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基于上海高层建筑观测冬季大气CO_(2)/CH_(4)垂直变化

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4155-4166页

作者：陈珑珑肖薇杨帆单萌王君胡凝李若男程凯南京信息工程大学中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室大气环境中心江苏南京210044 上海市浦东新区环境监测站上海200135 浙江临安大气成分本底国家野外科学观测研究站浙江杭州311307

采用便携式温室气体分析仪于2021年12月6日~2022年3月31日在上海中心大厦255和500m高度以及浦东新区环境监测站25m高度连续观测大气CO_(2)和CH_(4)浓度.结果表明:(1)城市中不同高度上温室气体的日变化趋势存在差异,25m高度CO_(2)和CH_(4... 详细信息

采用便携式温室气体分析仪于2021年12月6日~2022年3月31日在上海中心大厦255和500m高度以及浦东新区环境监测站25m高度连续观测大气CO_(2)和CH_(4)浓度.结果表明:(1)城市中不同高度上温室气体的日变化趋势存在差异,25m高度CO_(2)和CH_(4)浓度白天低夜间高,255和500m高度的浓度则白天高夜间低.各高度处CO_(2)和CH_(4)浓度变化都明显受大气边界层高度的影响,因此城市内部温室气体浓度垂直观测中观测点高度设置要充分考虑城市大气边界层的变化特征.(2)CO_(2)和CH_(4)浓度的垂直差异受到人为活动以及气象等条件的影响,可以指征城市大气CO_(2)和CH_(4)浓度增强的局地和区域贡献.(3)各高度处(25,255,500m)CO_(2)浓度与CH_(4)浓度均显著相关,但观测高度越高所代表的浓度贡献源区越大,多种排放源的干扰使得温室气体之间的同源性变差,导致其相关性随着高度增加而降低.城市温室气体浓度的垂直观测提供了从水平方向上无法获得的独特信息,因此有必要在城市开展立体化的温室气体监测,以便更好地捕捉大气温室气体浓度的变化,从而服务于城市碳减排政策.

关键词： CO_(2)和CH_(4)浓度垂直差异上海大气边界层高度 CH_(4):CO_(2)比值

稻田土壤微生物残体积累对外源秸秆输入的响应研究进展

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土壤 2024年第1期56卷 10-18页

作者：卢孟雅丁雪丽中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室南京信息工程大学生态与应用气象学院南京210044

稻田土壤碳循环是我国陆地生态系统碳循环的重要组成部分。促进稻田生态系统碳的固定及稳定对减缓全球气候变化起着不容忽视的作用。微生物主导的有机碳转化过程是土壤碳循环研究的核心,微生物同化代谢介导的细胞残体迭代积累在土壤有... 详细信息

稻田土壤碳循环是我国陆地生态系统碳循环的重要组成部分。促进稻田生态系统碳的固定及稳定对减缓全球气候变化起着不容忽视的作用。微生物主导的有机碳转化过程是土壤碳循环研究的核心,微生物同化代谢介导的细胞残体迭代积累在土壤有机碳长期截获和稳定过程中发挥重要作用。与旱地土壤相比,关于稻田土壤中微生物残体积累动态对外源有机物质如作物秸秆输入的响应及主要影响因子的认识还相对有限,对微生物通过同化作用参与土壤固碳的过程和机制尚缺乏系统认识。基于此,本文介绍了微生物残体对土壤有机碳库形成和积累的重要性及评价指标,重点探讨了秸秆还田对稻田土壤微生物残体积累动态以及外源秸秆碳形成细胞残体转化过程的影响,分析了影响微生物残体积累转化的主要气候因素和土壤因素,最后提出了未来应借助先进的光谱和高分辨率成像技术并结合同位素示踪对微生物残体的稳定性与机理开展更为深入的研究。

关键词：秸秆还田稻田生态系统微生物残体土壤固碳影响因素

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冬小麦田O_3气孔与非气孔沉降及风险评估

环境科学 2017年第10期38卷 4427-4437页

作者：徐静馨郑有飞赵辉储仲芳黄积庆袁月南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044

为了深入了解农田生态系统的O_3干沉降过程,并基于O_3通量(尤其是气孔O_3累积通量)指标进行风险评估,利用涡度相关系统对冬小麦田的O_3干沉降过程进行了连续动态观测,初步分析O_3浓度和总O_3通量的变化过程,着重探析气孔O_3沉降和非气孔... 详细信息

