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陆地生态系统臭氧干沉降的观测和模拟研究进展

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生态毒理学报 2017年第6期12卷 57-68页

作者：徐静馨郑有飞赵辉储仲芳黄积庆袁月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

近地层臭氧(O_3)会对植物的生长和产量均产生一定的负效应。由于人类活动引起的不断升高的近地层O_3浓度已经威胁到世界粮食安全。O_3主要以干沉降的方式沉降到陆地生态系统,所以需要定量确定陆地生态系统中O_3通量、干沉降速率和不同... 详细信息

近地层臭氧(O_3)会对植物的生长和产量均产生一定的负效应。由于人类活动引起的不断升高的近地层O_3浓度已经威胁到世界粮食安全。O_3主要以干沉降的方式沉降到陆地生态系统,所以需要定量确定陆地生态系统中O_3通量、干沉降速率和不同沉降通道的沉降过程,预测其对植物的潜在影响。介绍了目前O_3干沉降的主要观测方法及其模拟模型,从4个方面(O_3通量和干沉降速率的季节变化、日变化、气象因子等对O_3干沉降的影响、不同O_3沉降通道的沉降过程)重点评述了不同陆地生态系统O_3干沉降观测和模拟的研究进展现状,并对未来的研究工作进行了展望,以期为我国未来开展相关研究工作提供借鉴。

关键词： O3干沉降沉降速率通量陆地生态系统

平流层温度异常对夏季北极气旋发展与维持的影响分析

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大气科学学报 2024年

作者：白亚雯卢楚翰孔阳陶玮丁留贯南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心无锡学院中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室安徽省气象台

北极气旋是影响北极的重要天气系统，与温带气旋不同，一些气旋发展与维持过程受到对流层顶极涡（Tropopause Polar Vortex，TPV）作用，其增强、维持以及垂直结构存在明显差异。本文选取不同气旋过程，利用WRF数值模拟方法，设计模拟... 详细信息

北极气旋是影响北极的重要天气系统，与温带气旋不同，一些气旋发展与维持过程受到对流层顶极涡（Tropopause Polar Vortex，TPV）作用，其增强、维持以及垂直结构存在明显差异。本文选取不同气旋过程，利用WRF数值模拟方法，设计模拟试验分析对照平流层热力异常对夏季不同类别北极气旋及对应降水的影响。通过研究分析发现，与TPV联系紧密的气旋个例，其发展和维持受平流层高位涡向下侵入到对流层的影响，具有明显的准正压以及上暖下冷结构。敏感性试验中，减弱对流层上部及以上水平热力差异后，对流层顶的折叠特征明显减弱，与之对应气旋中心区域的平流层下侵位涡以及绝对涡度明显减弱，导致气旋中心强度及对应降水均发生显著的降低。与之相反，在另一个与TPV活动无关的北极气旋过程中，其形成发展主要受到斜压不稳定的作用，平流层的水平热力差异对气旋强度、降水量均未表现出显著的变化特征。

关键词：北极气旋平流层温度异常位涡斜压不稳定北极降水

沈阳市冬季大气PM_(2.5)中水溶性离子污染特征及来源解析

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环境科学 2021年第1期42卷 30-37页

作者：王国祯任万辉于兴娜侯思宇张毓秀南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 辽宁省沈阳生态环境监测中心沈阳110000

为研究沈阳市冬季PM_(2.5)和水溶性离子的污染特征,使用URG-9000D在线监测系统于2018年冬季对大气颗粒物和气体组分进行连续采样.结果表明,采样期间沈阳市PM_(2.5)的平均质量浓度为80.67μg·m^(-3),总水溶性离子质量浓度变化范围为2.68... 详细信息

为研究沈阳市冬季PM_(2.5)和水溶性离子的污染特征,使用URG-9000D在线监测系统于2018年冬季对大气颗粒物和气体组分进行连续采样.结果表明,采样期间沈阳市PM_(2.5)的平均质量浓度为80.67μg·m^(-3),总水溶性离子质量浓度变化范围为2.68~132.79μg·m^(-3).与清洁天相比,污染天NO_(-)^(3)、SO^(2-)_(4)和NH^(+)_(4)(SNA)占比明显增加,占到PM_(2.5)的43.7%.静稳天气时SO2短时间内的迅速累积使得沈阳市冬季大气PM_(2.5)有暴发性增长现象.Pearson相关性分析可知,SNA、Cl^(-)与PM_(2.5)之间的相关系数均达0.78以上,表明沈阳市冬季PM_(2.5)的主要贡献组分为SNA和Cl^(-).PMF源解析表明沈阳市冬季污染物来源主要包括二次反应源、燃煤和生物质燃烧源以及扬尘源.

