过程的形成和传输扩散特征.     

我国冬夏季硫污染物沉降与跨地区输送模拟研究

东亚经济篷勃发展,呈现欣欣向荣景象,但也带来了诸如大气污染、酸雨等环境问题。土壤因酸沉降影响会引发诸多的生态问题。继西欧和北美之后,东亚已成为世界三大酸雨区之一,且有进一步发展的趋势。由于污染物空中滞留时间较长,其跨地区输送已成为各国政府和科学家十分关注的热点问题。利用模式计算不仅有助于了解酸沉降分布及跨边界输送态势,而且可以预测未来变化趋势。为此我们发展了一种三维欧拉型污染物输送模式,能方便地计算长时间(月、季、年)的污染物远距离输送态势。控制方程中考虑了干沉降和降水的湿清除以及污染物的气相和液相化学过程,并用之计算了冬夏季我国和东亚地区硫沉降量的分布、输送通量及国内各大区之间的相互输送量。这不仅有助于了解我国各大区之间和东亚各国之间污染物的输送规律,还可为经济可持续发展战略中控制污染源的排放提供科学依据。     

新一代沙尘天气预报系统GRAPES_CUACE/Dust: 模式建立、检验和数值模拟

基于中国气象局数值预报基地研发的新一代全球/区域同化、预报系统(GRAPES)的中尺度预报模式(GRAPES_meso)和中国气象科学研究院大气成分中心开发的大气化学模块(CUACE/dust), 建立了中国沙尘天气预报系统(GRAPES-CUACE/Dust). 该系统引入了中国地区最新的土地沙漠化资料、中国沙漠沙尘气溶胶的光学特性资料、逐日变化的土壤湿度和雪盖资料. 模式质量守恒性能良好. 将批量实时预报结果与地面天气观测和臭氧分光计反演的气溶胶指数(TOMS AI)的对比表明: 模式能够比较准确地预报中国以及东亚地区沙尘天气发生、发展、输送以及消亡过程, 能够对起沙量、干、湿沉降量、沙尘浓度以及沙尘光学厚度等一系列要素进行实时定量预报. 以2006年4月7次主要沙尘天气为例, 分析了起沙和干、湿沉降以及沙尘大气载荷的时空分布等特征. 结果表明, 2006年4月东亚地区沙漠向大气中注入沙尘总量约为2.25亿吨, 沙尘排放以下面三大源区为主: 中国北部内蒙古和中蒙边界附近沙漠为东亚沙尘最重要的排放源, 沙尘排放量为1.53亿吨, 占排放总量的68%. 塔克拉玛干沙漠沙尘排放量位居第二, 将近4000万吨, 占沙尘排放总量的17%, 浑善达克沙地排放量约为1500万吨, 占排放总量的7%. 其他地区的沙漠、沙地以及废弃的耕地等的沙尘排放量之和只占沙尘排放总量的8%. 2006年4月东亚地区沙尘沉降总量为1.36亿吨. 沙尘沉降的区域分布表明, 三大沙漠源区同时也是沙尘的主要沉降区, 三大源区的沉降量大约占沉降总量78%, 共1.35亿吨的沙尘在三大沙漠源区沉降, 其次是源区下游的中国大陆地区, 沙尘沉降为沉降总量的16%, 大约200多万吨. 120ºE以东的中国近海、韩国、日本以及西太平洋地区沉降量只占总沉降量的6%左右, 约85万吨. 干、湿沉降的分析表明, 由于4月中国北方地区干燥少雨, 在2007年4月的沙尘沉降总量中, 以干沉降为主, 大约占沉降总量的94%, 湿沉降只占沉降总量的6%左右.     

实施沉降观测确保建筑安全

为保证建筑物在施工和使用中的安全,结合某工程沉降观测概况,就沉降观测的依据及目的做了介绍,从水准点的设置、观测方法等方面,提出了沉降观测的具体方案,并说明应注意的事项.     

中国南方城市酸岛的面积有多大?

