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基于飞机观测的北京地区气溶胶特征

中国环境科学 2021年第5期41卷 2073-2080页

作者：黄嘉仪赵德龙陈宝君蔡晓冬丁德平田平何晖黄梦宇金华市气象局浙江金华321000 北京人工影响天气办公室北京100089 云降水物理研究和云水资源开发北京市重点实验室北京100089 中国气象局华北云降水野外科学试验基地北京101200 中国气象局云雾物理环境重点开放实验室北京100081

运12飞机和空中国王飞机在2007~2018年的飞机观测资料,分析了北京地区大气气溶胶近12a来的时空变化特征.结果表明,气溶胶数浓度随时间变化显示负增长趋势,而与之相反,气溶胶有效直径表现出正增长趋势.气溶胶垂直廓线的季节变化和气候条... 详细信息

运12飞机和空中国王飞机在2007~2018年的飞机观测资料,分析了北京地区大气气溶胶近12a来的时空变化特征.结果表明,气溶胶数浓度随时间变化显示负增长趋势,而与之相反,气溶胶有效直径表现出正增长趋势.气溶胶垂直廓线的季节变化和气候条件以及边界层的季节变化紧密相关.在边界层高度,季节性气候变化和地面污染物排放强度的影响下,不同季节以及地面天气形势下的气溶胶垂直廓线特征差异也十分明显.气溶胶在边界层内混合均匀,但由于夏季边界层高度较冬季更高,气溶胶能够在更高的高度范围内混合均匀,从而降低了夏季近地面的气溶胶数浓度.此外,气溶胶在550nm的入射波长下散射系数的垂直变化与气溶胶数浓度有较好的一致性,其高值多出现在冬季以及污染物浓度较高的天气条件下.

关键词：气溶胶飞机观测北京地区

降雨对河岸生态系统杨树树干液流及其环境控制的影响

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水土保持学报 2023年第4期37卷 284-293页

作者：魏鸾葳陈左司南陈胜楠李江霖陈立欣律江石云朱梦洵张志强北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 北京市共青林场北京101300 山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站山西吉县042200 国家林业和草原局水土保持与荒漠化防治重点实验室北京100000 中咨集团生态技术研究所(北京)有限公司北京100048

降雨能够改变土壤水分状况进而促进林木蒸腾,然而场降雨量及其持续时间对林木树干液流及其环境控制机制的影响尚不明确。为此,在华北半干旱半湿润区的北京市顺义区共青林场,选取位于河岸生态系统不受土壤水分胁迫的欧美杨(Populus×eura... 详细信息

降雨能够改变土壤水分状况进而促进林木蒸腾,然而场降雨量及其持续时间对林木树干液流及其环境控制机制的影响尚不明确。为此,在华北半干旱半湿润区的北京市顺义区共青林场,选取位于河岸生态系统不受土壤水分胁迫的欧美杨(Populus×euramericana)人工林为研究对象,在2019年和2021年生长季,使用TDP热扩散法测量树干液流,同步监测气象及土壤含水量等环境因子。根据对该区长期(2016—2017年、2019年和2021年)降雨数据统计分析结果,将2次降雨脉冲间隔超22.5 h的事件划分2场独立的降雨事件。按照降雨事件雨量及历时,将其中位数±1.5倍标准误的事件定义为常见事件,而将累积概率大于90%的事件定义为极端事件。结果表明:(1)太阳辐射是唯一显著控制该杨树人工林生长季树干液流的环境因子(偏相关系数r_(p)=0.539),饱和水汽压差、风速和土壤含水量均与树干液流不相关(p>0.533),降雨事件发生前后这一环境控制特征没有发生变化;(2)雨后树干液流随着场降雨量的增加而降低(R 2=0.78,p=0.004),但与降雨事件历时无显著相关关系;(3)树干液流在常见降雨事件和极端事件后,在半小时尺度上随时间变化无显著差异(p≥0.264),但4类降雨事件后主导的环境控制因子却不完全相同,太阳辐射和饱和水汽压差总能显著促进半小时尺度的树干液流(r_(p)≥0.374),而土壤含水量仅在常见和极端的强降雨历时事件后,显著促进雨后半小时尺度液流(r_(p)≥0.215)。风速显著抑制常见场降雨量事件后半小时尺度的树干液流(r_(p)=-0.258),却能显著促进常见和极端场降雨历时事件后半小时尺度的树干液流(r_(p)≥0.183)。研究成果为进一步深入揭示降雨特征对树干液流及其生物物理控制机制的影响,以及改进气候变化下生态水文过程的模拟与评估提供参考。