为了深入了解农田生态系统的O_3干沉降过程,并基于O_3通量(尤其是气孔O_3累积通量)指标进行风险评估,利用涡度相关系统对冬小麦田的O_3干沉降过程进行了连续动态观测,初步分析O_3浓度和总O_3通量的变化过程,着重探析气孔O_3沉降和非气孔O_3沉降的变化特征及其与主要气象因子的关系,并基于剂量指标(AOT40)和通量指标(DF_s06)分别推算出冬小麦的产量损失率.结果表明,观测期间(自2016年3月16日至5月30日)日平均O_3浓度(cO_3)为32.9 n L·L-1;白天(08:00~18:00)和夜间平均总O_3通量(F_(O3))分别为-7.6 nmol·(m^2·s)^(-1)和-3.1 nmol·(m^2·s)^(-1),日均F_(O3)为-5.1nmol·(m^2·s)^(-1).逐日平均气孔O_3通量(F_s)的变化范围为0^-5.1 nmol·(m^2·s)^(-1),日均F_s为-1.43 nmol·(m^2·s)^(-1).逐日平均非气孔O_3通量(F_(ns))的变化范围为-1.43^-10.31 nmol·(m^2·s)^(-1),日均F_(ns)为-3.66 nmol·(m^2·s)^(-1).较强的太阳辐射(SR)、较高的温度(T)和适度湿润的条件有利于冬小麦气孔沉降;较强的SR、适度的T和湿润条件是有利于冬小麦非气孔沉降.在整个观测期间,总O_3累积吸收通量(DF_(O3))、气孔O_3累积吸收通量(DF_s)和非气孔O_3累积吸收通量(DF_(ns))分别为31.58、9.99和21.59 mmol·m^(-2),总DF_s和总DF_(ns)分别占总DF_(O3)的32%和68%.通过剂量指标AOT40和通量指标DF_s06响应方程计算出的冬小麦产量损失率分别为11.58%~20.37%和20%~23.56%.

关键词： O3干沉降冬小麦气孔与非气孔O3沉降通道产量损失评估

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小型水体蒸发观测和估算的研究进展

生态学杂志 2024年

作者：徐敬争王怡赵若男肖薇谢成玉赵佳玉张弥曹畅刘寿东李旭辉南京信息工程大学中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室大气环境中心河北省气象与生态环境重点实验室生态环境部卫星环境应用中心耶鲁大学环境学院

小型水体(面积<1 km2)总面积占内陆水体面积的40.2%，其蒸发是内陆水循环中的重要过程。但是，小型水体因其个体面积较小，水循环研究通常会忽略其蒸发量，或者根据类似的大型水体的蒸发方程进行估计。事实上，小型水体蒸发的驱动过程... 详细信息

小型水体(面积重点分析两种方法面临的困难和挑战，并基于能量守恒原理，评述了不同时间尺度上蒸发的控制机制，着重阐述了平流-夹卷过程对蒸发的影响。涡度相关法观测小型水体蒸发的技术挑战主要包括源区信号污染问题和频谱校正问题，稳定同位素质量守恒法估算小型水体蒸发的难点在于如何准确量化自然条件下的稳定同位素动力学分馏系数。涡度相关法观测小型水体的蒸发为百米级的信号源区，而稳定同位素质量守恒法可以运用于整个水体蒸发观测，将二者进行有效结合，可以更加精确地观测小型水体蒸发，进而准确量化小型水体蒸发在区域和全球水循环中的贡献。

关键词：蒸发涡度相关法稳定同位素质量守恒法平流-夹卷过程

基于遥感的华北区域性农业干旱事件识别及特征分析

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中国农业资源与区划 2025年第1期 211-220页

作者：黄少锋朱军张琪俞昕刘忠贤南京信息工程大学生态与应用气象学院

[目的]气候变暖背景下，全球范围内干旱灾害频率进一步加剧，中国是世界上干旱灾害最严重的国家之一，严重威胁农业生产和粮食安全。[方法]文章基于MODIS数据计算作物缺水指数（Crop Water Stress Index,CWSI）表征农业干旱，考虑时空... 详细信息

