冰芯粉尘微粒的X射线光电子能谱扫描电镜研究——粉尘对冰芯SO_4~(2-)记录的影响

用X射线光电子能谱 (XPS)表面分析技术和配有X射线能谱分析仪的扫描电镜 (SEM/EDAX)对提取于希夏邦玛峰冰芯的不溶粉尘微粒样品进行测定分析 ,结果显示 ,微粒物表面的SO2 -4 及SO2 -3 含量明显高于内部 (有机硫化物除外 ) ,这种差异源于大气粉尘在沉积到雪冰中以前对SOx 的捕捉 ,因而与微粒本身的含硫物质成分属于不同的来源 .微粒物中富含具有催化能力的过渡金属 (如Fe ,Ti等 ) ,它们的氧化物在冰芯记录形成之前可能对大气中的SOx 氧化成为硫酸盐沉积物的过程产生光催化作用 .分析表明粉尘对SOx 的吸附运载和催化作用 ,是造成冰芯中SO2 -4 与粉尘微粒记录相关的重要原因之一 .     

冰芯粉尘微粒的X射线光电子能谱-扫描电镜研究——粉尘对冰芯SO2-4记录的影响

用X射线光电子能谱(XPS)表面分析技术和配有X射线能谱分析仪的扫描电镜(SEM/EDAX)对提取于希夏邦玛峰冰芯的不溶粉尘微粒样品进行测定分析,结果显示,微粒物表面的SO2-4及SO2-3含量明显高于内部(有机硫化物除外),这种差异源于大气粉尘在沉积到雪冰中以前对SOx的捕捉,因而与微粒本身的含硫物质成分属于不同的来源. 微粒物中富含具有催化能力的过渡金属(如Fe,Ti等),它们的氧化物在冰芯记录形成之前可能对大气中的SOx氧化成为硫酸盐沉积物的过程产生光催化作用. 分析表明粉尘对SOx的吸附运载和催化作用,是造成冰芯中SO2-4与粉尘微粒记录相关的重要原因之一.     

南北两极海冰的相互关系

南北两极海冰是全球大气-海洋热机的巨大冷源,对全球大气环流和气候有极大的影响.到目前为止,关于两极海冰的研究以及海冰与大气环流和气候变化关系的研究工作,大部分是分别研究南极、北极海冰的变化及各自与气候的关系.本文则主要立足于全球范围进行综合研究.两极海冰作为冷源,除分别各自对全球气候产生影响外,两极海冰之间也应有内在的联系.因此,本文试图研究两极海冰之间的涛动关系,以及把两极冷源对全球气候的作用统一起来.     

全球10大环境问题

1.全球气候变暖 由于人口的增加和人类生产活动的规模越来越大,向大气释放的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氯氟碳化合物、四氯化碳、一氧化碳等温室气体不断增加,导致大气的组成发生变化.大气质量受到影响,气候有逐渐变暖的趋势.     

全球变暖对未来气候的影响

300万年前,气候比现在温暖,冰川稀少、海洋广布,天气类型各异.掌握当时气候变暖的根据,气候模拟裴置将有助于预测未来的天气. 在理论上,空气中增加二氧化碳和其它温室气体会使地球变暖,但是没有人知道这种变化有多大.决策者们需要知道在许多预报中哪种预报是最可靠的,但是科学家们还不能分辨哪种预报最可靠.广泛用于气侯研究的各种大气环流模式基于今天的气候条件:预报人员感到,如果他们能通过一年中的各个季节较合理地再现气候,那么这些大气环流模式就是相当可     

北京地区的天文气候考察和北京天文台台址的选定

一引言计划中的北京天文台是一个近代化的、以天体物理为主的综合性天文台。一个现代化的天体物理台,必须建立在天文气候条件好、基本建设快、与科学中心联系方便的地方。天文气候条件是决定观测质量的主要客观条件。天文气候,也就是影响天文观测的大气条件,它包括以下五个方面的因素: 1.可观测的晴日(夜)数; 2.大气宁静度;     

影响我国霾天气的多尺度过程

频发的霾天气是我国现阶段面临的最主要大气环境问题之一.霾期间高浓度大气细颗粒物(PM_(2.5))是多种物理化学过程综合影响的结果,包括排放、气-粒转化、大气边界层、局地环流、天气与气候等过程.上述过程的时空尺度跨越了几个数量级,在空间尺度上涵盖了纳米尺度至上千千米尺度.多尺度过程本身的复杂性以及不同过程之间的相互影响是目前大气环境领域面临的最严峻挑战,直接影响到对于霾天气形成机制的科学认识、预报技术与数值模式研发,以及相应的大气污染治理.文章综述了在影响我国霾天气的多尺度过程及其与气溶胶的相互作用领域取得的研究进展.研究表明:二次气溶胶已经成为我国大气气溶胶的主要部分,在霾过程后期,液相非均相过程对气-粒转化有重要贡献; PM_(2.5)呈现多时间尺度周期性振荡,包括1, 4～7以及40～60 d等,边界层、天气和气候等多尺度过程是造成上述周期性变化的主因;已有证据表明,我国高气溶胶已经影响到该区域大气光化学、大气边界层,甚至天气和气候过程.气溶胶与上述过程的相互作用进一步影响了气溶胶浓度及其空间分布,但是此问题极为复杂,尚存在很大不确定性.为此,今后需重点加强以下研究:加强包含气溶胶理化性质、大气光化学、气象要素在内的多要素协同观测,重点开展对流层内多要素协同垂直探测;增强跨学科领域研究,尤其是大气物理-大气化学-天气/气候等多学科间的交叉性研究;加强气溶胶与大气化学、边界层、天气气候等过程相互作用的数值模拟研究.     