关键词：降雨事件树干液流环境控制降雨量降雨历时极端降雨

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北京冬季城市人为水汽排放的定量估算研究

气候与环境研究 2021年第4期26卷 461-470页

作者：徐一平苗世光赵德龙丁德平中国气象科学研究院北京100081 北京城市气象研究院北京100089 北京市人工影响天气办公室北京100089 云降水物理研究和云水资源开发北京市重点实验室北京100089 中国气象局华北云降水野外科学试验基地北京101200

在北京城市气象环境的数值模拟中,人为热的设置是一个难点。人为热包括感热和潜热,人为潜热可以通过计算人为水汽排放获得。本文利用飞机观测资料对北京冬季人为水汽排放进行了定量估算。研究发现,在北京城区下风方向观测到相对周边区... 详细信息

在北京城市气象环境的数值模拟中,人为热的设置是一个难点。人为热包括感热和潜热,人为潜热可以通过计算人为水汽排放获得。本文利用飞机观测资料对北京冬季人为水汽排放进行了定量估算。研究发现,在北京城区下风方向观测到相对周边区域更高的水汽摩尔分数,当观测到城市水汽过量信号时,水汽排放率的估计值在58~9539 kg/s,占城市大气边界层水汽总平流(背景+城市过量)的0.64%到13.12%。城市过量水汽排放的主要来源是天然气燃烧、水冷空调系统、城市交通等人为水汽的排放,中心城区和周边区域融雪率和蒸发率的差异可能也会有一定的贡献,但所占比例较小。

关键词：北京冬季人为水汽排放定量估算

华北北部半干旱地区夏季大气边界层特征的实验研究

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北京大学学报（自然科学版） 2020年第2期56卷 215-222页

作者：李倩惠张宏升鞠婷婷肖凯涛北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871 军事科学院防化研究院北京100091

2016年7月3-16日在内蒙古自治区科尔沁地区大气科学与大气环境综合实验站开展科尔沁半干旱下垫面大气边界层野外综合观测试验,利用GPS大气边界层精细探空资料,分析华北北部半干旱地区晴天、阴天和雨天等不同天气条件下的大气边界层结构... 详细信息

2016年7月3-16日在内蒙古自治区科尔沁地区大气科学与大气环境综合实验站开展科尔沁半干旱下垫面大气边界层野外综合观测试验,利用GPS大气边界层精细探空资料,分析华北北部半干旱地区晴天、阴天和雨天等不同天气条件下的大气边界层结构。采取不同的方法和判据对比确定大气边界层高度,统计实验期间低空急流特征,并对近地面湍流特征及地表能量收支状况进行初步的探讨。结果表明:晴天,白天的大气边界层平均高度约为1790 m,夜间约为250 m;阴天和雨天,白天的大气边界层平均高度约为980 m,夜间约为430 m。夜间,近地面层湍流动能与边界层高度有较强的相关性。低空急流多发生在午夜,平均高度约为390 m,强度与高度正相关。

关键词：大气边界层高度低空急流地表能量收支半干旱地区

华北地区香河站对流层NO_2的MAX-DOAS光谱仪观测及变化特征分析

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气候与环境研究 2014年第1期19卷 51-60页

作者：王婷王普才余环孙丽中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

利用中国科学院大气物理研究所香河大气探测综合试验站2010年3月至2012年2月（2年）的多轴差分吸收光谱仪（MAX—DOAS）观测数据和32m高塔常规气象资料，反演了华北地区香河站对流层NO2柱浓度，分析了该区域NO2柱浓度的季节变化特征。... 详细信息

