对流层大气中甲烷(CH_4)的观测研究

近二三十年的大气观测研究表明,全球对流层大气中CH_4每年以约1％的速率增长,其平均浓度已由1978年初的1.52ppm(体积比,下同)增至1987年9月的1.684ppm。CH_4是大气中除CO_2外含量最高的温室性微量气体,其温室加热效应仅次于CO_2和CFCs。CH_4还是     

实验室模拟卫星热红外增温机制的研究

我们在前人关于岩石加载破裂的电磁波辐射研究基础上,把震前孕震区大范围出现CH_4,CO_2等气体浓度增加及低空大气电场异常联系起来,提出卫星热红外增温震兆的一种机制,即震前大气中CH_4,CO_2等气体浓度增加,它们在变化的电场和太阳辐射作用下引起温度升高.为此,我们在实验室中作模拟研究.     

近百年全球平均气温变化的物理模式研究

观测表明:最近一个多世纪以来,全球平均地面气温已经上升了0.62℃。这种上升被广泛认为是CO_2,CH_4,N_2O和CFCs等大气温室气体(GHGs)浓度增加的结果(例如,见文献[2]。但是,事实上至少有两个气候自然变化因子,即火山气溶胶和太阳活动,加在人类活动引起的变化之上,这很可能混淆我们对观测到的气温记录的解释。因此,如果我们能够了解自然变化因子对气候的影响,必将有助于解释和理解人类活动引起的气候变化。     

生命和地球大气的演化

在氧出现前的大气的演化中,微生物扮演了主角。年轻的太阳光比现在更暗淡、更冷,而某些厌氧细菌群体释放出的大量甲烷(CH_4),维持了早期气候的温暖。地球大气的演化,始终与其生物群的进化     

我国大气本底观测站创新发展的思考和建议

正大气本底监测是指在远离人类活动影响的地方对经过充分混合的、不受局地污染影响的大气成分进行长期定点的观测.由于大气本底监测能在全球或区域尺度上反映出人类活动所造成的大气成分的长期变化,因此对社会经济建设和科学研究等都具有非常重要的作用[1～3].自20世纪50年代开始,国外的一些观测台站进行了二氧化碳、臭氧及大气重金属等主要大气成分的本底观测[4～8].     

镧系金属有机配合物的研究——二茂型氯化钇-氢化钠体系对烯烃的还原反应

我们曾报道三茂稀土-氢化钠体系能还原烯烃和催化烯烃异构化,并发现反应活性与三价稀土离子半径有关;在(C_5H_4CH_2CH_2CH_2C_5H_4)LnX·THF-NaH体系中,不同σ配体对还原烯烃也有明显影响。这里我们将报道L_2YCl·(THF)_n-NaH体系还原烯烃的结果,以及不同π配体和反应条件对该体系还原烯烃能力的影响。     

三氢化磷、甲烷、氮与水混合物的前生物合成——PH_3在化学进化中作用

由于近代行星化学研究,发现PH_3存在于木星、土星及其卫星的大气层中。为了模仿上古时期原始大气空间,认为PH_3可能是大气混合物组分之一。我们以PH,(30—70托)、CH_4(200托)、N_2(200托)为气相混合物,加热含氨水相100毫升     

我国西北部沙漠地区大气甲烷浓度的季节变化和长期变化趋势

一、引言 大气甲烷是地球大气中的一种重要的微量成分,其浓度大约为1.7 ppm。大部分大气甲烷来自生物过程。因此,长期以来人们一直认为甲烷是一种自然大气成分,其浓度是长期不变的。但是,最近几年的观测表明,大气甲烷的浓度正在迅速增长,其年增长率远比大气二氧化碳的增长率为高。     

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     

卫星遥感中国对流层中高层大气甲烷的时空分布特征

利用美国Aqua 卫星的AIRS 遥感资料, 分析了2003~2008 年中国地区对流层中高层大气甲烷的时空分布特征. 研究发现, AIRS观测结果与近地面观测资料变化趋势一致, 与地基遥感的误差在1.5%以内. 受近地层自然排放与人为活动的共同影响, 中国对流层甲烷在垂直分布上呈现典型的变化趋势: 随着高度的增加甲烷浓度下降. 甲烷在我国东部和北部地区具有明显的双峰季节变化特征, 最高值存在夏季, 次高值出现在冬季, 与近地面观测结果一致, 而南部地区冬季没有显著增加的人为来源, 西部地区人为活动稀少, 因此在南部和西部地区的甲烷高值只出现在自然源排放强烈的夏季. 中国地区的对流层中高层的甲烷与北半球的几个主要地区变化趋势一致, 均在2007 年之前保持相对稳定, 在2007 年后有一个明显的增长, 但是中国的增长速度较其他地区更为显著, 其中2006~2008 年期间的增长速率与我国近地面观测结果相近.     