<正>近30年来,中国迅速的工业化和城市化进程中排放了大量SO2、NOx和NH3,导致硫、氮沉降水平显著增加.其中,SO2和NOx作为酸沉降的直接驱动因素,一直受到广泛关注.虽然NH3可以中和降水中的酸性物质,但是当其以NH+4离子形式沉降进入土壤后,将会有较大的潜力引起显著的酸化效应.在中国北方地区,酸沉降往往不会产生显著的负面效应,主要是由于高水平的盐基离子沉降起到了     

青藏高原西部地区的总体输送系数和地面通量

以１９９７年９月至１９９８年１２月青藏高原西部改刚和狮泉河地区近地层自动气象站连续观测的梯度资料的基础,确定出两站的平均地表面粗糙度分别为２．７和２．９ｃｍ。采用廓线－通量法计算出观测期逐日的总体输送系数、两站１９９８年动量总体输送系数的年平 ４．８３＊１０＾－３和４．７５＊１０＾－３,进一步用总公式计算出两点逐日的地面动量,感热和潜热通量,欺 次平均值分别为３．４＊１０＾－２和１．８＊１０＾２Ｎ     

四川盆地地表水酸化现状与趋势

2009～2011年间对四川盆地地表水的酸化现状进行了一次大规模调查.通过对采集的90多个地表水样的pH和主要阴阳离子浓度的分析发现,除了重庆铁山坪溪流的pH低于6.0,万州开县天蛾池、重庆铁山坪溪流和峨眉山金顶池塘等少数地表水的酸中和容量(ANC)低于0.200mmoleL1,从而表明这些地表水体可能已经发生严重酸化之外,其他水体均具有较高的pH和ANC,表明在四川盆地地表水酸化可能并非严重的区域环境问题.这里存在30多年的严重酸沉降污染,部分水体与20多年前的调查结果相比存在明显的酸化趋势,表现为ANC显著下降,同时SO42和NO3浓度显著升高.SO2和NOx排放的增长是地表水酸化的原因,其中SO2的贡献更明显.四川盆地广泛分布的紫色土具有较高的化学风化速率,是地表水具有较强的酸中和容量的原因.而在周边山地分布着黄壤等风化速率较低的土壤类型,严重的酸沉降可能导致个别地表水的酸化.     

大同地区2010年首次强寒潮天气过程分析

2010年1月3-5日大同地区出现了一次近年来少有的强寒潮天气过程.文章从寒潮爆发时的环流形势演变特征、地面影响系统、温度平流、各层垂直速度、700水汽通量等进行了详细分析,得出造成这次寒潮天气的环流背景、寒潮降水的影响系统,以及与之配合的各种物理量场的诊断分析.     

一次平流层-对流层交换过程中臭氧通量的估算

利用2001年春季TRACE实验在东亚地区8个地点进行臭氧探测得到的臭氧廓线, 在物质通量计算的基础上, 提出了一种基于实测臭氧探空廓线的穿过对流层顶的臭氧通量的计算方法. 运用这种方法, 计算了2001年3月底发生在东亚地区的一次平流-对流层交换过程导致的穿过对流层顶的臭氧通量. 计算结果表明, 在我们研究的个例中, 穿过对流层顶的臭氧通量比全球和半球平均大1个量级左右. 与传统的采用对流层顶臭氧近似浓度来计算臭氧通量的方法相比, 用实测臭氧探空廓线计算得到的通量稍高, 但是量级相同.     

偶极化峰面附近离子通量消退现象

<正>偶极化锋面在观测统计以及个例分析中被广泛研究.它最主要的特征是北向磁场(GSM坐标系下的Bz分量)的突然增强,并且之前Bz会出现短暂的减小.观测结果显示偶极化锋面是一种地向传播、厚度只有离子回旋半径量级的结构,并且通常伴随着强的瞬态电场、波动以及电流.观测和模拟结果都表明当偶极化锋面通过卫星时,测得的粒子通量在某一能量阈值以下下降,而在该阈值以上的通量则上升.锋面附近电子和离子的加速一直是这     

沉降观测在客运专线的应用探索

基础工程沉降观测多数用于房屋建筑等结构物上,但是伴随着客运专线高速铁路发展,无碴轨道的应用对下部结构的沉降有极高的要求,因此把沉降观测引入到铁路施工中,通过沉降观测分析,预测工后沉降,确认工后沉降和变形,满足无碴轨道的铺设要求.     

