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南京市冬季大气水溶性有机碳的气–粒分配和光学特性
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作者 薛永文 曹芳 +5 位作者 俞浩然 洪一航 吴继炎 吴长流 杨池 章炎麟 《地球化学》 北大核心 2025年第3期459-469,共11页
水溶性有机碳(WSOC)是含碳气溶胶中重要的吸光性组分,在大气中以气相(WSOC_(g))和颗粒相(WSOC_(p))两种形态存在。WSOC_(g)作为前体物和中间产物向WSOC_(p)的转化是大气二次有机气溶胶(SOA)形成的主要途径,研究WSOC_(g)和WSOC_(p)相互... 水溶性有机碳(WSOC)是含碳气溶胶中重要的吸光性组分,在大气中以气相(WSOC_(g))和颗粒相(WSOC_(p))两种形态存在。WSOC_(g)作为前体物和中间产物向WSOC_(p)的转化是大气二次有机气溶胶(SOA)形成的主要途径,研究WSOC_(g)和WSOC_(p)相互转化机制及其光学性质对治理大气二次污染具有重要意义。本研究于2021年冬季同步采集南京市1 h分辨率气体样本和PM_(2.5)样本各240组,并分析样本中WSOC_(g)和WSOC_(p)的质量浓度和光学特性。结果表明,冬季南京市WSOC_(g)(38.2±2.7μg/m3)显著高于WSOC_(p)(14.1±3.7μg/m3),表明大气中WSOC主要存在于气相中。采样期间WSOC颗粒相分数(F_(p))和其日变化结果显示,F_(p)值受相对湿度、温度和光化学的综合影响。进一步探究不同相对湿度条件下F_(p)的影响条件,发现高相对湿度下F_(p)与气溶胶液态水含量(ALWC)有较好相关性(R^(2)=0.68,P<0.01)。WSOC_(g)和WSOC_(p)在365 nm波段处的光吸收强度(B_(absg)和B_(absp))相当,并且当大气中PM_(2.5)质量浓度增加时,B_(absp)和单位质量吸收效率(MAEp)增加,而B_(absg)和MAEg降低,表明WSOC_(g)中的吸光性组分可能更容易作为SOA的前体物质向WSOC_(p)中分配。WSOC_(p)、WSOC_(g)与黑碳(BC)对B_(abs)的相对贡献分别为0.21±0.27、0.24±0.17和0.55±0.03,WSOC_(p)和WSOC_(g)对B_(abs)的相对贡献都在中午达到峰值,可能与光化学作用产生的吸光物质有关。 展开更多
关键词 水溶性有机碳(WSOC) 气相 颗粒相 光学特性
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南京冬季大气中低分子量有机酸的浓度特征及气–粒分配研究
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作者 吴长流 曹芳 +3 位作者 张煜娴 戈畅 薛永文 章炎麟 《地球化学》 北大核心 2025年第3期448-458,共11页
大气中低分子量(LMW)有机酸的气–粒分配过程对大气颗粒物干湿沉降、污染物降解和大气光化学二次反应等大气行为具有重要影响。为探究南京市冬季大气中LMW有机酸的组成和气–粒分配特征,于2021年12月4~14日在南京北郊同步采集3 h分辨率... 大气中低分子量(LMW)有机酸的气–粒分配过程对大气颗粒物干湿沉降、污染物降解和大气光化学二次反应等大气行为具有重要影响。为探究南京市冬季大气中LMW有机酸的组成和气–粒分配特征,于2021年12月4~14日在南京北郊同步采集3 h分辨率的大气酸性气相和颗粒相样品共70组,测定样品中的甲酸、乙酸、草酸、丁二酸和戊二酸。结果表明,在气相中,主要的LMW有机酸为乙酸和甲酸,平均质量浓度分别为5.01±2.29μg/m^(3)和2.68±1.43μg/m^(3);在颗粒相中,草酸略高于甲酸和乙酸,平均质量浓度为0.39±0.13μg/m^(3)。甲酸和乙酸的气相浓度大于颗粒相浓度,且气相和颗粒相浓度均呈现白天大于夜间的变化趋势;草酸、丁二酸的气相浓度大于颗粒相浓度,草酸的气相和颗粒相浓度在09:00~12:00出现高值后逐渐降低,但在00:00前后略有回升。甲酸和乙酸特征比值(F/A)法表明,南京冬季大气中气相有机酸主要源于人类活动的直接排放;颗粒相有机酸夜间主要来自二次转化,日间则受一次排放和二次转化的混合污染。温度和相对湿度对大气中LMW有机酸的气–粒分配具有重要影响,较低的温度和较高的相对湿度会使大气中LMW有机酸的气–粒分配平衡向颗粒相移动。相关性分析结果表明,低相对湿度条件下,大气中LMW有机酸可能以气相反应或一次排放为主;而高相对湿度条件下,水溶性无机离子可能会通过改变气溶胶含水量、酸碱度等理化性质影响LMW有机酸的气–粒分配过程,促进污染物的二次反应生成。 展开更多
关键词 有机酸 日变化 气–粒分配 来源
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南京大气颗粒物化学组分的粒径分布和来源解析
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作者 卢睿霖 曹芳 +2 位作者 林煜棋 吴长流 章炎麟 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2024年第7期1079-1088,共10页