[目的]气候变暖背景下，全球范围内干旱灾害频率进一步加剧，中国是世界上干旱灾害最严重的国家之一，严重威胁农业生产和粮食安全。[方法]文章基于MODIS数据计算作物缺水指数（Crop Water Stress Index,CWSI）表征农业干旱，考虑时空连通性，对2001—2020年华北地区区域性农业干旱事件进行三维识别，提取事件的历时、影响范围、强度、烈度以及空间重心5个特征变量来分析其时空演替特征。[结果]（1） 2001—2020年华北共发生35场区域性农业干旱事件，历时不超过5个月的事件占80%，且随着历时增加事件的影响范围明显增加，40%的事件影响了全区90%以上的耕地；干旱历时是影响干旱综合特征烈度的更主要因素。（2） 20年间事件发生频率有所增加，但事件的历时、影响范围、强度以及烈度均有所下降，每年的3—6月和9—11月为区域性农业干旱事件的频发时段，且春旱强度整体高于秋旱；（3）区域性农业干旱事件更频繁地发生于华北中部和西北部，且空间重心在20年间存在东移趋势。[结论]研究结果系统展示了华北地区区域性农业干旱事件的发生特征，可为区域农业生产、干旱风险管理以及防灾减灾决策提供科学支撑。

关键词：农业干旱事件时空连通性 CWSI 华北地区时空特征

南京北郊低对流层挥发性有机物垂直分布特征及对臭氧生成的潜在影响

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地球科学与环境学报 2024年第4期46卷 513-527页

作者：施双双朱彬沈利娟杨思琪王红磊无锡学院中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室江苏无锡214105 无锡学院大气与遥感学院江苏无锡214105 南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044

在各地臭氧(O_(3))污染呈现多发态势的背景下,垂直方向上挥发性有机物(VOCs)对O_(3)生成的潜在贡献尚不明晰。利用南京北郊2020年10月17日至11月15日低对流层(高度为0~1000 m)强化探空数据,探讨了VOCs垂直分布特征及其对O_(3)生成的潜... 详细信息

在各地臭氧(O_(3))污染呈现多发态势的背景下,垂直方向上挥发性有机物(VOCs)对O_(3)生成的潜在贡献尚不明晰。利用南京北郊2020年10月17日至11月15日低对流层(高度为0~1000 m)强化探空数据,探讨了VOCs垂直分布特征及其对O_(3)生成的潜在影响。结果表明:①VOCs总含量(体积分数,下同)随着高度的升高而降低((73.4±26.1)×10^(-9)~(50.4±20.3)×10^(-9)),各高度上烷烃占比最大(64.3%~71.6%),烯烃占比随着高度的升高而逐渐减小(3.4%~9.9%),芳香烃、卤代烃和乙炔占比无显著变化;交通排放和低边界层致使早、晚VOCs廓线垂直梯度大,低层VOCs积累且烷烃占比增大,而午后VOCs各组分垂直分布较均匀。②受大气层结影响,白天混合层内以烷烃和烯烃的光化学反应为主,OH自由基损失率(L_(OH))分别为3.3和2.7 s^(-1),占比分别为42.8%和35.1%;稳定边界层和残余层内均以烷烃和芳香烃的光化学反应为主。③午后混合层内VOCs的OH自由基损失率、臭氧生成潜势(OFP)与O_(3)含量成正相关关系,代表局地VOCs和O_(3)关系特征;早晨稳定边界层和残余层内无显著相关性;光化学反应活性较大的VOCs组分对O_(3)生成的潜在贡献主要集中在低层,以乙烯和丙烯为主;低对流层上部对O_(3)光化学生成的潜在贡献主要以低活性的烷烃为主,二甲苯/乙苯比值(X/E)分析表明,高层气团老化程度较高,可反映区域大气特征。限制化工厂排放、提升机动车排放标准和燃油质量是改善南京地区O_(3)污染的关键。

关键词：挥发性有机物垂直分布臭氧对流层光化学反应活性南京

黄土高原地区生态脆弱性的空间分布格局及与其控制因子关系的一致性

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生态学报 2024年第22期44卷 10096-10105页

作者：张良侠周德成樊江文张海燕岳笑中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室南京信息工程大学南京210044 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

生态脆弱性评估主要包括综合指标法和单一指标法,但有关两种方法评估结果的一致性尚缺乏系统性的量化研究。以我国典型生态脆弱区———黄土高原为例,基于依据“暴露⁃敏感性⁃适应力”模型框架的综合指标法和以生态系统净初级生产力为指... 详细信息

