近年平流层气溶胶模式研究综述

平流层气溶胶在全球大气的辐射与化学平衡中起着重要作用,对全球气候变化有着重要的影响。数值模拟研究是研究平流层气溶胶浓度、粒径分布及其化学组成的重要手段之一。回顾了平流层气溶胶模式的发展历程,并对现今研究中较有代表性的5种模式进行了比较,着重考察了模拟结果在OCS、SO2分布情况等方面与实测数据的相符程度。结果发现5种模式均可再现平流层气溶胶和它的主要前体气体分布的大部分特征,但同时也都存在各自的局限。最后展望了平流层气溶胶模式未来的发展方向以及需要改进的问题。     

海底沉积物生物气演化特征及气源影响因素分析

为研究海洋天然气水合物生物气源的影响因素及演化模式,选择了某海域3个海底沉积物样品进行微生物演化模拟实验。通过改变生气条件,分析不同温度、pH、碳源、碳源浓度、氮源和地层盐度对海底沉积物产甲烷菌生物气生成的影响。实验结果表明:某海域产甲烷菌在55℃时CH4产气量最高;pH为6～8时CH4产气量较高,且pH为10时仍有CH4产出;加入氮源、碳源都有一定程度的促进作用,但过高的碳源浓度会抑制CH4产气量;地层盐度的变化对CH4产气量影响不明显。根据不同温度微生物演化及产气率可将生物气演化分早期、高峰期和晚期3个阶段;pH为6～8、碳源选取乳糖(双糖)且浓度2.0 mL/L以及蛋白质为主要氮源时明显促进产甲烷菌产气率;按照采样点海域地温梯度及环境条件,认为采样点所在海域海底生物气源岩埋藏深度大约为200～500 m,具有弱碱性、弱径流水动力条件的地区可以作为重点勘查地区。     

DEVELOPMENT OF THE 2-D COUPLED STRATOSPHERIC-TROPOSPHERIC DYNAMICAL-RADIATIVE-CHEMICAL MODEL—PART Ⅲ:BUDGET OF TROPOSPHERIC OZONE

On the basis of original 2-D coupled model,36 species and 83 reactions about NMHCs areadded.By using this model,the budgets of ozone,carbon monoxide and methane in thetroposphere are analyzed.The results show that the amount of ozone transported from thestratosphere to the troposphere is about 1340 Tg/a,its producing rate in troposphere is about 1190Tg/a and the amount of ozone cleared by the dry deposition in troposphere is 1700Tg/a.Introposphere,the ozone is mainly produced at lower level in middle latitudes of the NorthernHemisphere and at upper levels in tropics.     

河北省宣化地区原煤与燃煤污染及其生态环境效应评价

通过对河北省宣化原煤及燃煤污染区表土和近地降尘的野外调查和样品分析,查明了表土及降尘中Hg、Cd、V、Zn、Mo、U、Mn、Cr等13种重金属元素及16种多环芳烃(PAHs)的地球化学特征。结果表明,原煤区土壤以Hg、Cd污染为主,污染区在煤带两侧约100 m范围内,燃煤区土壤以Hg、Cd、V污染为主,污染范围在燃煤企业下风口超过2 km。原煤区表土中Hg、Cd、Zn、Mo、U及PAHs与燃煤区表土中Hg、V、Mo、U、Mn、Cr及PAHs主要通过大气沉降带入。区内土壤中脲酶、碱性磷酸酶及β-葡萄糖苷酶活性均受到不同程度抑制,其中以β-葡萄糖苷酶最为明显,且燃煤区较原煤区抑制更为显著,反映了煤污染对土壤碳循环过程影响较大。     

El Niño和La Niña事件对东亚冬、夏季风循环的影响

利用1961—2018年中国地面气象台站常规观测降水数据,探讨了不同分布型厄尔尼诺事件对中国东部地区降水持续性结构的影响,进一步分析了不同区域持续性降水变化的原因。东部型厄尔尼诺事件中北异常雨带（华北、内蒙古和东北南部）主要是由于短持续性降水频率和强度同步增大造成的,短持续性降水对该区域降水异常的贡献率超过80%;南异常雨带（长江流域）形成的原因则是长持续性降水频率和累计降水日数比例同步增多。中部型厄尔尼诺事件中的异常雨带（华北南部、东北南部、黄淮和江淮地区）形成最主要的原因是短持续性降水量异常增大,其贡献占比约为60%,其次是长持续性降水,占比约为24%;短持续性降水的增加主要表现为频率增加和强度增大,而长持续性降水增加主要发生在雨带南部,是频率和累计日数比例同时增大的结果。两类厄尔尼诺事件次年夏季,中国东部地区短持续性降水的变化对总降水量异常变化的贡献最大,在长江流域长持续性降水的增强对总降水量增加也有重要作用;异常雨带形成的最主要原因是短持续性和长持续性降水频率的明显增加。     

2006～2007年冬季渤海天气与冰情分析

本文分别从大气环流和平均气温的角度分析了2006～2007年冬季渤海的天气状况,发现此冬季为近10a最温暖的冬季;与此对应,通过对该冬季不同时期(初冰期、盛冰期和融冰期)的海冰特点,以及冰期、冰面积和冰范围进行分析,发现该冬季渤海冰情属于轻冰年.     