大气颗粒物中化学组分的粒径分布与其来源、形成过程、环境及健康效应密切相关。而过去对不同季节颗粒物的粒径分布特征,以及不同来源对粗、细颗粒物的贡献的研究相对较少。于2022年12月(冬季)和2023年8月(夏季)在南京采集了大气分粒径... 大气颗粒物中化学组分的粒径分布与其来源、形成过程、环境及健康效应密切相关。而过去对不同季节颗粒物的粒径分布特征,以及不同来源对粗、细颗粒物的贡献的研究相对较少。于2022年12月(冬季)和2023年8月(夏季)在南京采集了大气分粒径颗粒物样品,分析了粗颗粒物(PM_(2.1-10))和细颗粒物(PM_(2.1))中碳质组分和主要水溶性无机离子的粒径分布和季节变化,运用正定矩阵因子分解模型(Positive Matrix Factorization,PMF)进行PM_(2.1-10)和PM_(2.1)的源解析。结果表明,在粒径分布特征上,冬夏两季有机碳(OC)、元素碳(EC)、水溶性有机碳(WSOC)的平均浓度呈双峰型分布。SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)的季节平均浓度均为双峰型分布。NH_(4)^(+)主要分布在细颗粒物中,季节平均浓度呈单峰型分布,冬夏季均在0.43-0.65μm出现峰值。在季节变化上,颗粒物中除Na^(+)和SO_(4)^(2-)外的主要化学组分浓度均在冬季高于夏季。冬夏两季Ca^(2+)、Mg^(2+)主要集中在粗颗粒物中。根据PMF模型解析结果,南京大气颗粒物主要有4类来源贡献,即交通源、二次生成、生物质燃烧和扬尘源。PM_(2.1)主要来自二次生成和生物质燃烧源,冬夏季分别贡献了65.7%和61.0%,其中冬季生物质燃烧和二次硝酸盐的贡献占主导地位,而夏季主要来自二次硫酸盐的贡献。冬季PM_(2.1-10)主要来自交通源(41.8%),夏季则主要来自生物质燃烧和硝酸盐的二次生成贡献(43.9%)。研究探讨了大气颗粒物的化学组分的粒径分布特征、季节差异及来源,可为制定有针对性的大气污染防控措施提供科学依据。 展开更多
关键词 大气颗粒物 碳质气溶胶 水溶性离子 粒径分布 季节差异 正定矩阵因子分解模型
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温湿度对南京北郊PM_(2.5)中二次无机离子生成演化的影响 被引量:36
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作者 刘寿东 张莉 +5 位作者 张园园 林昕 范美益 赵翔 曹芳 章炎麟 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期714-721,共8页
二次无机离子是PM_(2.5)的重要组成部分,明晰大气污染过程中二次无机离子的形成、演化过程及影响因素,对深入认识大气污染的形成与消散机制具有重要意义。利用南京北郊2016年3月—2017年2月PM_(2.5)及水溶性离子在线观测资料,分析了温... 二次无机离子是PM_(2.5)的重要组成部分,明晰大气污染过程中二次无机离子的形成、演化过程及影响因素,对深入认识大气污染的形成与消散机制具有重要意义。利用南京北郊2016年3月—2017年2月PM_(2.5)及水溶性离子在线观测资料,分析了温湿度对南京北郊PM_(2.5)中二次无机离子生成和演化过程的影响。结果表明:观测期间南京北郊总水溶性离子(TWSI)平均质量浓度为41.35μg·m^(-3),占PM_(2.5)的69.94%;二次无机离子SO_4^(2-)、NO_3^-、NH_4^+(SNA)的平均质量浓度为37.95μg·m^(-3),占TWSI的91.78%,是最主要的水溶性离子。硫氧化率(SOR)平均约为0.49,季节性差异较小,随相对湿度(RH)的增大而升高,且在RH>60%时升高显著。冬季SO4^(2-)质量浓度在PM_(2.5)中的占比随RH增加呈递增趋势,夏季反之,这可能与NO3-的占比增加有关。n(NH4+)/n(SO4^(2-))与n(NO3-)/n(SO4^(2-))比值的截距表现为冬季大于夏季,表明南京北郊大气中的硫酸盐主要是以低酸度固态或液态(NH_4)_2SO_4、NH_4HSO_4的形式存在。在气温高于25℃时,NO_3^-的气粒分配指数(FHNO_3)随气温上升而快速增大,表明气温越高,越有利于固态NH_4NO_3向气态HNO_3转化;而空气湿度的作用与气温相反,特别是在气温高于25℃的高温时段,空气湿度越低,越有利于固态NH_4NO_3向气态HNO_3转化。干净天气条件下FHNO_3平均值为0.07,是污染天气条件下的1.94倍,表明污染天气更有利于NH_4NO_3的形成从而加重大气污染程度。 展开更多
关键词 PM2.5 二次无机离子 生成演化 温湿度 MARGA
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昼夜变化对FY-4A闪电成像仪探测性能的影响 被引量:2
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作者 李静 曾金全 +2 位作者 邹斌 孙豪 张其林 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第17期6828-6838,共11页
