1993年中山站南极“臭氧洞”的观测研究

1985年英国科学家Farman根据地面观测资料发现南极“臭氧洞”后,卫星观测资料也证实了这一结果.目前,美国、英国、日本等国在他们各自的南极站都加强了臭氧的观测研究.在中国第九次南极考察(1992～1993年)期间,我们在南极中山站(69°22′S,76°22′E)用Brewer臭氧分光光谱仪建立了地面臭氧观测,这是中国首次在南极采用国际标准仪器开展臭氧研究工作.本文利用1993年中山站观测的结果,NOAA-11的TOVS的臭氧总量反演结果     

青海高原大气O_3及紫外辐射UV-B观测结果的初步分析

近10年来,南极臭氧洞以及全球性臭氧减少的趋势,已得到国际大气科学界和各国政府的极大关注.英国环境部门1991年的环境报告指出:在过去的11年间,北半球中纬地区的臭氧总量在春季大约减少了8%,这主要是平流层臭氧的减少,而对流层臭氧的年增长率约为1%.WMO 1992年南极臭氧公报也指出:1992年不仅南极臭氧洞的最大面积比往年大25%,而且测到了105D.U.(Dobson单位=10~(-3)atm.cm)的历史极端低值,持续时间也大大超过往年.同时,据美国和加拿大等国气象部门的报告,北半球中高纬地区大气臭氧往总量在1992年冬春季也比往年有较大幅度的下降.     

南极中山站紫外辐射的初步研究

南极春季臭氧减少,使到达地面的紫外辐射明显增加,对极区生物圈环境与全球生态系统都有重要影响.1993年起,我们在中国南极中山站(69°22′S,76°22′E)分别建立了辐射和臭氧观测系统,获得了紫外辐射和臭氧的连续观测资料.本文主要分析1993年2月～1994年12月紫外辐射和总辐射的变化特征,初步讨论南极春季臭氧减少与紫外辐射和总辐射的关系.1 观测仪器观测用的采样系统是RYJ-2全自动辐射记录仪,瞬时值分辨率为1W/m~2,时累值为0.01MJ/m~2,采样速率为1min,精度为0.6%.观测项目有紫外辐射、总辐射和反射辐射.紫外辐射和天空辐射表均系美国EPPLEY公司生产的适用于低温环境下的传感器,紫外辐射波长为290～385nm,灵敏度为160μV/W·m~(-2),仪器运往南极观测前在中国气象局计量中心进行了标定.同期进行的紫外辐射B波段(波长为285～325nm)和臭氧观测仪器在文献[1]中已作说明.2 紫外辐射的变化特征     

中国地区臭氧总量变化与青藏高原低值中心

近10年来,由于人类活动引起全球平流层大气臭氧以至大气柱臭氧总量的损耗已为许多观测事实所证实.中国地区也不例外,魏鼎文等用北京及昆明两地1979年以来Dobson臭氧仪观测资料,分析结果表明,该两地区臭氧总量也在不断减少.1991～1993年,北京、昆明、黑龙江省龙风山,浙江省临安以及青海瓦里观山等臭氧站观测结果,都指出了臭氧总量异常地消耗.为了全面了解中国地区近10多年来臭氧总量变化的时空分布情况,本文利用美     

1993年南极臭氧洞期间普里兹湾地区的大气振荡特征

文献[1]对1993年南极“臭氧洞”期间中山站上空的大气臭氧总量变化特征进行了初步的分析和研究,揭示了在中山站上空大气臭氧总量有着十分显著的逐日变化,并指出这种变化可能与中山站位于臭氧洞边缘,受南极平流层极地涡旋摆动与伸缩的动力过程影响有关。本文利用南极中山站地面温度、气压和大气臭氧总量资料和与中山站(69°22′S,76°22′E)同在普里兹湾地区的澳大利亚戴维斯站(68°34′S,77°54′E)的探空资料,对1993年南极臭氧洞期间普里兹湾地区的大气振荡特征进行了研究。     

南极高原夏季Ekman边界层动力学分析

极地大气行星边界层动力过程及其对全球大气环流的影响是大气科学研究关注的重要问题.利用中国南极昆仑站2012和2013年夏季高分辨率的GPS探空资料,对南极高原大气边界层的动力特征进行了研究.结果表明,南极高原观测风随高度的变化规律与理论计算的Ekman螺旋曲线基本一致.风速随高度增加快速、风向左转.这是在南半球观测到的显著Ekman垂直结构特征.Ekman动力边界层的厚度较高,平均从900 m向上至3400 m,900 m以下为对流混合层.整个层结呈干冷和稳定状态,显示了南极高原边界层动力结构具有其独特性.计算的南极高原湍流摩擦应力明显大于中低纬度地区的值,表明南极高原行星边界层动力摩擦效应对全球大气环流的影响显著.     