一种台风浪的数值预报方法

本文介绍由台风实时预报气压场资料、海上风的数值模式和台风浪数值模式三者构成的一种台风浪数值预报方法.在西北太平洋-中国近海20m以上深水区采用1°×1°网格“新型混合型海浪数值模式”^[1,2],而在南海和东海近海台风浪多发区内(含浅水区),分成若干小区块,采用(1/4)°×(1/4)°细网格,分别嵌套浅水WAM模式^[3].小区域的边界条件由大区域得到的计算结果提供.该方法经过1990、1991、1992年的试报^[4]、改进和完善后,于1993年6月开始进入国家海洋预报台的海浪预报业务.已对22个台风过程的台风浪进行模式跟踪预报,即准业务化预报.该方法运行稳定、预报结果也令人满意.1994年7月10日该方法的数值预报产品已在中央电视台午间新闻播出.     

大气臭氧垂直分布变化的模拟研究

利用包括垂直平流、扩散和化学过程的一维平流层—对流层的大气化学模式，通过增加NOx的地面源，发现由于NOx地面源的增强，引起对流层下部臭氧浓度增加，夏季臭氧浓度的增加远大于冬季；通过扩散系数和垂直风速的敏感性试验比较，看出由平流层向对流层输送臭氧的过程中，平流过程的影响可能更重要。     

CMAQ-MOS区域空气质量统计修正模型预报途径研究

通过分析2004年9月~2005年3月北京城市及远郊地区八个测点的大气污染观测资料, 揭示出城区尺度不同测点大气污染同步性与同位相时空变化特征, 并描述出采暖期与非采暖期大气污染物浓度存在源影响相关季节性显著差异, 城区与远郊测站大气污染物浓度亦表现出排放源影响相关显著的区域性特征, 即大气污染物浓度时空分布与排放源强度及其空间分布密切相关; 本文试验研究表明, 美国EPA新一代空气质量模式CMAQ对多类污染物不同尺度“面空间”分布及其变化倾向虽具有较强的预报能力, 但由于污染源时空特征十分复杂, 这是由于模式采用的平均源排放清单难以精细、客观描述预报区域不同尺度污染源强度的时空变化, CMAQ模式尚存在类似其他模式污染浓度预报量与实况相比明显偏低的“系统性”误差, 为了修正上述模式产品源排放清单产生的系统性预报偏差, 本文利用不同季节CMAQ模式产品与观测实况资料, 建立CMAQ-MOS区域空气质量统计修正预报模型, 并采用检验方法评估CMAQ-MOS方案预报能力, 提出采用CMAQ-MOS统计修正模型统计-动力相结合的空气质量预报新途径, 试验研究结果表明CMAQ-MOS方案可显著降低由于污染源影响不确定性产生的模式系统性预报误差, 明显提高了CMAQ模式空气质量预报水平, 本文亦提出了采用点-面结合预报思路, 即在大气污染具有同位相变化特征的“影响域”范围内, 用一个中心测点的CMAQ-MOS产品预报周边区域面上其他预报点的模式产品“再分析”场以及区域平均空气质量“面预报”方案.     

夏季华北地区二次气溶胶的模拟研究

通过模式结果与观测的NOx,CO,O3,NH3,HNO3,SO2和PM2.5的对比,说明CMAQ空气质量模式能够较好地模拟华北地区污染物的变化.同时,模式结果表明河北、河南和山东地区NH3的浓度较高,平均浓度为(30～35)×10?9.模拟试验的结果表明高浓度的NH3使得二次气溶胶中硫酸盐气溶胶生成效率提高了大约30%以上,特别是在邯郸、安阳和长治交界地区其作用更显著,达到了50%.而且,NH3还会增加二次气溶胶中含氮气溶胶和铵盐成分,二者的质量浓度和与硫酸盐气溶胶相当.北京地区边界层高度在白天较高,中午平均高度为1500m.这使得SO2,NH3和HNO3可以输送到边界层上部850hPa.硫酸盐、铵盐和硝酸盐分别在边界层上部和下部形成各自的高浓度区.由于PM2.5的寿命较长,因此它们可以被输送到对流层的中层,形成深厚的气溶胶层,构成了北京地区气溶胶的穹隆.模式结果表明:如要控制华北地区夏季大气中气溶胶的浓度,除了减少SO2和NOx的排放以及一次气溶胶的排放外,降低大气中NH3的排放也是有效办法之一.