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Vertical Profile Comparison of Aerosol and Cloud Optical Properties in Dominated Dust and Smoke Regions over Africa Based on Space-Based Lidar

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Atmospheric and Climate Sciences 2022年第3期12卷 588-602页

作者： Didier Ntwali Getachew Dubache faustin katchele ogou Rwanda Space Agency (RSA) Earth and Space Science Division Kigali Rwanda College of Reading Academy Nanjing University of Information Science and Technology Nanjing China Laboratory of Atmospheric Physics Department of Physics University of Abomey-Calavi Abomey-Calavi Benin

This study evaluates the vertical profiles of aerosol and cloud optical properties in 40 dominated dust and smoke regions in Western-Northern Africa (WNA) and Central-Southern Africa (CSA), respectively, from the surface to 10km and from 2008 to 2011 based on LIVAS (LIdar climatology of Vertical Aerosol Structure for space-based lidar simulation studies). Aerosol extinction (AE), aerosol backscatter (AB), and aerosol depolarization (AD) generally increase from the surface to 1.2 km and decrease from 1.2 km to the upper layers in both WNA and CSA. AE and AB in CSA (maximum of 0.13 km-1, 0.14 km-1, 0.0021 km-1‧sr-1, 0.0033 km-1‧sr-1) are higher than in WNA (maximum of 0.07 km-1, 0.08 km-1, 0.0017 km-1‧sr-1, 0.0015 km-1‧sr-1) at 532 and 1064 nm respectively. AD in WNA (maximum of 0.25) is significantly higher than in CSA (maximum of 0.05). There is a smooth change with the height of cloud extinction and backscatter in WNA and CSA, while there is a remarkable increase of cloud depolarization with height, whereby it is high in CSA and low in WNA due to high and low fraction of cirrus respectively. Altocumulus has the highest extinction in NA (0.0139 km-1), CA (0.058 km-1), WA (0.013 km-1), while low overcast transparent (0.76 km-1) below 1 km in SA. The major findings of this study may contribute to the improvement of our understanding of aerosol-cloud interaction studies in dominated dust and smoke aerosol regions.

关键词： Vertical Profile Dust Aerosols Smoke Aerosols Clouds Africa Lidar Climatology of Vertical Aerosol Structure for Space-Based Lidar Simulation Studies (LIVAS)

Comparative analysis of interdecadal precipitation variability over central North China and sub Saharan Africa

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Atmospheric and Oceanic Science Letters 2019年第3期12卷 201-207页

作者： ogou faustin katchele YANG Qing DUAN Yawen MA Zhuguo Chinese Academy of Sciences Key Laboratory of Regional Climate–Environment for Temperate East Asia Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijingChina College of Earth and Planetary Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijingChina

The interdecadal variability of precipitation over sub-Saharan Africa (SSA) and central North China (CNC) is examined and compared in this study. Previous studies have found that the two regions have similar interdecadal dry–wet evolution in the past 100 years. The results show obvious decadal precipitation fluctuations in the two regions. In CNC, a persistent negative precipitation anomaly is detected from the early 1970s to the 2000s. In SSA, a negative precipitation anomaly is apparent since the late 1970s, while a distinct upward trend is found since the 1990s although the precipitation anomaly is still negative. Significant correlation is found between the decadal precipitation anomalies in SSA and the SST modes (Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO)), as well as the North Atlantic Oscillation (NAO), while in CNC the decadal precipitation is influenced by the NAO and PDO. The EOF results show that the total explained variance of the first four EOFs in SSA is smaller than that of CNC. The fourth and third modes in SSA are significantly associated with the AMO and PDO respectively, while the first, third, and fourth modes are significantly associated with the NAO. The first mode in CNC is significantly associated with the NAO. The first mode of the precipitation anomaly in SSA fluctuates out of phase with that in CNC, while in-phase changes are apparent among the third and the fourth modes.

关键词： Decadal variability moving average filter empirical orthogonal function cumulative sum chart sub- Saharan Africa central North China

磷石膏对麦田CO_2排放和小麦产量的影响及其经济环境效益分析

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环境科学 2015年第8期36卷 3099-3105页

作者：李季吴洪生高志球尚小厦郑培慧印进 Kakpa Didier 任迁琪 ogou katchele faustin 陈素云徐亚姚童言季炜钱景珊马世杰南京信息工程大学应用气象学院农业资源与环境系南京210044

磷石膏是一种可以利用的磷化工废渣,本文以磷石膏为麦田温室气体减排剂,研究磷石膏对小麦生长、麦田温室气体二氧化碳(CO2)排放的影响,并分析磷石膏资源化利用的经济环境效益.结果表明,在常规施肥条件下,增施磷石膏2 100kg·hm-2能显著... 详细信息

磷石膏是一种可以利用的磷化工废渣,本文以磷石膏为麦田温室气体减排剂,研究磷石膏对小麦生长、麦田温室气体二氧化碳(CO2)排放的影响,并分析磷石膏资源化利用的经济环境效益.结果表明,在常规施肥条件下,增施磷石膏2 100kg·hm-2能显著促进小麦生长,增产达37.71%.磷石膏对麦田CO2的减排作用在小麦生长的各个时期有所不同:施用磷石膏1 050 kg·hm-2处理,在小麦生长拔节期、抽穗期和灌浆期对麦田CO2的减排效果较为明显,相比对照分别减少8%、10%和6%;在整个小麦生长季累计减少CO2排放3%;施用磷石膏2 100 kg·hm-2处理,在小麦越冬返青期、拔节期和抽穗期,相比对照减少CO2排放11%、4%和12%,在小麦生长季累计减少CO2排放7%.磷石膏施用量较大的处理对CO2的抑制和减排效果较好.研究还表明在施用磷石膏的情况下,一定范围内,CO2的排放强度(单位鲜重CO2排放与单位产量CO2排放)与小麦穗长、鲜重和产量呈现显著负相关:即穗长越长,鲜重和产量越大,CO2的排放效率越低.在碳交易背景下,磷石膏资源化利用具有较高的经济和环境效益,主要体现在:与对照相比,投入/产出从1∶8.3变为1∶10.7,即在相同投入的情况下可提高28.92%的产出;每吨磷石膏作为麦田温室气体减排剂,可节省治理环境的费用与增产总额合计约290元.废渣磷石膏资源化利用,不仅可以减少环境污染、促进小麦生长,而且可以减少CO2排放,对发展低碳农业、生态农业以及可持续发展农业具有重要应用价值.