臭氧与臭氧洞*

2011年空前的北极臭氧损耗,引发了人们对臭氧和臭氧洞的新关注。本文回顾了南极臭氧洞的由来及变化;讨论了南极臭氧洞产生的原因以及南北极臭氧变化的差异;指出目前只是在南极春季出现了臭氧洞,北极并没有出现过臭氧洞。在当前大气环境被污染的情况下,极地大气臭氧亏损的程度将更多地随大气环流,特别是极地涡旋中的低温状况而发生变化。人类只有一个地球,为保护大气臭氧层,国际社会做出了巨大的努力,中国也有自己的贡献。     

对地球保护层的威胁

最近,科学家们发现在南极地区上空存在臭氧层漏洞。这再次唤起了公众对臭氧——这一地球大气层重要组分的关注。通过陆地和卫星上的大量观测可以确定,在过去的十年中,每年九月到十一月中旬期间南极上空臭氧大量减少。臭氧是大气层中的重要气体,它     

南极中山站地面臭氧的监测和本底特征

利用南极中山站大气监测站2008 年全年地面臭氧连续观测资料, 分析了地面臭氧的季节 变化特征和本底浓度与风的关系. 结果显示, 来自于站区方向的风向频率很低, 仅占数据样本的 2%, 盛行风(偏东风)频率为79.2%, 表明中山站地面臭氧浓度监测数据基本未受站区污染影响; 监测数据具有东南极大陆沿岸的本底特征. 中山站地面臭氧浓度季节变化的显著特征是冬季高 夏季低, 年平均浓度为25.0 nmol mol^-1; 峰值出现在7 月, 月平均浓度为34.4 nmol mol^-1; 谷值在 12 月, 月平均浓度为12.3 nmol mol^-1; 此结果与南极大陆其他沿海站点观测相似. 地面臭氧浓度 与紫外辐射(UVB)呈显著的负相关, 且极夜期间地面臭氧浓度比极昼期间高1~2 倍, 说明在南极 光化学作用对臭氧的破坏占主导地位. 对中山站臭氧损耗事件的个例分析表明, 臭氧损耗事件的 发生与低温和站区北部海冰上的溴化物浓度高值区有密切相关, 结合气流后向轨迹分析表明臭 氧损耗事件是由BrO 的影响所致.     

臭氧洞与海洋温度的联系

根据美国气象学家的意见,化学物质并非是南极上空平流层内臭氧层空洞发生的全部祸首。大气科学家将在10月监视南极天空年年出现的空洞情况。现行的学说认为氯化合物及其它化学物质破坏了臭氧层。但科罗拉多州博尔德的国家海洋与大气管理局的瓦尔特·克姆赫(Walter Komhyr)及同事说,“赤道上太平洋东部海面温度可能影响着南极和别处上空的臭氧水平”。研究人员研究东太平洋海面温度已有25年。他们发现赤道上东太平洋1962～1975年间海面温度较低,与此同时的全球臭氧水平升高。1976～1988年期间该水域较温暖,全球臭氧水平降低。     

低温冰晶表面臭氧耗损速率

南极上空春季臭氧耗损很显著,形成“臭氧洞”.大气臭氧气相反应过程不能阐述臭氧洞的产生现象,低温下气相反应,无力解释臭氧的快速损耗.Solomon,Rowland等提出大气中非均相反应可能对臭氧的破坏起重要作用.发生非均相反应需要有颗粒物存在,极地上空平流层云的形成提供产生非均相反应的条件.在南极上空冬季和春季有三种类型的极地平流层云,Ⅰ型颗粒物是由三水合硝酸(NAT)组成,形成温度约为197K;Ⅱ型颗粒物主要成分是水,在约187K形成;Ⅲ型平流层云由珠母云组成.在这些颗粒物上发生的非均相反应将使非活性的储库化合物转化为活性氯,由此导致臭氧急剧下降并产生高浓度的C10.因此研究在冰晶上的非均相反应是大气臭氧耗损过程研究的热点课题。 臭氧在冰晶表面的耗损有两种方式:(1)在冰晶表面发生化学反应,破坏臭氧;(2)臭氧在冰晶表面发生吸附作用.当冰晶蒸发后,臭氧又能释放出来.本工作试图测定臭氧在冰晶上的耗损速率,以后再逐步研究所发生的化学过程和吸附过程。     

利用时效卫星监测臭氧层

去年10月,南极上空臭氧层的损耗已经与1987年间的最低记录一样了.到9月中旬,臭氧空洞覆盖的面积已达到1900万平方公里,其中南半球占7.5%.这一现象是通过"雨云卫星"七号上的一台名为"总臭氧测绘光谱仪"(TOMS)的仪器观测到的.这是科学家们利用TOMS监测南极上空臭氧层春季损耗的第11个连续的年份.该仪器已很好地完成     

2002~2003年北半球中纬地区臭氧总量TOMS与地面观测的非常差异

对大气臭氧的监测一直是大气和环境学科的重要内容之一, 平流层臭氧减少已引起全球各国政府以及民众的广泛关注[1~4].对全球大气臭氧总量的观测主要有两种方法: 地基观测, 探测仪器主要有Dobson 和 Brewer; 卫星观测, 常用产品是美国宇航局提供的 TOMS(Total ozone mapping spe     