利用中国科学院大气物理研究所香河大气探测综合试验站2010年3月至2012年2月（2年）的多轴差分吸收光谱仪（MAX—DOAS）观测数据和32m高塔常规气象资料，反演了华北地区香河站对流层NO2柱浓度，分析了该区域NO2柱浓度的季节变化特征。研究表明：可见光455×485nm、紫外330×370nm都可以作为MAX-DOAS工作波段很好地反演NO2；香河地区NO2柱浓度夏季最低，几乎保持在2×10^16cm^-2以下，春、秋季次之，在3×10^16cm^-2上下小范围浮动，冬季最高，可达4．5×10^16cm^-2；月平均最低值出现在7月，最高值出现在11月。NO2柱浓度与风速、风向密切相关：来自东边唐山方向的风，风速越大时NO2浓度越高，因为唐山是NO2的高值区之一；其它方向风速越大，浓度越低。春、夏两季NO2柱浓度日变化趋势比较平缓，秋、冬两季曰变化明显，秋季正午偏高，冬季早晚偏高。

关键词：多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS) NO2 柱浓度

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基于原位试验银川平原湖泊蒸发模型研究

水文地质工程地质 2023年第5期50卷 28-38页

作者：李志萍闫静波徐敏赵贵章徐兆祥华北水利水电大学地球科学与工程学院河南郑州450046 北京岩土工程勘察院有限公司北京100083 宁夏回族自治区水文环境地质调查院宁夏银川750021

湖泊在流域水循环中具有重要作用,对于地区的气候调节、促进地区经济可持续发展和维护生态环境具有不可替代的作用。量化湖泊蒸发对西北干旱地区水资源与生态需水量评价至关重要。目前已有的湖泊蒸发量计算方法忽略了水深对蒸发的影响... 详细信息

湖泊在流域水循环中具有重要作用,对于地区的气候调节、促进地区经济可持续发展和维护生态环境具有不可替代的作用。量化湖泊蒸发对西北干旱地区水资源与生态需水量评价至关重要。目前已有的湖泊蒸发量计算方法忽略了水深对蒸发的影响。在宁夏水与环境野外科学观测研究站开展不同水深的水面蒸发试验,利用皮尔逊相关性和非线性回归分析,探究水深与水面蒸发的关系。根据计算的水面潜在蒸发量折算系数,拟合得到适用于银川平原水面蒸发的深度蒸发计算模型。以清水湖为例,利用单波束无人船探测湖床形态,得到湖水水深,并将深度蒸发计算模型与Penman-Monteith(PM)公式进行对比分析。结果表明:2种模型得出的清水湖年平均水面潜在蒸发量相差0.679 mm/d;在月平均水面潜在蒸发量曲线的走势上,PM公式的计算结果受温度影响明显,而深度蒸发计算模型相对温度的变化具有滞后特征,更好地反映了水深对温度的调节作用,使水面潜在蒸发量的计算更加精准。本研究所拟合的深度蒸发计算模型提高了银川平原湖泊水面蒸发的计算精度,为银川市内湖泊生态研究提供了参考,同时也对该地区的水资源利用和生态环境保护产生基础性影响。

关键词：水面蒸发计算模型原位试验皮尔逊相关清水湖水深

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华北洁净地区微量气体变化特征的初步研究

环境科学研究 2006年第6期19卷 15-19页

作者：白建辉王庚辰孟昭阳徐晓斌中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测开放实验室北京100029 中国气象科学研究院中国气象局大气化学开放实验室北京100081

2005-05-22─2005-12-31,在中国科学院大气本底观测网兴隆站对微量气体成分进行连续测量,获得了O3,NOx(NO,NO2),CO2和SO2等气体组分的变化特征和变化规律,并得到了它们的浓度水平.初步分析表明,φ(O3)在6,9月出现高值,12月出现最低值;φ... 详细信息