关键词： PM_(2.5) 污染事件水溶性离子来源解析沈阳

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华北平原湿地上空气溶胶的分布特征研究

兰州大学学报（自然科学版） 2010年第S1期46卷 96-101页

作者：孙玉稳孙霞银燕齐作辉赵志军李云川河北省人工影响天气办公室河北省气象与生态环境重点实验室石家庄050021 南京信息工程大学大气物理学院中国气象局大气物理与大气环境重点开放实验室南京210044

分析了衡水湖湿地上空一次飞行探测过程中的大气气溶胶的垂直分布、水平分布以及平均谱分布,并应用多阶Γ函数对不同高度的谱分布进行了拟合.分析结果为:衡水湖湖面附近气溶胶小粒子的算术平均直径平均值为0.18μm,湖面上空气溶胶的小... 详细信息

分析了衡水湖湿地上空一次飞行探测过程中的大气气溶胶的垂直分布、水平分布以及平均谱分布,并应用多阶Γ函数对不同高度的谱分布进行了拟合.分析结果为:衡水湖湖面附近气溶胶小粒子的算术平均直径平均值为0.18μm,湖面上空气溶胶的小粒子数浓度平均值为1762.17cm-3;衡水湖上空气溶胶数浓度较周边陆地小,且随着高度增加水平方向上粒子数浓度变化范围变小.同高度陆地上空气溶胶粒子算术平均直径较衡水湖湖面上空大;1500m以下同高度上陆地上空与湖面上空的粒子尺度差变化较小,其后随着高度的增加,两者上空粒子尺度之间的差异变大;细粒子谱分布在0.28μm左右处出现峰值;多阶Γ函数对气溶胶粒子谱有较好的拟合效果.

关键词：气溶胶垂直分布水平分布谱分布机载PMS系统衡水湖

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陆地生态系统碳水通量贡献区评价综述

生态学报 2012年第23期32卷 7622-7633页

作者：张慧申双和温学发孙晓敏米娜南京信息工程大学应用气象学院南京210044 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 中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110016

综述了通量贡献区研究的基本理论、最新进展、研究热点与难点,旨在促进中国区域碳水通量数据空间代表性的定量评价。通量贡献区是通量观测点上风向的空间代表区域,能够反映代表区域对应下垫面的源区内每一点对观测点的通量贡献权重影响... 详细信息

综述了通量贡献区研究的基本理论、最新进展、研究热点与难点,旨在促进中国区域碳水通量数据空间代表性的定量评价。通量贡献区是通量观测点上风向的空间代表区域,能够反映代表区域对应下垫面的源区内每一点对观测点的通量贡献权重影响,主要受观测高度、空气动力学粗糙度和大气稳定度等因素的影响。通量贡献区通常随着观测高度的增加、空气动力学粗糙度的降低和大气稳定度的增加而变大,反之则变小。通量贡献区的评价模型包括解析模型、拉格朗日随机模型、大涡模拟和闭合模型四类。通量贡献区的评价结果可以广泛应用于通量数据质量评价、实验设计的指导、与遥感技术结合的区域尺度的总初级生产力的估算、城市CO2通量变化的评估以及能量闭合的评价等研究。最新研究表明,对流边界层的通量贡献区存在负的通量贡献区域;有裸地存在的情况下解析模型通常会低估裸地对观测通量的贡献;与水平地面处的通量贡献区相比,山谷处通量贡献区变小而山脊处的通量贡献区变大。通量贡献区模型研究应进一步考虑大气中的平流效应、湍流的非高斯扩散以及建立冠层内部的通量贡献区模型。解决森林冠层内流场的不均匀性、冠层重叠问题、冠层湍流的不稳定性是建立适合冠层内部通量贡献区模型的前提条件。在理想条件的气体释放验证试验的基础上,需要开展复杂条件下的相关试验。