气候变暖及其对我国的社会影响

气温升高是20世纪以来我国气候变化过程中最主要的气候特征.气候变暖的产生取决于自然因素和人为因素,特别是大气温室气体的变化所引起的气候变暖(气温升高).气候变暖导致了降水、水资源的重新分配、生态环境的恶化以及人类生活条件等等一系列的改变.     

极地大气科学考察与全球变化

南极和北极是地球上的气候敏感地区,也是多个国际计划研究全球气候变化的关键地区.极地包含了大气、海洋、陆地、冰雪和生物等多圈层相互作用的全部过程,在全球气候的形成和变化中有重要的作用.极地大气科学考察与研究是极地科学研究的重要组成部分.到2008年初,我国自主组织了24次南极考察,2次北冰洋考察和4次北极站考察;建成了南极长城站、中山站和北极黄河站,并在南极冰盖设置了5个无人自动气象站;开展了有关极地大气科学与全球变化的研究.在南北极地区.进一步加强国际合作,继续监测包括近地面温度在内的大气要素的变化,提高极地气象业务水平;拓展极地气象业务和大气科学考察研究领域,积极获取气候代用资料;进一步量化和认识极地在全球变化中的作用,及其对我国天气气候和国民经济可持续发展的影响;建立完善极地大气科学研究体系,提高极地大气科学研究水平,仍是我国极地大气科学与全球变化研究的重要内容之一.     

末次间冰期以来古里雅冰芯微粒记录与极地冰芯的对比

通过古里雅冰芯中δ18O与微粒含量的研究, 恢复了末次间冰期以来青藏高原大气粉尘和环境变化的历史. 记录显示, 青藏高原在末次间冰期时处于低粉尘值, 105 ka时高原上的粉尘浓度开始升高. 约75 ka左右进入冰期后, 微粒浓度大幅度剧增, 并在末次冰期早期(MIS 4阶段)达到了最高水平. 在末次冰盛期, 古里雅冰芯中微粒含量的增加并不显著, 与南极和格陵兰不同. 在轨道时间尺度上, 温度和北半球高纬夏季太阳辐射与微粒记录都有良好的相关性, 但也存在幅度和相位上的差异. 青藏高原及其外围山地的冰芯记录反映的是中亚粉尘源区以及粉尘传输起始阶段的变化, 而格陵兰冰芯记录反映的是粉尘最终的沉积状况, 二者的意义是不同的.     

全球气候突变研究: 争论还是行动?

全球气候突变已经为冰芯、海洋钻探、石笋、黄土、湖泊沉积和孢粉等气候记录所确证. 全球气候存在两种稳定状态, 即冰段条件和间冰段条件, 其间的转换为突变性质. 气候的突变在北半球和赤道地区则具有同时性, 其时间尺度可以短至10年际. 气候突变对人类影响重大. 为此, 比争论更重要的是切实的行动, 比如减少大气中的二氧化碳.     

如何控制全球变暖?

把一种可控制的办法用于大气粒子中,来改变低层云的化学性质,以此来抑制或消弱全球变暖,是定量可行的吗?云体覆盖面积(或云量)微小变化的结果,类似于随着大气中CO_2浓度的增加大气对长波吸收增加的一样,可引起大气温度几摄氏度的变化,这个结果与目前计算的相一致.如今,人们认为气候变暖是由于大气中CO_2含量成倍增加而引起的.云体覆盖面积(C),液态水滴的移动路径(L),以及云体液滴相当半径(r)的相对微小变化可以导致气候的变化.据预测,当云体覆盖面积(C)增加15～20%,液态水滴移动路径(L)增加20～35%以及云体液滴相当半径(r)减小     

我国大气环境立体监测技术及应用

大气环境是一个十分复杂的动态系统,大气气溶胶及其气态前体物、大气成分及环境要素分布在从大气边界层、对流层到平流层的垂直空间里,具有显著的时间和空间变化特征以及典型的地理环境气候区域特征,影响着空气质量、气候变化.提高大气环境的监测技术水平,发展遥感观测手段,实现对大气环境的在线、快速、立体探测,对于了解大气中各种成分的动态变化过程、源汇机制以及其对环境、气候的影响等具有重要意义.近年来,日新月异的激光/波谱技术促进了大气立体监测技术的发展,以光学探测和光谱数据解析为核心的各种立体监测技术以高灵敏度、高分辨率、高选择性、多组分以及实时等优势在大气、环境、气象、空间、遥感以及军事领域得到了广泛的应用.通过光与大气中物质相互作用产生的吸收、散射、发射等过程,形成了多种探测技术,实现了对大气痕量气体、大气气溶胶、温室气体、大气风场、水汽、温度以及多种大气污染成分的快速、实时探测,并通过光波的遥感特性,在地基、车载、机载及星载多平台上对大气多种成分、大气参数进行多尺度的探测.     