关键词：小麦田二氧化碳磷石膏增产减排经济效益环境效益

磷石膏废渣对小麦生长及麦田N_2O排放影响与经济环境效益分析

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环境科学与技术 2016年第4期39卷 174-181页

作者：李季吴洪生高志球尚小厦任迁琪印进郑培慧 ogou katchele faustin Kakpa Didier 徐亚陈素云邹建文张令张要军王从王晓飞南京信息工程大学农业资源与环境系江苏南京210044 南京农业大学资源环境学院江苏省农业温室气体重点实验室江苏南京210095

磷化工业产生的大量废渣磷石膏污染环境、占用土地,尚未得到很好的治理和利用。文章研究磷石膏废渣资源化利用,探索其对小麦田氧化亚氮(N_2O)排放以及小麦生长以及产量的影响。结果表明:施用不同量的磷石膏废渣对小麦生长、产量以及麦田... 详细信息

磷化工业产生的大量废渣磷石膏污染环境、占用土地,尚未得到很好的治理和利用。文章研究磷石膏废渣资源化利用,探索其对小麦田氧化亚氮(N_2O)排放以及小麦生长以及产量的影响。结果表明:施用不同量的磷石膏废渣对小麦生长、产量以及麦田N_2O的排放量的影响有所不同。施用磷石膏2 100 kg/hm^2对小麦千粒重以及产量等都有显著影响,可增产达48.11%。同时在整个小麦生长季,与单施有机肥处理相比,施用磷石膏废渣2 100 kg/hm^2可减少麦田N_2O排放量达30.14%,且减排作用具有持续性,在小麦的拔节期、抽穗期以及灌浆期的减排效果尤为显著。与之相比施用磷石膏1050 kg/hm^2的各项效果都比较微弱。研究还表明施用45%复合肥900 kg/hm^2虽然也促进小麦生长,增加小麦产量,但在整个生长季会显著增加N_2O的排放54.70%。在施用磷石膏条件下,小麦的鲜重和产量与麦田N_2O排放呈现显著负相关,与麦田N_2O排放强度呈现显著正相关,即磷石膏在显著促进小麦生长的同时可以显著降低麦田N_2O的排放。以碳交易背景为基础,分析磷石膏减排剂的田经济环境效益,结果表明,施用磷石膏废渣2 100 kg/hm^2,麦田的收入与产出比由1∶9.93提高到1∶17.82,产出增加约79.46%,同时还能够累计减少N_2O的排放达161.71 kg/hm^2。每吨磷石膏废渣可以减少N_2O排放76.48 kg,折合减少CO_2排放22 944 kg,环境收益达到1 140.55元。磷石膏作为减排剂施用,不仅可以减少环境污染,还能促进小麦生长,减少N_2O排放,对发展生态农业并缓解温室效应具有重要的应用价值。

关键词：小麦田磷石膏促进生长 N2O减排经济环境效益

间作板蓝根对冬小麦生长及麦田CH_4通量影响与经济环境效益分析

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西南农业学报 2016年第1期29卷 47-53页

作者：尚小厦吴洪生高志球李季任迁琪季炜马世杰 ogou katchele faustin Kakpa Didier 徐亚陈素云邹建文张要军姚童言钱璟珊王从南京信息工程大学农业资源与环境系江苏南京210044 南京农业大学资源与环境科学学院江苏省低碳农业与温室气体减排重点实验室江苏南京210095

本文研究冬小麦间作板蓝根对小麦生长和麦田CH4通量的影响,并对其进行经济与环境效益分析。试验在南京信息工程大学农业气象试验站采用田间小区试验进行,采用静态箱(暗箱)0气相色谱法在小麦生育期定期取样分析麦田CH4通量,同时记录不同... 详细信息

本文研究冬小麦间作板蓝根对小麦生长和麦田CH4通量的影响,并对其进行经济与环境效益分析。试验在南京信息工程大学农业气象试验站采用田间小区试验进行,采用静态箱(暗箱)0气相色谱法在小麦生育期定期取样分析麦田CH4通量,同时记录不同处理下小麦的生物量,收获后测定小麦及板蓝根产量。结果表明,与对照施肥单作处理(NPKW)相比,施肥间作板蓝根处理(NPKWR)小麦产量与千粒重分别增加9%和1%;冬小麦田CH4的通量主要是吸收,吸收量表现为施肥间作板蓝根处理(NPKWR)>不施肥处理(N0P0K0W)>裸地(N0P0K0W0)>施肥单作处理(NPKW),施肥间作板蓝根处理(NPKWR)比施肥单作处理(NPKW)冬小麦田的CH4吸收量累计增加34%,间作模式使板蓝根与小麦综合增产5%,每公顷多盈利2017.25元。本研究表明冬小麦间作板蓝根为提高土地资源利用率、发展低碳农业、增加经济效益环境效益提供一项新技术。

关键词：冬小麦板蓝根 CH4 经济效益:环境效益