水培黄瓜在不同时期对大量元素的动态研究及其品质对比

正一、研究背景水培黄瓜产量高、生长周期短,且省水、污染小,种植方法简单,省钱省力,受到普遍的好评和认可。我主要对水培黄瓜栽种过程中对营养液成分的需求进行了研究。并对水培黄瓜与土培黄瓜进行了产量品质及口感的对比。二、实验方案1.实验安排第1阶段:3~14周黄瓜对氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)的吸收情况记录。     

福建泉州湾盐沼对台风“格美”的沉积动力响应

为了探讨海岸盐沼在台风条件下的海岸防护机制, 利用小型压力传感器、电磁式流速仪、Seapoint浊度计观测了互花米草盐沼、光滩在2006年“格美”台风登陆前后的水位、流速、流向、悬沙浓度等沉积动力参数. 结果显示: 互花米草盐沼内底层流速一般小于5 cm·s^-1, 明显低于光滩(5~35 cm·s^-1); 互花米草盐沼内底层流速大小对台风的响应不显著, 但其流向随台风作用强度的不同而出现较大差异; 台风过境对附近海域悬沙浓度的影响非常显著, 悬沙浓度达到正常天气情况下的13~19倍, 台风影响后期互花米草盐沼底层悬沙浓度高于光滩. 计算结果表明, 台风期间互花米草盐沼和光滩底层悬沙输运量是平常天气情况下的4倍左右; 落潮期间, 光滩底部切应力在大部分时间大于临界切应力, 滩面发生侵蚀, 台风登陆后的侵蚀通量为正常天气情况下的2~3倍不等, 而互花米草盐沼底层切应力一般小于临界侵蚀切应力, 符合悬沙沉降条件的时间段也比较长, 整个滩面很少发生侵蚀, 以沉降为主, 台风显著影响期间的悬沙沉降通量是正常天气情况下的3~6倍, 落潮期间的沉降通量是涨潮期间的1~2倍. 根据台风期间互花米草盐沼和光滩的沉积动力过程的对比, 前者有利于悬沙的堆积, 而光滩的沉积动力过程则使滩面发生侵蚀.     

基于高压输电线路实时观测的电线积冰条件

利用2008～2009年冬季华中电网湖北地区500kV高压输电线路覆冰状况的实时观测资料,结合2009年1～3月恩施雷达站的积冰厚度、云雾微物理观测以及同期的自动气象站资料,总结了500kV高压输电线覆冰与模拟电线覆冰发生和脱落时气象条件的异同,并对液水含量进行了计算.结果表明:通过恩施雷达站处的气温可以较好地推断出张恩#307杆塔处的气温;高压输电线表面温度比环境气温高2～4℃,且二者呈正相关关系;高压输电线积冰发生和脱落时的气温明显低于模拟电线积冰观测到的阈值,其中发生时气温为2℃左右,脱落时气温为2～1℃;在积冰厚度较小时,厚度受气温变化影响明显;液水含量计算值与观测值的变化趋势基本一致,但计算值偏大.     

福建泉州湾盐沼对台风“格美”的沉积动力响应

为了探讨海岸盐沼在台风条件下的海岸防护机制,利用小型压力传感器、电磁式流速仪、Seapoint浊度计观测了互花米草盐沼、光滩在2006年"格美"台风登陆前后的水位、流速、流向、悬沙浓度等沉积动力参数.结果显示:互花米草盐沼内底层流速一般小于5cm·s-1,明显低于光滩(5～35cm·s-1);互花米草盐沼内底层流速大小对台风的响应不显著,但其流向随台风作用强度的不同而出现较大差异;台风过境对附近海域悬沙浓度的影响非常显著,悬沙浓度达到正常天气情况下的13～19倍,台风影响后期互花米草盐沼底层悬沙浓度高于光滩.计算结果表明,台风期间互花米草盐沼和光滩底层悬沙输运量是平常天气情况下的4倍左右;落潮期间,光滩底部切应力在大部分时间大于临界切应力,滩面发生侵蚀,台风登陆后的侵蚀通量为正常天气情况下的2～3倍不等,而互花米草盐沼底层切应力一般小于临界侵蚀切应力,符合悬沙沉降条件的时间段也比较长,整个滩面很少发生侵蚀,以沉降为主,台风显著影响期间的悬沙沉降通量是正常天气情况下的3～6倍,落潮期间的沉降通量是涨潮期间的1～2倍.根据台风期间互花米草盐沼和光滩的沉积动力过程的对比,前者有利于悬沙的堆积,而光滩的沉积动力过程则...