为了探究昼夜变化对卫星闪电成像仪探测性能的影响,利用低频磁天线闪电定位系统与FY-4A闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)的闪电探测数据匹配方法,分析了2020年9月于广东省及其周边地区发生的4次雷暴过程,并阐明昼夜变化因素对... 为了探究昼夜变化对卫星闪电成像仪探测性能的影响,利用低频磁天线闪电定位系统与FY-4A闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)的闪电探测数据匹配方法,分析了2020年9月于广东省及其周边地区发生的4次雷暴过程,并阐明昼夜变化因素对LMI探测性能的影响。研究发现:地基与星载闪电探测的空间分布特征、时间变化特征具有较好的一致性,但是地基探测的闪电数量更多,闪电分布更加密集。闪电匹配率与卫星探测率在日出后3~4 h突然下降,于日落前2 h左右突然增加,匹配率与探测率的突然增加与减少是由昼夜交替时LMI探测闪电数量的快速变化引起的。昼夜变化对LMI的探测性能产生显著影响,夜晚的探测效率大约是白天的10倍。即使雷暴活动增强,白天匹配率和探测率依然相对较低。 展开更多
关键词 闪电成像仪(LMI) 低频磁天线 闪电探测 昼夜变化 数据匹配
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南京北郊冬季典型灰霾天气气象成因及来源分析 被引量:1
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作者 张园园 刘寿东 +4 位作者 曹芳 张雯淇 刘晓妍 鲍孟盈 章炎麟 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第21期136-144,共9页
2015年1月14~28日南京发生了入冬以来最为严重的持续性霾污染事件。利用地面气象资料、后向轨迹分析和污染物浓度数据,结合加强观测实验所获得的3 h高频次PM2.5中有机碳(OC)和元素碳(EC)的数据,分析了此次霾过程的成因和污染物来源。结... 2015年1月14~28日南京发生了入冬以来最为严重的持续性霾污染事件。利用地面气象资料、后向轨迹分析和污染物浓度数据,结合加强观测实验所获得的3 h高频次PM2.5中有机碳(OC)和元素碳(EC)的数据,分析了此次霾过程的成因和污染物来源。结果表明高压系统和静稳的均压场是观测期间霾过程形成的天气背景。后向轨迹和气态前体物的分析结果显示第一次霾过程的形成受到山西河北境内高污染气团区域传输的影响。第二次霾过程是一次短时局地污染事件,主要是由于低风速和极低的边界层高度等不利的扩散条件导致污染物在近地层的堆积。OC/EC计算结果(7.66)结合卫星火点资料和轨迹分析进一步说明第三次霾过程受到南方生物质燃烧的影响。高相对湿度有利于二次污染物的生成,因而加剧了第四次霾过程的污染程度。CO、SO_2、NO_2与颗粒物浓度显著相关,OC/EC比值范围2.54~11.61,表明化石燃料和生物质燃烧以及汽车尾气排放是此次观测期间霾形成的主要污染来源。 展开更多
关键词 成因分析 PM2.5 气体污染物 碳组分
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养殖塘CH_(4)通量时空变化特征及其影响因素 被引量:11
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作者 贾磊 张弥 +7 位作者 蒲旖旎 赵佳玉 王娇 谢燕红 张圳 肖薇 石婕 邱吉丽 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2910-2922,共13页
本研究基于多通道密闭式动态箱法对亚热带典型养殖塘CH_(4)通量的时空变化特征及其影响因素进行了分析.结果表明:亚热带养殖塘CH_(4)主要排放方式是冒泡,CH_(4)扩散及冒泡通量均呈现明显的季节变化特征.春、夏、秋、冬4个季节CH_(4)扩... 本研究基于多通道密闭式动态箱法对亚热带典型养殖塘CH_(4)通量的时空变化特征及其影响因素进行了分析.结果表明:亚热带养殖塘CH_(4)主要排放方式是冒泡,CH_(4)扩散及冒泡通量均呈现明显的季节变化特征.春、夏、秋、冬4个季节CH_(4)扩散通量分别为:0.113,0.830,0.002,0.005μmol/(m^(2)·s),冒泡通量分别为0.923,1.789,0.006,0.007μmol/(m^(2)·s),冒泡通量占总通量的比例分别为89.04%、68.29%、78.95%和60.52%.在冬、春季养殖塘没有人工管理措施的情况下,CH_(4)通量随着离岸距离的增加而增大,冬、春季养殖塘中间区域CH_(4)总通量分别是岸边浅水区的34.70和2.98倍.夏季养殖活跃期CH_(4)通量在空间上呈现出:人工投食区(7.371μmol/(m^(2)·s))>自然生长区(2.151μmol/(m^(2)·s))>人工增氧区(0.888μmol/(m^(2)·s))>岸边浅水区(0.206μmol/(m^(2)·s))的特征.在0.5h尺度上,春季CH_(4)扩散通量与水温呈显著正相关关系,与风速呈负相关关系,秋季CH_(4)扩散通量与水温、风速呈正相关关系,冒泡通量和水温呈正相关关系.在日尺度上,水温是CH_(4)扩散通量和冒泡通量的主控因子,两者均随着水温升高呈指数增加,并且冒泡通量的水温敏感性Q10(12.72)大于扩散通量(7.78). 展开更多