古里雅冰芯中钙离子与大气粉尘变化关系

通过青藏高原古里雅冰芯的研究, 发现陆源的Ca²⁺离子是可溶气溶胶中的主要阳离子, 可以作为中、低纬干旱区周边山地冰芯中反映大气成分和环境变化的指标. 在古里雅冰芯中, 末次间冰期以来Ca²⁺离子浓度存在明显的变化, 有两个较强的增高时期和两个较弱的增高时期, 这些变化总体与气候变化相关. 即气候变冷时, Ca²⁺离子浓度升高; 气候变暖时, Ca²⁺离子浓度降低. 但Ca²⁺离子浓度变化并非总是在气候变暖时降低和在气候变冷时升高, 与温度记录在变化相位和幅度上也不完全一致. 大气环流、高原下垫面以及大气湿度的变化可能是除温度以外的重要影响因素.     

气候模式中的海洋大气耦合积分方案

一个复杂的气候模式,一般应包括大气、海洋、冰雪圈等组成部分。其中大气与海洋这两种流体间的耦合是气候模拟中的一个重要问题。通常对一个单位模式时间(如月、年),大气模式运行所需的计算时间比海洋模式要大得多,约为10~2倍。另一方面,海洋模式达到气候平衡     

白色大陆断想

南极冰--调节全球气候的空调机 有人形象地把南极冰比作调节全球气候的"空调机",意思是说南极这个冰雪世界,它的大陆冰盖和南大洋的海冰,不仅决定着南极地区的气候,而且调节和影响着南半球乃至全球的气候.气象观测研究的结果表明,南极冰盖、海冰、海水和大气四者相互作用的结果,是调节和影响全球气候的关键因素.     

冰芯粉尘微粒的X射线光电子能谱扫描电镜研究——粉尘对冰芯SO42-记录的影响

用Ｘ射线光电子能谱表面分析技术和配有Ｘ射线能谱分析仪的扫描电镜对提取于希丰邦玛峰冰芯的不溶粉尘微粒样品进行测定分析,结果显示,微粒物表面的ＳＯ＾２－４及ＳＯ＾２－０３含量明显高于内部,这种差异源于大气粉尘在沉积到雪冰中以前对ＳＯｘ的捕捉,因而与微粒本身的含硫物成分于不同来源。     

触发和驱动第四纪冰期的机制是什么?

晚新生代地球环境演化的重要事件包括冰期气候和人类起源等,其中,冰期及其旋回问题受到广泛关注,但迄今没有被广泛接受的理论解释.地球构造活动诱发的地表风化强度和大洋环流变化,改变了大气CO_2含量和地表热量传输过程,其与地球运动轨道变化调制的太阳辐射量变化周期,包括地球轨道偏心率、黄赤夹角和岁差等,共同驱动了第四纪大冰期降临及旋回变化.其中,太阳辐射量变化起主导作用.在包括海陆配置、大气CO_2、洋流变化、岩石风化等达到临界点的背景下,太阳辐射量变化驱动着第四纪冰期气候旋回变化.在晚上新世,由于地表化学风化加强、深海沉积埋藏碳增多,使得大气中CO_2含量减少,温室气体效应减弱;加上高纬地区接受太阳辐射量降到临界值,高纬地区冰川发育并形成强大的反馈机制,北半球冰期来临并在之后发生了中更新世冰期气候转型.在上新世-更新世的古气候变化中,存在~400,100,41和23ka等周期,这是太阳辐射量变化驱动的结果;其中,大气CO_2和冰冻圈反馈起到重要的放大作用.近200年以来,人类急剧向大气中排放CO_2气体,增强了温室气体效应,可能改变冰期气候的趋向.     

南极冰雪圈与全球变化研究--冰盖与全球气候环境记录

南极冰雪圈作为地球系统的最大冷源主导着全球水汽环流的变化.处于大气环流沉降区的南极大陆,以其巨厚的冰盖,保存着详细的过去全球气候环境变化的记录.通过对南极冰盖冰雪气候环境记录代用指标、南极冰盖气候环境区域分异与冰盖地球化学分带和冰芯的综合研究,目前已揭示了过去80万年来的气候环境变化记录.这些成果将为未来气候环境变化的预测提供依据.本文介绍了南极冰盖在全球气候环境记录研究中的前沿领域和主要成果.     

固氮新途径

在世界上一些沙漠地带,大气中的氮能在没有微生物和闪电的帮助下得以固定。这个使人惊讶的结论是圣地亚哥加利福尼亚大学的化学家G·施劳泽(G.Schrauzer)和由他领导的一个试验小组得出的。他们用来自地球上三个大陆沙漠里的沙进行试验后发现,阳光在钛微粒和极其少量的铁的相互作用下,最终在沙砾中消散。这种现象促成大气中的