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     

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。     

南极中山站极夜和极昼期间的辐射特征

极夜和极昼是地球上南北极圈内出现的太阳终日不出和终日不落的特殊现象。我国南极长城站(62°13′S,58°58′W)无极夜和极昼;中山站(69°22′S,76°22′E)有58天极夜和55天极昼期。1990年2月至1991年1月,我国在南极中山站进行了辐射和热状况观测实验,为本文研究提供了条件。     

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     

南极臭氧洞

南极春季大气臭氧明显减少,这种现象1984年忠钵繁根据日本南极昭和站的观测资料和1985年J.C.Farman根据英国南极哈莱湾站的观测资料就已经发现。美国南极阿蒙森一斯科特站的地面观测和国家宇航局的卫星观测也发现南极大气臭氧从七十年代后半期开始减少,并确认八十年代南极春季上空     

太阳辐射对积雪温度场影响的一维解——以中国西天山季节性积雪为例

自1985年以来,我们在中国科学院天山积雪雪崩研究站(43°16′N,84°24′E;1776ma.s.l.)进行了连续的冬春季观测.观测项目有积雪温度场,积雪各辐射分量,近雪面层传热,积雪的热物理性质以及作为积雪下垫面冻土的温度场。所有观测项目均用HP3497A(美国产)数据采集系统自动采集,辐射各分量采用EKO系列辐射仪(日本产),采集频度为每小时一次。本文便是在多年观测资料的基础上,以中国西天山季节性积雪为例,采用具有内热源的非稳态一     

TOGA COARE IOP期间西太平洋“暖池”上空大气水的统计特征

在中、美等多国合作进行的TOGA COARE综合观测期间(1992-11～1993-02),首次实现了对“暖池”上空大气水的全面(包括水汽、云水和雨强)、定点(2°S,158°E)、高分辨率(5 min)的连续监测,本文介绍其统计分析结果.必要时,将它们与1985～1989年间中国科学院组织的在西太平洋热带海域考察的某些结果做了比较.1 观测仪器用一台自制的(船载)双波长(0.86cm和1.35cm)微波辐射计监测水汽总量和垂直路径积分云液态水含量,其取样时间分辨率为5min.该仪器的观测方式及数据的反演方法见文献[1].用美国提供的ISS(integrated sounding system)系统中的自动雨强测量系统(ARRMS)监测降水,该仪器提供的初始数据为每秒钟的雨强,考虑到与水汽、云水资料的可比性,我们将雨强作了5min时段平均.     

风云三号卫星紫外臭氧垂直廓线产品反演试验

新一代极地轨道气象卫星风云三号携带的紫外臭氧垂直探测仪SBUS, 是我国第一次自主研制的卫星臭氧探测仪, 目前正处于在轨测试阶段. 利用现阶段观测数据, 开展臭氧垂直廓线反演试验, 并将观测数据和反演廓线与美国NOAA卫星同类仪器SBUV/2进行了初步对比. 通过太阳辐照度观测、5个短波长通道N-值, 以及反演廓线的比较和分析, 表明我国首次自主研制的风云三号卫星紫外臭氧垂直探测仪SBUS观测数据和反演产品均达到较高精度, 反演廓线与SBUV/2的相对偏差百分率大约为±7%.     

FY-3卫星紫外臭氧总量探测仪

“风云三号”气象卫星是我国第二代极轨气象卫星, 其上搭载了我国自主开发研制的紫外臭氧总量探测仪TOU, 它的主要任务是测量地球大气对太阳紫外辐射的后向散射, 以反演地球大气臭氧总量的全球分布, 为环境监测、气候预报和全球气候变化研究提供重要参数. 目前已完成了在轨测试, 取得了圆满成功, 即将交付国家卫星气象中心, 进入工程业务化阶段. 本文主要介绍TOU测量原理、仪器概况, 分析了仪器的灵敏度特性, 辐照度测量精度、漫反射板衰变和波长漂移情况以及产品可用性. 结果表明, TOU反演的全球臭氧分布图与OMI的臭氧总量产品一致性很好, 均方根偏差约为5%. 这表明利用TOU观测数据和我国自主开发的反演技术, 可获得满意的大气臭氧总量全球分布数据.     

南极长城站夏季热状况的初步分析

关于南极地区近地面的热状况,美国和日本先后在东南极大陆进行过观测实验和研究。对西南极地区的情况则很少有人做过工作。1987年12月—1988年2月,我们在中国南极长城站(62°13′S,58°58′W)开展了近地面边界层微气象观测实验。观测场地周围较平坦,前期(1月6日前)地面被积雪覆盖,后期为裸地。利用自动遥测系统,我们对地面辐射平衡各分量及气象要素梯度(0.5、2.0、10.0、20.0和320m共五层)进行了观测。本文根据这次观测实验所获资料,对长城站地区近地面的热状况作初步分析。     

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.     