关键词 养殖塘 密闭式动态箱法 CH_(4)扩散通量 CH_(4)冒泡通量 时空变化特征 影响因素
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不同城市化程度的城市气温变化研究——以福州和漳州为例 被引量:6
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作者 官雨洁 刘寿东 曹畅 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期554-560,共7页
城市化发展对城市气候及环境的影响已成为气候变暖研究中最受关注的问题之一。基于1961—2013年福建省福州和漳州的城郊逐月气温观测数据和同时期的NCEP/NCAR R1再分析气温资料,通过线性回归、OMR方法等对两地平均气温、最高气温以及最... 城市化发展对城市气候及环境的影响已成为气候变暖研究中最受关注的问题之一。基于1961—2013年福建省福州和漳州的城郊逐月气温观测数据和同时期的NCEP/NCAR R1再分析气温资料,通过线性回归、OMR方法等对两地平均气温、最高气温以及最低气温进行分析。着重探索不同城市化程度对气温变化的影响差异。结果表明,不同城市化程度的地区城郊气温差ΔT的大幅度变化存在时间差;随着城市化程度的加深,城市气温受下垫面的影响越大;不同城市化程度的地区平均气温、最低气温、最高气温以及四季气温受到城市化影响所导致结果各异。 展开更多
关键词 气候学 统计特征 城市化 增温贡献率 OMR 气温
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南京秋季大气PM_(2.5)中类腐殖质的光学性质与来源分析 被引量:4
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作者 洪一航 曹芳 +2 位作者 鲍孟盈 章炎麟 张益兴 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期301-311,共11页
类腐殖质(humic-like substances, HULIS)是水溶性有机碳(WSOC)中具有吸光特性的重要组分,对空气质量、气候变化和人体健康均有重要影响.尽管目前对HULIS的研究很多,但不同方法分离机理不同,对于HULIS的分离与测定仍然缺乏统一的标准,针... 类腐殖质(humic-like substances, HULIS)是水溶性有机碳(WSOC)中具有吸光特性的重要组分,对空气质量、气候变化和人体健康均有重要影响.尽管目前对HULIS的研究很多,但不同方法分离机理不同,对于HULIS的分离与测定仍然缺乏统一的标准,针对HULIS分离方法的研究很少.固相萃取法(solid phase extraction, SPE)因其操作简单、分离效果较好而被广泛应用,但对于低浓度样品仍存在检出限较高、回收率较低的问题,且很少有人关注提纯过程中流程空白所包含的含碳组分及其吸光能力.本研究通过调整活化溶液(0.01 mol·L^(-1) HCl溶液+甲醇+2%NH_(3)H_(2)O/MeOH)与洗脱溶液(2%NH_(3)H_(2)O/MeOH)用量的比例对提纯方法进行优化.结果表明,应用优化后的方法对流程空白进行测量时,检出限(MDL)降低到0.035 mg·L^(-1)以下,精密度RSD <5.41%(n=20),标准品回收率达到95%,在保证回收率的情况下减少了流程空白,提高了样品的精密度,使测定浓度较低的HULIS含量成为可能.为了探究生物质燃烧期间含碳组分的光学特性和来源特征,本研究对2017年10月6日至11月9日南京北郊秋季大气气溶胶样品进行采集.采样期间PM_(2.5)的浓度为(87.9±43.7)μg·m^(-3),WSOC和类腐殖质碳(HULIS-C)的浓度分别为(4.2±2.3)μg·m^(-3)和(3.6±2.0)μg·m^(-3),HULIS-C占WSOC的比例为47.3%,是WSOC中的重要组成部分.本研究还对HULIS在330—400 nm波段的吸光进行测定,使用Angstrom指数(absorption angstrom exponent,AAE)进行表征,得到采样期间AAE的值为2—7,说明HULIS污染主要来自二次转化.后向轨迹结果表明,重污染期间污染物来源为本地生物质燃烧和区域或者长距离气团的输送. 展开更多
关键词 类腐殖质 固相萃取 吸光特性 来源 PM_(2.5) 南京
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南京地区太阳能屋顶缓解夏季高温的模拟研究 被引量:4
10
作者 张艳晴 刘寿东 +3 位作者 王咏薇 郭良辰 王豫 马美娟 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期358-370,共13页