2005-05-22─2005-12-31,在中国科学院大气本底观测网兴隆站对微量气体成分进行连续测量,获得了O3,NOx(NO,NO2),CO2和SO2等气体组分的变化特征和变化规律,并得到了它们的浓度水平.初步分析表明,φ(O3)在6,9月出现高值,12月出现最低值;φ(NOx)的最低值出现在8月,8─11月缓慢增长,NO在NOx中所占比例非常小;φ(SO2)的最低值出现在7月,之后逐渐增加;φ(CO2)的最低值出现在8月.观测资料表明,兴隆站空气质量最好的时间为7─8月.并对它们之间的相互作用及与辐射的关系进行了研究.

关键词：微量气体臭氧氮氧化物二氧化碳兴隆站

黄土丘陵区影响土壤水分的非气候因子之定量标征

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水土保持研究 2012年第5期19卷 23-28页

作者：姚志宏杨勤科王粉萍李锐华北水利水电学院资源与环境学院郑州450011 西北大学城市与资源学系西安710069 周至县农业局陕西周至710400 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

土壤前期含水量是影响土壤侵蚀模拟与预测的重要因素之一,许多研究关注了气候(降雨等)条件对土壤前期含水量的影响。选择黄土丘陵区桑塔小流域,通过野外定点观测,分析了非气候因子(土地利用、坡度、坡向、坡位)对土壤水分的影响,提出了... 详细信息

土壤前期含水量是影响土壤侵蚀模拟与预测的重要因素之一,许多研究关注了气候(降雨等)条件对土壤前期含水量的影响。选择黄土丘陵区桑塔小流域,通过野外定点观测,分析了非气候因子(土地利用、坡度、坡向、坡位)对土壤水分的影响,提出了各因子对土壤水分的影响系数和计算方法,建立了研究区5—10月各月土壤水分模拟方程。主要结果:(1)研究区土壤水分平均含量在5—10月期间均表现为先下降后升高的趋势,在8月份达到最低。不同土地利用类型土壤水分含量由大到小的顺序依次为:梯田>坡耕地>荒草地>果园>刺槐林>柠条林。(2)依据坡度、坡向、坡位、土地利用类型对土壤水分的影响,采用标准化处理,计算出了影响土壤水分的土地利用系数、坡向系数和相对坡位系数。(3)以土壤含水量为因变量,以坡度和经过标准化处理得到的影响土壤水分的土地利用系数、坡向系数、相对坡位系数为自变量,进行回归分析,得到5—10月各月的土壤水分模拟方程,其决定系数R2为0.54～0.64,F统计量P值均远远小于0.05显著水平,可用于同类区域的土壤水分模拟。

关键词：黄土丘陵区土壤水分影响系数定量表征

利用重力卫星观测资料解算中国大陆水储量变化

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大地测量与地球动力学 2007年第3期27卷 68-71页

作者：段建宾钟敏闫昊明江敏中国科学院测量与地球物理研究所武汉430077 中国科学院研究生院北京100039

利用GRACE重力卫星2002年4月～2004年7月共计20个月的时变重力场数据,反演了中国大陆空间大尺度陆地水储量变化,并将该结果与美国气候预测中心(CPC)的全球水文模式结果进行了比较。结果显示:GRACE的结果与水文模式结果在大多数区域符合... 详细信息

利用GRACE重力卫星2002年4月～2004年7月共计20个月的时变重力场数据,反演了中国大陆空间大尺度陆地水储量变化,并将该结果与美国气候预测中心(CPC)的全球水文模式结果进行了比较。结果显示:GRACE的结果与水文模式结果在大多数区域符合得相当好:在西藏、西南和华南地区,水储量季节性变化的幅值达到12～14cm;在华东、华中、西北东部地区,水储量季节性变化的幅度一般在8cm左右;在新疆地区,水储量季节性变化很小。而在华北、东北地区,GRACE的结果与模式结果存在较大差别。

关键词： GRACE 时变重力场陆地水储量水文模式大地水准面