关键词：涡度协方差空间代表性通量贡献区源区

不同种类秸秆添加对稻田NH_(3)挥发的影响机制

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生态学报 2024年第15期44卷 6696-6707页

作者：马锦峰赵梦颖李雨欣谢婉玉纪洋冯兆忠冯彦房南京信息工程大学生态与应用气象学院中国气象局生态系统碳源汇开放重点实验室南京210044 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室南京210014

秸秆还田对稻田土壤NH_(3)挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加... 详细信息

秸秆还田对稻田土壤NH_(3)挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加量(W秸秆:W_土=0.5%、0.8%)下水稻各生长期NH_(3)挥发通量、土壤理化因子及水稻产量;进而结合分子生物学技术,将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合,揭示NH_(3)挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子,从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量。试验结果表明,秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH_(3)挥发均产生显著影响,总体来看,与CK相比,施加秸秆处理NH_(3)挥发变化幅度为-33.2%—27.3%。不同秸秆种类对稻田土壤NH_(3)挥发影响不同,低添加量下,与CK相比,RS与WS施用对NH_(3)挥发量均无显著影响,而MS施用显著增加NH_(3)挥发量21.1%;高添加量下,RS施用显著降低NH_(3)挥发量33.2%。不同秸秆施加量对稻田土壤NH_(3)挥发影响亦不同,RS和MS处理下稻田NH_(3)挥发量随施用量的增加分别降低31.2%和32.8%,而WS处理则呈现相反规律;不同秸秆种类及不同施加量交互作用下RS-0.8处理显著降低稻田土壤NH_(3)挥发33.2%。田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH_(3)挥发产生差异的主要影响因素;RS-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量,综合效应下显著减少稻田NH_(3)挥发量33.2%,并显著增加水稻产量22.9%。因此,综合稻田NH_(3)挥发总量和水稻产量,秸秆施用水稻种植体系中水稻(RS)秸秆以0.8%施用量模式下减排增产效果最佳。

关键词：稻田土壤NH_(3)挥发秸秆种类秸秆用量水稻产量结构方程模型

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基于MODIS产品的生态系统呼吸模型在内蒙古半干旱草原的验证

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北京大学学报（自然科学版） 2019年第6期55卷 1029-1037页

作者：姜海梅叶昊天王若静郝勇王成刚曹乐中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 锡林浩特国家气候观象台锡林浩特026000

利用2010—2013年锡林浩特国家气候观象台涡动相关通量观测系统数据以及MODIS产品数据,验证基于增强型植被指数(EVI)、陆地表面水分指数(LSWI)和地表温度(LST)的生态系统呼吸模型在内蒙古半干旱草原的适应性,并探讨该遥感生态系统呼吸... 详细信息

利用2010—2013年锡林浩特国家气候观象台涡动相关通量观测系统数据以及MODIS产品数据,验证基于增强型植被指数(EVI)、陆地表面水分指数(LSWI)和地表温度(LST)的生态系统呼吸模型在内蒙古半干旱草原的适应性,并探讨该遥感生态系统呼吸模型存在的问题。结果表明:生态系统呼吸模型能较好地模拟夜间生态系统呼吸速率(Reco)在生长季内和年际间的变化,模拟值与观测值吻合较好(R^2=0.90,RMSE=0.02mgCO2/(m^2·s));夜间Reco的观测值与EVIs×Ws(EVIs和Ws分别是EVI和LSWI对光合作用的影响函数)呈较显著的线性相关(R^2=0.63),与LST的关系基本上满足L-T方程(R^2=0.39);夜间Reco在生长季的前、中、后期对EVIs×Ws和LST的响应不同是造成模型误差的重要原因之一。

关键词：内蒙古半干旱草原生态系统呼吸模型 MODIS遥感数据

不同生态系统呼吸模型在半干旱草原生长季碳循环研究中的比较及应用

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北京大学学报（自然科学版） 2018年第3期54卷 593-604页

作者：姜海梅张德广王若静何旭升曹乐王成刚中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044 锡林浩特国家气候观象台锡林浩特026000