太阳能屋顶的安装预计能在一定程度上缓解城市化带来的能源危机及对城市热环境的破坏。利用耦合了城市单层冠层方案(UCM)的WRF模式,以南京2010年7月27日至8月5日夏季晴天微风天气为背景,模拟了不同发电效率的太阳能屋顶的安装对城市高... 太阳能屋顶的安装预计能在一定程度上缓解城市化带来的能源危机及对城市热环境的破坏。利用耦合了城市单层冠层方案(UCM)的WRF模式,以南京2010年7月27日至8月5日夏季晴天微风天气为背景,模拟了不同发电效率的太阳能屋顶的安装对城市高温的缓解效应。结果表明:(1)太阳能屋顶可以通过削弱到达城市表面的太阳辐射使城市2 m高气温降低,随着发电效率的提高,降温效果更明显,且白天降温效果明显优于夜间;白天2 m高气温最大降低0.4—1.3℃,夜间降低0.2—0.5℃。(2)太阳能屋顶可使边界层内气温降低,白天在边界层400 m以下降温显著,夜间在边界层高度200 m以下降温显著;白天边界层内最大降温出现在中午前后,降温0.1—0.8℃,夜间边界层内最大降温0.5℃。(3)发电效率为40%时,模拟期间的发电量为18.1×109 kW·h。 展开更多
关键词 太阳能屋顶 WRF模式 南京 夏季高温
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基于高分辨率在线气溶胶监测仪数据分析南京北郊冬季PM2.5中水溶性离子污染特性 被引量:13
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作者 高嵩 范美益 +1 位作者 曹芳 张园园 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第11期337-342,共6页
于2017年1月~2月在南京北郊利用MARGA在线监测仪采集大气细颗粒物(PM_(2.5))测量气溶胶中的无机离子质量浓度,分析各离子的变化特征及来源。研究表明,南京北郊冬季总水溶性无机离子质量浓度平均值为(48.47±25.44)μg/m^3,8种无机... 于2017年1月~2月在南京北郊利用MARGA在线监测仪采集大气细颗粒物(PM_(2.5))测量气溶胶中的无机离子质量浓度,分析各离子的变化特征及来源。研究表明,南京北郊冬季总水溶性无机离子质量浓度平均值为(48.47±25.44)μg/m^3,8种无机离子质量浓度高低顺序为SO_4^(2-)>NO_3^->NH_4^+>Cl^->(K^+、Ca^(2+))>Na^+>Mg^(2+),其中二次无机离子(NH_4^+、NO_3^-和SO_4^(2-))是最主要的水溶性离子。各水溶性无机离子的日变化特征存在差异,其中SO_4^(2-)和Cl^-的日变化较为显著,变化特征为日间高夜间低。NH_4^+、NO_3^-和SO_4^(2-)三者在大气中的结合方式为(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3,主成分分析结果显示,南京北郊冬季大气的污染物来源主要为化石燃料燃烧,另外生物质燃烧和二次转化、矿物粉尘对大气污染也有贡献。 展开更多
关键词 南京 冬季 水溶性离子 来源解析
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冷却屋顶对南京夏季高温天气的缓解作用 被引量:10
12
作者 郭良辰 王咏薇 张艳晴 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第21期16-23,共8页
冷却屋顶的安装预计能在一定程度上缓解城市化所带来热环境的破坏。利用耦合了城市单层冠层方案(UCM)的WRF模式,以南京2010年7月26日~8月5日夏季晴天小风天气为背景,模拟了不同高反照率屋顶和绿色屋顶的安装对城市高温的缓解效应。结果... 冷却屋顶的安装预计能在一定程度上缓解城市化所带来热环境的破坏。利用耦合了城市单层冠层方案(UCM)的WRF模式,以南京2010年7月26日~8月5日夏季晴天小风天气为背景,模拟了不同高反照率屋顶和绿色屋顶的安装对城市高温的缓解效应。结果表明:(1)反照率为0.8的高反照率屋顶和100%的绿色屋顶有相似的降温效果,白天平均降温0.5℃,夜间平均降温0.1~0.2℃,一天中最大降温0.9℃,同时在建筑物密度集中的地区,降温效果更明显;(2)不同反照率的屋顶和不同比例的绿色屋顶对气象因子的影响效果不同,屋顶反照率和绿色屋顶比例的增加会使温度降低、风速减小、边界层降低,且呈线性变化;(3)反照率为0.8的高反照率屋顶和100%的绿色屋顶在白天可以降低人体舒适度(分别为0.2左右和0.1左右),提高人体舒适程度。 展开更多
关键词 高反照率屋顶 绿色屋顶 高温 舒适度
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太湖生态系统能量闭合特征及其影响因素 被引量:10
13
作者 王伟 申双和 +4 位作者 刘寿东 张弥 肖薇 王咏薇 李旭辉 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第18期5935-5950,共16页