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.     

气象卫星NOAA遥感数据在盐湖动态变化中的应用研究

NOAA卫星遥感数据除在气象和海洋领域广泛使用之外,在大陆植被分类以及农作物估产评价和灾害监测等方面也有广阔的应用前景.我国在大陆植被变化的气象卫星遥感研究取得可喜的进展,并在地震监震预报等方面也进行了一些尝试.NOAA卫星遥感数据在盐湖资源与环境及其动态变化的研究中尚属首次.1 NOAA卫星资料来源及预处理NOAA卫星遥感数字数据其地面分辨率为1～1.1km,经过地质数值概化及多层次解析,可使其分析精度达到50～500m(或更高精度).根据研究表明,NOAA卫星光谱通道CH_1(0.58～0.68μm),CH_2(0.725～1.1μm),CH_4(10.5～11.1μm)对盐湖地物的识别能力较强,其盐湖动态变化的光谱响应程度也比较明显.选择植被指数CH_2-CH_1来表征盐湖地物的变化,在其演变过程中(CH_2-CH_1)/(CH_2+CH_1)和CH_2/CH_1对盐湖地物的动态变化的识别能力较低.定义负植被指数(CH_2-CH_1)为水体边界;根据分析表明,水体边界的负植被指数(CH_2-CH_1)数值随着水体性质及总矿化度的不同而产生改变.2 NOAA卫星的星地坐标转换盐湖动态变化的研究首先要求定点定位和定性定量的观测分析.NOAA卫星的观测周期为12h,其运行轨道漂移量为几公里到几十公里,沿用其空间位置显然是不能达到盐湖动态变化的分析要求.经过筛选选用一种快速简捷的方     

南极中山站大气六氟化硫浓度本底特征

六氟化硫(SF_6)是一种增温潜能极高、主要来自人为排放的温室气体,对其大气背景浓度进行长期监测,对于研究全球变化具有重要意义.利用南极中山站区2008年2月~2013年1月近5年SF_6浓度的观测资料,对SF_6本底浓度和变化趋势进行了研究,结果表明:中山站风向为偏东风时大气中SF_6浓度较低,风向为偏西风时浓度较高,这主要是受海陆气团差异引起,而局地源和风速的影响可忽略不计.大气SF_6浓度的变化范围为6.01~7.80 pptv,(1 pptv=1×10~(-12)L/L,下同),平均浓度为6.90±0.40 pptv.SF_6浓度呈明显稳定的年增长趋势,年平均增长速率为0.28 pptv a~(-1),其变化趋势与全球其他观测点较接近,中山站的观测结果可代表南极地区SF_6的本底浓度.通过与全球其他观测点大气SF_6浓度数据对比,结果显示:南半球大气SF_6平均浓度明显低干北半球,北半球是SF_6排放的主要源区;而南半球SF_6主要来源干北半球大气传输和南北半球间大气高度混合,能较好地反映全球大气SF_6本底浓度。南极受人类活动影响很小,是研究全球SF_6浓度变化趋势的理想区域。     

忽略1.6μm偏振计算对二氧化碳反演精度的影响

散射引起的偏振效应会对卫星遥感二氧化碳精度产生较大的影响.本文利用逐线积分方法和累加法精确模拟了星载仪器近红外1.6μm波段的大气层顶偏振辐射特征,计算了分子散射和气溶胶散射引入的偏振效应,分析了偏振效应对大气二氧化碳反演精度的影响.研究表明:1.6μm波段散射引入的偏振效应明显,并随太阳高度角、观测天顶角、气溶胶光学厚度、地表反射率而变化.除个别大角度观测天顶角外,偏振效应随太阳天顶角升高、气溶胶光学厚度增加、地表反射率的减小而变大,并且在吸收线位置的影响要高于窗区.忽略偏振效应导致的大气二氧化碳反演误差随太阳天顶角的升高、气溶胶光学厚度的增加以及地表反照率减小而增大,并且该误差与仪器观测角度有关.模拟结果显示在高太阳天顶角、高气溶胶光学厚度以及低反照率场景下,忽略偏振计算可能引入高于10 ppmv(1 ppmv=10~(-6) L/L)反演误差,远高于1~2 ppmv观测需求.为减小误差,基于该波段的二氧化碳反演需要考虑大气辐射偏振的影响.     