生态脆弱性评估主要包括综合指标法和单一指标法,但有关两种方法评估结果的一致性尚缺乏系统性的量化研究。以我国典型生态脆弱区———黄土高原为例,基于依据“暴露⁃敏感性⁃适应力”模型框架的综合指标法和以生态系统净初级生产力为指标的单一指标评价法,定量评估了生态脆弱性的空间分布格局及与其控制因子关系的一致性。结果表明:(1)两种方法得到的生态脆弱性分布格局整体类似,中度及以上等级生态脆弱区面积占总面积的58%—63%,且呈现向西北递增的趋势;(2)像元尺度上,虽然两种方法估算的生态脆弱性指数显著正相关(r=0.80,P生态脆弱性程度比综合指标法高一个等级,尤其在植被生产力相对较高的区域;(3)地理探测器模型分析表明,两种方法估算的生态脆弱性格局与驱动因子的关系整体一致,气候湿润程度与植被覆盖度均为主控因子,且年降水量和植被覆盖度的双因子增强交互作用具有最高的解释力,其对两种方法估算生态脆弱性格局的平均解释力高达85%。研究结果强调了两种方法评估生态脆弱性格局的一致性,但在植被较好区域可能存在一定差异。考虑到综合指标评估法存在指标计算复杂和结果年际波动大等问题,单一指标法可能是评估生态脆弱性分布格局更快速有效的方法。

关键词：生态脆弱性空间格局控制因子净初级生产力地理探测器黄土高原

基于3种遥感指数的2000~2020年尼泊尔地区植被生长动态的对比

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环境科学 2024年第10期45卷 5924-5930页

作者：刘子源周德成郝璐樊江文张良侠南京信息工程大学中国气象局生态系统碳源汇开放重点实验室江苏省农业气象重点实验室南京210044 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

遥感指数被广泛用于监测气候变化和人类活动影响下植被生长动态,但基于不同类型遥感指数监测山区植被动态的一致性尚不清楚.本文以尼泊尔地区为例,对比研究了最常用3类遥感指数[归一化植被指数(NDVI)、叶面积指数(LAI)和净初级生产力(NP... 详细信息

遥感指数被广泛用于监测气候变化和人类活动影响下植被生长动态,但基于不同类型遥感指数监测山区植被动态的一致性尚不清楚.本文以尼泊尔地区为例,对比研究了最常用3类遥感指数[归一化植被指数(NDVI)、叶面积指数(LAI)和净初级生产力(NPP)]量化山区植被生长动态的时空一致性.结果表明:①不同遥感指数多年平均值的空间分布格局差异较大,尤其是低海拔地区,NDVI、LAI和NPP的最高值分别出现在低山区、中山区和高山区;②从长期变化趋势来看,3种遥感指数整体均呈现增加趋势,但NDVI呈现增加趋势的面积占比(82%)明显大于NPP和LAI(58%和56%);③随海拔增加,NDVI和LAI呈增加趋势的面积占比逐渐减小,NPP则呈现出先增加后减小的趋势;④像元尺度上,三者长期变化趋势完全一致(变化方向和显著性水平均相同)的面积占比仅9.6%.研究结果强调了遥感指数监测山区植被动态的极大不确定性和发展更为稳健遥感数据产品的重要性.

关键词：山地植被动态遥感指数完整海拔梯度尼泊尔

南京梅雨降水同位素组成从事件到年际尺度的变化特征

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应用生态学报 2024年第4期35卷 951-960页

作者：张昊肖薇谢成玉胡勇博楚淏然王晶苑李旭辉南京信息工程大学中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室大气环境中心南京210044 生态环境部卫星环境应用中心北京100094 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 耶鲁大学环境学院美国纽黑文06511

梅雨降水量占季风区全年降水量的40%~50%,为了厘清梅雨降水同位素从事件到年际尺度上的变化特征及其影响因素,本研究分析了2015—2022年南京梅雨期间降水同位素特征,使用具有比湿分析的混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型(HYSPLIT)分析了... 详细信息

梅雨降水量占季风区全年降水量的40%~50%,为了厘清梅雨降水同位素从事件到年际尺度上的变化特征及其影响因素,本研究分析了2015—2022年南京梅雨期间降水同位素特征,使用具有比湿分析的混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型(HYSPLIT)分析了南京梅雨降水同位素的水汽来源和影响因素。结果表明:1)南京大气降水同位素组成夏季贫化、冬季富集,氘盈余(d_(x))夏低冬高,梅雨降水同位素组成较全年平均水平更为贫化;2)梅雨降水δ^(2)H和δ^(18)O与局地气象条件无显著相关关系;但雨量较小的降水事件中d_(x)较低,反映出云下二次蒸发的影响;梅雨降水量较多的年份,梅雨期间平均d_(x)明显较高;3)低纬度南海源区和西太平洋源区为梅雨提供水汽,水汽源地的转换会导致连续降水过程中同位素信号的突变。本研究能为季风区降水同位素研究提供数据支持,并为深入理解梅雨降水机理和研究东亚季风区大气环流季节变化提供参考。

关键词：降水同位素梅雨水汽源地氘盈余二次蒸发