地表能量不闭合不仅限制了涡度相关观测数据在陆面模型发展和验证等应用性研究中的价值,还给生态系统CO2源汇特征辨析带来不确定性。基于太湖避风港站2012年涡度相关通量、辐射、气象和水温梯度观测数据,分析了太湖能量闭合的多尺度(小... 地表能量不闭合不仅限制了涡度相关观测数据在陆面模型发展和验证等应用性研究中的价值,还给生态系统CO2源汇特征辨析带来不确定性。基于太湖避风港站2012年涡度相关通量、辐射、气象和水温梯度观测数据,分析了太湖能量闭合的多尺度(小时、日和月)时间变化特征,阐述了大气稳定度、摩擦风速和湖风对太湖能量闭合状况的影响。结果表明:太湖小时尺度的能量闭合度为0.59,且昼夜差异较小;日尺度的能量闭合度为0.73,在内陆水体观测结果中处于中等水平;月平均能量闭合度呈现冬季高、夏季低的季节变化特征;年平均时太湖仍有27%的能量不闭合。因摩擦风速减小,太湖能量闭合度在大气极不稳定条件下要比弱不稳定条件下结果低0.3;对于太湖这类大型浅水湖泊,其能量闭合度全天都受动力湍流交换强度制约,能量闭合度随摩擦风速增大而显著提高;虽然湖风发生使太湖小时尺度的能量闭合度降低了0.1,但其影响在日尺度上并不明显。 展开更多
关键词 太湖 能量不闭合 涡度相关 湍流交换 大气稳定度
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中国典型城市冬季大气细颗粒物水溶性离子特征及来源分析 被引量:36
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作者 林昕 曹芳 +4 位作者 翟晓瑶 鲍孟盈 俞绍才 王京鹏 章炎麟 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期307-315,共9页
细颗粒物是大气污染防治的重点内容。分析大气细颗粒物中的水溶性离子组分及其变化,对评价城市空气污染状况和污染物的来源具有重要意义。选取中国东部典型城市长春、北京、上海、杭州和南京作为研究对象,基于2016年11月11日-12月6日大... 细颗粒物是大气污染防治的重点内容。分析大气细颗粒物中的水溶性离子组分及其变化,对评价城市空气污染状况和污染物的来源具有重要意义。选取中国东部典型城市长春、北京、上海、杭州和南京作为研究对象,基于2016年11月11日-12月6日大气颗粒物样品采集及其水溶性离子分析,探讨PM_(2.5)中水溶性无机离子浓度变化特征,并利用主成分分析结果分析各类污染源排放对细颗粒物中水溶性离子质量浓度的贡献,以期为区域大气环境质量的改善提供参考依据。结果表明,长春、北京、上海、杭州和南京总水溶性无机离子质量浓度平均值分别为(18.8±9.0)、(34.9±23.3)、(21.8±13.3)、(42.2±21.4)和(62.1±25.9)μg·m^(-3),占PM_(2.5)质量浓度的33.6%-62.1%。二次离子(SIA,包括NO_3^-、SO_4^(2-)和NH_4^+)在总水溶性离子中占比均超过75.0%,说明SIA是水溶性离子的主要组分。SIA占总水溶性离子浓度的百分比随污染程度增强而增加。硝酸盐为5个城市在污染大气下主要的贡献物种。5个城市站点ρ(NO_3^-)/ρ(SO_4^(2-))随着大气污染程度的增加均有不同程度的增加且大于1,说明含氮污染物逐渐成为大气颗粒物中最重要的污染物。除长春硫氧化率(SOR)均值小于0.1外,其他4个城市SOR和氮氧化率(NOR)均大于0.1,说明北京、上海、杭州和南京站点大气中存在较高程度的SO_2和NO_2的二次氧化。北京站点NO_3^-、SO_4^(2-)和NH_4^+以NH_4NO_3和(NH_4)_2SO_4的形式存在,在其他4个城市站点以NH_4NO_3和NH_4HSO_4的形式存在。5个城市水溶性离子主要来源为二次转化、扬尘、生物质和煤燃烧。 展开更多
关键词 冬季 细颗粒物 水溶性离子 大气污染 来源解析
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基于WRF-STILT模型对高塔CO_2浓度的模拟研究 被引量:3
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作者 胡诚 张弥 +5 位作者 肖薇 王咏薇 王伟 Tim Griffis 刘寿东 李旭辉 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2017年第7期2424-2437,共14页
利用下垫面均一的美国最大农业种植区已有高塔CO_2浓度观测资料,结合EDGAR的13种不同类型人为化石源CO_2通量和Carbon Tracker的植被NEE数据,评估了WRF-STILT拉格朗日大气传输模型的模拟能力.结果表明,WRF-STILT模型能够很好地模拟出高... 利用下垫面均一的美国最大农业种植区已有高塔CO_2浓度观测资料,结合EDGAR的13种不同类型人为化石源CO_2通量和Carbon Tracker的植被NEE数据,评估了WRF-STILT拉格朗日大气传输模型的模拟能力.结果表明,WRF-STILT模型能够很好地模拟出高塔100m处观测到的CO_2浓度强季节和日变化特征,全年模拟的大气CO_2浓度的均方根误差为10.6×10^(-6),相关系数为0.44(n=7784,P<0.001);生长季(6~9月)观测和模拟的浓度增加值线性拟合斜率为1.08(R=0.52,P<0.001),说明一致性高;截距为7.26×10^(-6)则反映了使用人为化石燃烧的CO_2通量的高估或者植被NEE的低估.2008年全年高塔观测到的CO_2浓度增加值为4.83×10^(-6),小于模拟得到化石燃烧贡献的增加量6.61×10^(-6)与植被NEE的贡献值3.23×10^(-6)之和.其中原油生产和提炼以及能源工业分别贡献了化石燃料燃烧总量的2.55×10^(-6)(38.6%)和1.43×10^(-6)(21.6%).而对生长季观测到的强CO_2浓度日变化特征模拟结果显示,其模拟的平均日振幅为24.30×10^(-6);生物质燃烧产生的CO_2浓度贡献值为0.06×10^(-6),相对于植被NEE和化石源的贡献,可以被忽略.该方法可为将来应用高塔衡量气体浓度观测来反演中国区域尺度的温室气体通量提供参考. 展开更多