土壤对全球增温的作用

土壤是二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)和一氧化二氮(N_2O) 三种温室气体的来源地之一.尽管土壤在人类出现以前就释放出这些气体,但自工业革命以来人类的活动,如森林的砍伐和垦殖加速了这些气体的释放速度.如果我们要了解温室效应并搞清对于温室效应该做些什么,我们就得知道更多关于人类活动对土壤与大气间这些气体的影响情况.     

植物种子大小与幼苗对CO2倍增反应的关系

大气CO_2浓度到下世纪中叶可能增加到700μL/L。CO_2倍增及其引起的温室效应对植被和整个生态系统的影响已受到广泛关注。C3和C4植物对CO_2倍增的反应有着很大差异,CO_2倍增时,C3植物光合效率增长潜势可达66％,而C4植物则只有4％,因而在CO_2倍增后,C3物种将比C4物种占优势,可能显著地改变植物群落的组成。最近Diaz等曾观察到CO_2增加时,菌根侵染植物和非菌根侵染植物的反应差异很大,CO_2倍增使菌根及其被侵染植物Calluma vulgaris相互得益,而不利于非菌根侵染植物,如Rurnex obtusifolius和Cardamine flexuosa的生长,源于其根系与土壤微生物营养的竞争。它也是影响植物群落改变的重要因子。先前的工作中,我们曾注意到紫花苜蓿在苗期生长对CO_2倍增的反应较大豆更为明显。这使我们设想,植物早期生长对CO_2倍增的反应可能与种子大小有某种关系,而且可能影响大气CO_2增加导致的植物群落组成的变化。本文报告以7种草本植物为材料的研究结果。     

火星CH_4气体空间密度分布的反演

目前对火星CH_4气体的探测是探索火星生命的一项重要手段,圈定出火星表面CH_4源区的位置可为将来火星生命的探索选取合适的目标点.本文在对火星CH_4气体共振散射进行探测的基础上,通过数值模拟的方法对火星CH_4气体的空间分布进行了反演.反演结果能再现模型的密度分布,辨认出CH_4气体密度分布较为稠密的区域,从而可以确定出火星表面CH_4源区的位置.     

慕士塔格冰芯中近百年来NH4+浓度的变化

NH₃作为大气中主要的碱性气体, 在大气化学中扮演着重要的角色. 为研究历史时期大气NH₃含量, 借以冰芯中NH4+浓度变化来反映大气NH₃含量的变化. 2003年在东帕米尔高原慕士塔格峰海拔7010 m处钻取了一支长54.6 m的透底冰芯, 分析了该冰芯上部51.6 m近百年来NH₄⁺浓度记录. 结果表明, 慕士塔格冰芯中NH₄⁺浓度自20世纪初突然降低后平缓过渡至1930s, 其后缓慢增加, 在1966/1967年略有下降后呈持续增长趋势, 至1990s末达到最大. 冰芯中NH₄⁺浓度的增加与邻近气象站和北半球升温趋势相似, 反映了温度对NH3排放的影响. 慕士塔格地区大气中的NH₃主要受中亚及周边地区排放源的影响.     

用分子光谱探讨Mo-Fe-S原子簇络合物的生成历程

簇合物{(C_2H_5)_4N}_3{[(SCH_2CH_2S)MoS_3]_2Fe}的合成与结构已于本刊13期(1984)发表。本文用分子光谱对该簇合物的生成历程进行了研究。 该簇合物是以[(C_2H_5)_4N]_2MoS_4,HSCH_2CH_2SH,FeCl_3为原料,在CH_3OH—NaOCH_3溶剂中生成的。除CH_3OH外的另四种物质的加料顺序及比例的不同,将导致产物的不同或合成的成败。因此,     

大气周日和半日迁移潮汐非线性传播及其短期变化的数值研究

以全球尺度波模式(GSWM)给出的一月份周日和半日迁移潮汐线性稳态解作为初值, 采用三维球坐标系下的全非线性动力学数值模式, 模拟了从地面到低热层的大气中, 周日和半日迁移潮汐的线性和非线性传播, 并将模拟结果与GSWM和实验观测结果进行了定量比较. 研究结果表明: 受非线性效应影响, 周日和半日潮汐在中、高层大气传播时其振幅会呈现明显的短期变化, 它们与背景大气的非线性相互作用会显著改变全球中、高层大气的背景风场和温场, 这说明周日和半日潮汐的非线性传播对中、高层背景大气的动力学和热力学暂态结构都有重要影响, 并且非线性效应是导致GSWM和观测结果差异的重要原因.