利用锡林浩特国家气候观象台涡度协方差通量观测系统记录的湍流数据和土壤温度、湿度数据,分析2010—2012年锡林郭勒半干旱区针茅草原生态系统的呼吸过程及主要气候影响因子,探讨以土壤温度和土壤体积比含水量(VWC)为计算参数的3种连乘... 详细信息

利用锡林浩特国家气候观象台涡度协方差通量观测系统记录的湍流数据和土壤温度、湿度数据,分析2010—2012年锡林郭勒半干旱区针茅草原生态系统的呼吸过程及主要气候影响因子,探讨以土壤温度和土壤体积比含水量(VWC)为计算参数的3种连乘形式的呼吸模型和Q10呼吸模型在该生态系统的适用性,在此基础上讨论该生态系统生长季净碳交换速率(NEE)、呼吸速率(Reco)以及总初级生产力(GPP)的年际变化特征。该草原生态系统的呼吸作用受土壤温度和土壤含水量的共同影响,其中土壤含水量是重要的限制因子。2010和2011年,生长季降水量偏少,该生态系统受到一定程度的干旱胁迫,当土壤含水量处于12%~20%区间时,呼吸速率随其升高而显著增加,而当土壤含水量20%时,呼吸速率对其变化不敏感;2012年降水充沛,呼吸速率与土壤温度的变化趋势相关性更显著。4种呼吸模型的拟合结果表明,Q10模型的表现(R2=0.64)优于其他3种连乘模型。使用Q10模型模拟的2010,2011和2012年生长季呼吸作用的累积碳交换量分别为157.32,138.75和246.32 g C/m2。该草原生态系统在这3年生长季中均表现出较显著的碳汇功能,净碳交换累积总量分别为-110.28,-68.79和-310.05 g C/m2,总初级生产力累积总量分别为267.52,207.57和555.85 g C/m2。干旱胁迫对光合作用的影响大于呼吸作用,与总初级生产力和呼吸作用相比,净碳交换量的年际差异更明显。

关键词：半干旱草原碳交换生态系统呼吸模型涡度相关法

1958-2017年太湖蒸发量年际变化趋势及主控因子

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湖泊科学 2022年第5期34卷 1697-1711页

作者：荆思佳肖薇王晶苑郑有飞王伟刘强张圳胡诚浙江省衢州市气象局衢州324000 南京信息工程大学大气环境中心南京210044 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 无锡太湖学院苏格兰学院无锡214063

湖泊蒸发对气候变化非常敏感,是水文循环响应气候变化的指示因子,因此研究湖泊蒸发的控制因素,对于理解区域水文循环有重要意义.本文利用太湖中尺度涡度通量网避风港站观测数据校正JRA-55再分析资料,驱动CLM4.0-LISSS模型,并利用2012-2... 详细信息

湖泊蒸发对气候变化非常敏感,是水文循环响应气候变化的指示因子,因此研究湖泊蒸发的控制因素,对于理解区域水文循环有重要意义.本文利用太湖中尺度涡度通量网避风港站观测数据校正JRA-55再分析资料,驱动CLM4.0-LISSS模型,并利用2012-2017年涡度相关通量数据和湖表面温度数据检验模型模拟蒸发结果,验证了该模型在太湖的适用性;估算了1958-2017年间太湖的湖面蒸发量,并利用Manner-Kendall趋势检验分析了湖面蒸发的变化趋势,寻找太湖实际蒸发的年际变化的主控因子.结果如下:校正后的JRA-55再分析资料模拟的太湖蒸发与观测值之间存在季节偏差,但是季节偏差在年尺度上相互抵消,再分析资料可用于年际尺度太湖蒸发变化的模拟;1958-2017年间太湖蒸发量以1977年为界,先下降(-3.6 mm/a),后增加(2.3 mm/a);多元逐步回归结果表明,向下的短波辐射是太湖1958-2017年间太湖蒸发变化的主控因子,向下的长波辐射、气温、比湿也对湖泊蒸发年际变化有一定影响,但是风速对蒸发量的年际变化影响不大.

关键词： CLM4.0-LISSS模型太湖蒸发主控因子

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