关键词 WRF-STILT模型 高塔CO2 浓度模拟 涡度相关 区域尺度 美国玉米带
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海南地区山体地形对地闪回击定位精度的影响 被引量:4
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作者 邹斌 崔海华 +6 位作者 张其林 李静 戴炳哲 姚年鹏 蒋尧 杨敢 罗华 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第28期11989-11998,共10页
为了将地形地貌带来的误差进行修正,提高闪电的探测效率和定位精度,基于二维时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD),构建了真实地形下的雷电电磁波传播模型,研究了海南地区地形对雷电电磁波传播的影响,然后提出了一种修... 为了将地形地貌带来的误差进行修正,提高闪电的探测效率和定位精度,基于二维时域有限差分法(finite difference time domain,FDTD),构建了真实地形下的雷电电磁波传播模型,研究了海南地区地形对雷电电磁波传播的影响,然后提出了一种修正闪电定位误差的方法即不同步长的地形包络和时间补偿法。模拟结果表明:山地地形会明显改变切向磁场的波形峰值大小和上升沿时间,与平坦地表情况相比,切向磁场波形峰值变化最大的减小了38%,上升沿时间增加范围在1~3μs,峰值到达时间也滞后于平地情况,而经过滤波处理,磁场峰值减小,波形变陡,上升沿时间变短;对于逐峰法,雷击点在真实地形路径下定位误差相比平地明显增大很多;而对于互相关算法,真实地形路径下定位误差比平地情况下大,但相差不大,相比逐峰法定位误差明显大很多;总体来说,使用5 km包络修订效果较好,定位误差都在百米量级内,相比较其他算法闪电定位精度有很大提高。 展开更多
关键词 时域有限差分(FDTD) 真实地形 雷电电磁场传播 闪电定位
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基于LAS观测的城镇感热通量时空特征及影响因素 被引量:1
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作者 刘寿东 王璐瑶 +3 位作者 胡凝 王咏薇 王亮 赵翔 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期630-640,共11页
利用2018年4月—2019年4月南京盘城大孔径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer,LAS)观测数据,分析了城镇感热通量的时空变化特征及影响因素。结果表明:1)南京城镇感热通量呈单峰型日变化特征,白天明显大于夜间,且白天晴天明显大于阴天... 利用2018年4月—2019年4月南京盘城大孔径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer,LAS)观测数据,分析了城镇感热通量的时空变化特征及影响因素。结果表明:1)南京城镇感热通量呈单峰型日变化特征,白天明显大于夜间,且白天晴天明显大于阴天,夜间晴天略小于阴天,晴、阴天小时感热通量年平均分别在2.25~200.53 W·m^(-2)、13.10~132.52 W·m^(-2)波动。2)城镇感热通量夏季明显大于冬季,8月昼、夜分别为112.19、23.54 W·m^(-2),2月昼、夜分别为35.57、11.57 W·m^(-2)。3)晴天白天条件下,不同风向(通量贡献源区)城镇感热通量存在显著差异,即随着不透水层占比的增加,净辐射分配到感热通量的比例明显提高,当占比大于60%时提高趋势不明显。4)以莫宁-奥布霍夫长度判断大气稳定度为标准,C^(2)_(n)法在计算感热通量的5种大气稳定度判断方法中的误判率较低且数据源于LAS,是比较适宜城镇夜间大气稳定度的判断方法。5)在影响城镇感热通量的地表参数中,有效高度变化的影响最大,风速变化的影响较大特别在秋冬季节更为明显,波文比变化对城镇感热通量的影响较小,温度、地表粗糙度和零平面位移变化的影响可忽略不计。 展开更多
关键词 城镇 LAS 感热通量 时空特征 环境因子 地表参数
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太湖藻型湖区CH4冒泡通量 被引量:11
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作者 蒲旖旎 贾磊 +4 位作者 杨诗俊 秦志昊 苏荣明珠 赵佳玉 张弥 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2018年第10期3914-3924,共11页