Mt.Pinatubo火山云激光雷达探测

菲律宾Mt.Pinatubo火山(15.14°N,120.35°E)在沉睡了六百多年以后于1991年6月15日再度爆发。约2千万吨的火山灰、二氧化硫气体等喷射物直接注入平流层,形成了一层火山云,使得平流层气溶胶粒子的含量急剧增加。Mt.Pinatubo火山爆发是近百年来最大的一次,它对未来两三年内全球辐射收支及平流层臭氧含量的减少都产生不可忽视的影响。我们使用自行研制的L625二倍频Nd:YAG激光雷达(波长532nm)在安徽省合肥市     

1986年3月哈雷彗星等离子体彗尾的活动现象

哈雷彗星近日点后,云南天文台在云南思茅观测站(东经100°58′18″,北纬22°55′16″,海拔2004m),使用口径10cm,焦距25cm,视场24°.2×17°.6的跟踪照相机和Kodak IIa-O底片,进行了等离子体彗尾大尺度现象观测,取得了自3月4日至22日(其中特别是在Vega,Giotto等五艘飞船与哈雷会合期间)每天(其中除7日以外)的观测结果。鉴于这期间资料的重要性,首先发表如下。     

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.     

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     

日照边缘区电离层对2003年10月28日大耀斑的响应

利用国际GPS服务中心(IGS)的GPS观测数据, 分析了2003年10月28日特大耀斑期间日照边缘区域的电离层总电子含量(TEC)的响应特点. 计算结果表明, 这是有相关记录以来最强烈的一次电离层总电子含量突增事件, 在地面太阳天顶角80°到110°的空间范围内, 观测到了明显的由耀斑辐射引起的总电子含量突增. 在太阳天顶角90°区域的TEC增加值大约为7 TECU, 在110度附近的总电子含量的增加值大约在1~2 TECU. 总的来看, 太阳天顶角越大, TEC增幅越小, 但在天顶角大于90°的区域TEC随天顶角的减少的速度要大于天顶角90°以内的区域.     

南海东北部障碍层特征及其形成机制

南海东北部(16°~25°N, 112°~124°E)存在显著的障碍层分布. 障碍层发生概率秋季最大(45.7%), 夏季次之(31.1%), 春季最小(23.3%). 吕宋海峡及其以西的南海东北部中心海域(18°~22°N, 112°~120°E)障碍层年发生几率约为40.0%, 中国台湾海峡南端、台湾岛南端东西两侧、台湾岛以东(22°~24°N, 122°~124°E)和吕宋岛东北海域(18°~20°N, 122°~124°E)障碍层年发生几率分别为19.0%, 61.1%, 33.3%和80.0%; 其他海域障碍层年发生几率偏小. 层结机制和降水机制分别是南海东北部春季(特别是冬末春初)和夏、秋季障碍层形成的主要原因, TRMM卫星观测为后者提供了可靠的依据.     

广州大气气溶胶对到达地表紫外辐射的衰减

利用地表紫外辐射(UV,295～385nm)观测、太阳光度计与辐射模式定量评估了广州大气气溶胶对UV的衰减.观测表明UV谱区340nm的气溶胶光学厚度(AOD)年平均值达1.19,气溶胶光学厚度AOD340nm>1.0的年均出现频率达55%,对地表340nm紫外直接辐射的年均衰减率达68%.地表紫外辐射观测与模式评估表明全年大气对UV的平均衰减达75%,干季(10,11,12,1月)的平均衰减达72%;大气气溶胶在干季对UV的平均衰减达62%.表明目前广州城市群大气气溶胶对紫外辐射的衰减十分显著,至少一半以上的紫外辐射被大气气溶胶衰减,如此大幅度的衰减对城市生态系统、物种化学循环尤其是光化学反应过程将有重大的影响.     

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.     

冲绳海槽中部热水活动的新记录

1992年6月我们开展了东海冲绳海槽热水活动的调查,这是我国首次独自组织进行的热水活动调查,本文即这次调查研究的基本成果.调查的热水活动区位于海槽中部(126°50′～127°30′E,27°20′～27°50′N),为了对比还在海槽北部非热水区(128°20′～129°10′E,30°30′～31°40′N)采集了沉积物样品,进行了元素和同位素分析,热水区分析20个表层样和2个柱样,非热水区分析8个表层样和2个柱样,分析方法详见文献[2」.研究结果表明:(1)与非热水工相比(表1),热水区沉积物明显富集Mn,Cu,Pb,Co,Ni,V,As,Cd,Mo,W,Sb,Bi和Hg等(富集以大于1.5倍计);如与东海大陆架相比热水区富集的元素更加明显,除富集上述无素外,还富集Zn,Au和Ag等.由图1显而易见,以陆源为主的元素Ti,Rb,Zr,Th,Ce,Y 和亲生物的元素Ca,Sr等在热水区和非热水区变化不大,而Mn和亲硫性强的元素Hg,As,Sb,Bi,Cu,Pb,Co,Ni,Cd等含量显著增高,后者显然是由热水活动所贡献.