中层大气臭氧的地面毫米波观测

近年来极区臭氧空洞的发现迫使人们去探测大气臭氧长期的变化趋势。已经使用许多实验技术来测量臭氧的总含量或垂直分布,对中层大气臭氧的地面毫米波观测则是射电天文学成就的延伸。该方法可以提供差不多全天候24h的连续观测数据,可以分析几分钟、几小时以至几年时间尺度内的变化。这里所提出的是在名古屋用地面毫米波观测技术所得到的中层大气臭氧的周日变化与垂直分布的初步结果。     

2003年12月青藏高原上空出现微型臭氧洞

通过分析TOMS和地基观测提供的臭氧总量资料，发现2003年12月14—17日青藏高原上空出现了大面积臭氧极低值区域．根据地基观测订正TOMS资料的偏差之后，发现臭氧总量小于220DU的面积超过250万平方公里，中心极低值仅为190DU．这是首次报道在青藏高原上空出现微型臭氧洞或臭氧极低值事件．     

紫外辐射随臭氧减损而增加

研究上一季节南极臭氧空洞的芝加哥大学研究人员首次报道了紫外辐射的增加直接与平流层臭氧的损失有关。多次研究表明,紫外光会导致人类皮肤癌和眼损伤、动植物变种和生长失调等。在南极研究中。同样发现紫外光会伤害南极食物链的基本有机体——海生浮游植物。芝加哥大气学教授弗雷德里克利用模型计算,长期研究臭氧减损对地表紫外光的影响。他的研究生鲁宾于1988年9月～12月在南极半岛国家基础科学站     

厄尔尼诺事件产生的原因与验证

通过对1950～2002年厄尔尼诺事件资料、地球自转速度变化资料、环南极海冰变化资料、臭氧变化资料、气候振动和大气环流准两年周期资料的模拟验证,我们发现地球自转速度减慢、赤道东太平洋表层海温升高、日食-厄尔尼诺系数增大与厄尔尼诺事件发生时间在一切细节上有惊人的对应关系.这个综合检验结果给出了日食-厄尔尼诺系数预测厄尔尼诺事件的有效性和准确性.地球自转速度减慢、日食-厄尔尼诺系数与厄尔尼诺事件对应关系的发现和最终确认是一项有历史意义的综合检验工作.     

西藏拉萨市大气气溶胶~(10)Be及其季节变化

2006年8月～2007年7月,在西藏拉萨市西郊(29°38′N,91°01′E,3640ma.s.l.)采集了30个大气总悬浮颗粒物(TSP)样品,利用加速质谱器(AMS)测试了样品的10Be浓度.拉萨市近地面10Be全年平均浓度为14.14×104atmos/m3.大气对10Be的湿清除作用较小,10Be可以作为反映青藏高原地区上层大气动力过程的指标.10Be浓度春季较高,NCEP资料分析表明,2～6月高空大气以从平流层向对流层输送为主,可能是造成春季高10Be浓度的主要原因.夏季末与秋季初(8～9月),10Be浓度的低值与青藏高原臭氧总量低值时间上表现出一致性,NCEP资料分析表明10Be和臭氧可能共同受到大气从对流层向平流层输送的影响.     

中国北京和昆明地区大气臭氧层的异常变化

1 观测事实自从1991年下半年以来,中国北京地区臭氧总量呈惊人的下降,中国南部的昆明地区最近的两年里臭氧总量也有显著的下降.这是十几年中国有系统的观测以来,发生在中国地区大气臭氧层中的一件重大事件.SBUV-2卫星观测结果显示出1992—1993年初全球臭氧总量有明显下降,这与我们地面观测的结果是一致的.然而,公布中国地区臭氧总量惊人的下降,这有助于科学家们对全球臭     

风云三号气象卫星全球臭氧总量反演和真实性检验结果分析

利用我国第二代极轨气象卫星“风云三号”搭载的紫外臭氧总量探测仪(TOU)发射后一年内获取的观测数据以及地基臭氧观测数据, 对全球特别是受到广泛关注的南极地区和青藏高原地区进行了臭氧总量反演试验, 反演结果与国外同类产品及地面观测结果进行了对比分析. 定性的分析结果表明, “风云三号”紫外臭氧探测仪反演的全球臭氧总量分布与国际上发布的同类产品相比, 真实地反映了臭氧随时间与空间的分布特征. 在全球部分地基观测站所处的位置上对臭氧总量探测仪与OMI产品和地基观测数据进行了比较, 结果表明, “风云三号”紫外臭氧探测仪臭氧总量反演结果和国外同类卫星产品相对均方根偏差约为3%, 与地基观测结果相比相对均方根偏差约为4.2%, 中低纬度地区均方根偏差小于高纬度地区, 最大均方根偏差出现在南极臭氧洞之内, 大多数情况小于5%, 个别站点上超过5%但低于10%, 均优于10%的产品设计指标. 目前TOU已经完成了在轨测试和试运行进入业务运行阶段, 向国内外用户提供实时臭氧总量产品.