冒泡是甲烷排放的主要途径之一,为量化太湖藻型湖区CH_4冒泡通量及其占总通量的比例,本研究采用静态箱—便携式温室气体自动分析仪方法对春、夏季太湖梅梁湾进行了多日连续观测.结果表明,太湖藻型湖区春、夏季CH_4冒泡通量均存在白天高... 冒泡是甲烷排放的主要途径之一,为量化太湖藻型湖区CH_4冒泡通量及其占总通量的比例,本研究采用静态箱—便携式温室气体自动分析仪方法对春、夏季太湖梅梁湾进行了多日连续观测.结果表明,太湖藻型湖区春、夏季CH_4冒泡通量均存在白天高于夜间的日变化特征.春、夏季CH_4冒泡通量分别为1.843、104.497nmol/(m^2·s),占总通量的比例分别为31.2%和68.6%,即冒泡是夏季CH_4排放的主要方式,而春季CH_4排放则以扩散为主.在小时及日尺度上,CH_4冒泡通量与温度(气温、表面水温和底泥温度)和气压显著相关,且随着温度升高、气压降低,CH_4冒泡排放分别呈指数增加和线性增加趋势.本研究可为准确估算太湖流域CH_4总排放量及明确我国湖泊对全球碳循环的贡献提供重要的基础数据. 展开更多
关键词 太湖藻型湖区 箱式法 甲烷通量 冒泡通量 冒泡通量比例 气象因子
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极端高温天气对玉米产量的影响及其与大气环流和海温的关系 被引量:24
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作者 周梦子 王会军 霍治国 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2017年第2期134-148,共15页
高温热害已成为玉米生长过程中的一个重要威胁。本文中,我们定量分析了省份尺度上夏季极端高温日数对玉米产量的影响,结果表明在中国不同省份,当高温指数增加一个标准差时,玉米减产范围为-1.56%^-15.06%,其中以东北、华北地区减产最为... 高温热害已成为玉米生长过程中的一个重要威胁。本文中,我们定量分析了省份尺度上夏季极端高温日数对玉米产量的影响,结果表明在中国不同省份,当高温指数增加一个标准差时,玉米减产范围为-1.56%^-15.06%,其中以东北、华北地区减产最为严重。进一步分析表明,在1990年代中后期东北、华北极端高温日数显著增加,发生突变。当东北、华北上空500 h Pa位势高度场出现正异常时,天气比较晴朗,入射太阳辐射增加,使得地面温度升高,有利于极端高温天气的出现;而风场上,东北地区尤其是黑龙江盛行西风,经向环流减弱,冷空气不易入侵,使得该区温度偏高,华北地区则以偏南风为主,来自中国内陆的温暖气流被带到该地,为极端高温天气的发生创造有利条件。影响东北极端高温天气的关键海域位于黑潮地区,而ENSO对华北极端高温日数的影响更大,当ENSO指数异常偏高时,西太平洋副热带高压偏东,华北水汽输送通道受阻,水汽辐散,且盛行下沉运动,华北地区易出现高温、干旱天气。 展开更多
关键词 高温热害 玉米产量 统计模型 大气环流 海表温度 ENSO
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藻型湖区氧化亚氮排放特征及其影响因素 被引量:4
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作者 廖远珊 肖启涛 +4 位作者 刘臻婧 胡正华 张弥 肖薇 段洪涛 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期483-492,共10页
湖泊等内陆水体是大气N_(2)O潜在的重要排放源,也是全球N_(2)O收支估算的重要组成部分。目前全球湖泊普遍面临富营养化和蓝藻暴发等问题,明晰藻型湖泊N_(2)O排放强度及其环境影响因子对准确估算湖泊N_(2)O排放和预测其未来变化至关重要... 湖泊等内陆水体是大气N_(2)O潜在的重要排放源,也是全球N_(2)O收支估算的重要组成部分。目前全球湖泊普遍面临富营养化和蓝藻暴发等问题,明晰藻型湖泊N_(2)O排放强度及其环境影响因子对准确估算湖泊N_(2)O排放和预测其未来变化至关重要。本研究选择太湖藻型湖区为研究对象,同时选取人为活动影响较小的湖心区作为对比区域,基于2011年8月至2013年8月为期2年的逐月连续观测,探讨藻型湖区N_(2)O排放特征及其影响因素。结果表明,藻型湖区呈现极强的N_(2)O排放,其排放通量为(4.88±3.05) mmol/(m^(2)·d),是参考区域(湖心:(2.10±4.31) mmol/(m^(2)·d))的2倍多。此外,在藻型湖区中不同点位N_(2)O排放差异显著,受河流外源输入影响,近岸区是N_(2)O的热点排放区,其年均排放通量高达10.93 mmol/(m^(2)·d)。连续观测表明N_(2)O排放具有显著的季节变化模式,但在不同区域调控N_(2)O排放时间变化的因子有所不同。其中,近岸区N_(2)O排放主要受氮负荷影响,其他区域N_(2)O排放变化受水温和氮负荷等多因子影响。氮素富集是藻型湖区N_(2)O高排放的直接原因,水体氮负荷可以作为N_(2)O排放热点的重要指示因子。但藻型湖泊N_(2)O排放极其显著的时空变异等在未来研究中应得到更多关注。 展开更多
关键词 太湖 藻型湖区 N_(2)O通量 空间变化 时间变化 影响因子
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