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利用现有大气本底站的大气CO2浓度观测信息,综合考虑不同经济区划与土地覆盖类型对应的CO2浓度差异及其季节变化规律,构建模式区域内以月为单位的网格化大气CO2浓度非均匀动态分布数据模型.由此数据模型驱动RegCM4-CLM3.5区域气候模式运行,对东亚区2000年3月—2009年2月之间的气候变化特征进行了模拟,进而对大气CO2浓度非均匀动态分布可能引起的区域气候效应进行了初步研究.结果表明:目前气候模式中CO2浓度的常态均匀分布假设可能将温室效应夸大了10%左右.对大气CO2浓度非均匀动态分布影响气温变化的可能机制进行研究表明:CO2的自身效应(改变大气透射率)并不是导致Exp2试验温度降低的主要原因.大气CO2浓度的变化影响了大气与植物胞间CO2分压差,陆地植被通过改变气孔阻力适应这种变化,气孔阻力的变化直接影响到植物与大气间水分的交换,这种作用一方面通过蒸发冷却改变环境温度,另一方面,蒸发水分改变了近地面层湿度,进而水汽扩散到空中影响低云的分布.冬季,植物处于非生长季,对大气CO2浓度变化响应微弱,湿度和低云变化不明显;夏季,植物生长旺盛,由CO2生理学强迫激发的云反馈效应强烈,其效果是使中低云趋于增加,进而减弱了到达对流层低层的太阳短波辐射,造成温室效应减弱. 相似文献
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人类活动导致大气中温室气体浓度上升,是全球气候变暖的主要原因之一.本文针对已经连续运行13年的AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）卫星反演的对流层中层CO2浓度资料,利用地基观测结果对其进行验证,同时结合多种相关资料对我国区域CO2浓度的时空分布及季节变化进行研究.结果显示：北半球30°N—60°N是CO2浓度高值带,低值中心主要出现在15°S—15°N,140°W向东至100°E的低纬地区.地基观测与AIRS卫星反演结果基本一致,年增长率约为1.926 ppmv·a-1.我国区域CO2浓度空间分布上呈现北高南低的非均匀分布特征,4个高值中心分别位于东北地区西南部、内蒙古西部、新疆地区东部和西部,低值中心在云南和西藏地区.我国区域CO2浓度有明显的季节变化特征,最高值出现在春季,冬夏季次之,秋季最低,其季节演变特点与风场的输送、降水量的清除和植被的吸收等密切相关. 相似文献
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本文利用美国国家大气环境中心(NCAR)的二维化学、辐射和动力相互作用的模式(SOCRATES),模拟了大气中N2O增加对O3和温度的影响,并从化学、辐射和动力过程讨论了影响原因,此外还与大气甲烷和平流层水汽增加对大气环境的影响进行了对比.分析表明:大气中N2O浓度增加以后,将通过化学过程引起30 km以上O3损耗,30~40 km损耗较多;30 km以上降温明显,下平流层中低纬度地区以及对流层O3增加并有微弱升温;30~40 km附近,北半球中高纬地区O3减少以及降温幅度都大于南半球.对流层升温主要是N2O和O3增加所致,而平流层温度变化主要受O3控制.北半球中高纬地区动力过程对温度变化的反馈较其它地区明显,这种反馈对平流层中高层北半球中高纬地区温度和O3的变化都有明显影响.大气中甲烷增加引起的O3损耗在45 km以上,45 km以下O3增加.平流层水汽增加会引起40 km以上O3减少,20~40 km大部分地区O3增加.N2O增加造成的O3损耗正好位于臭氧层附近,其排放对未来O3层恢复至关重要.N2O增加引起下平流层15~25 km中低纬度地区有弱的升温,这与其它温室气体增加对该地区温度的影响不同,CO2,CH4和H2O等增加后下平流层通常是降温. 相似文献
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CO2浓度升高对稻田生态系统碳(C)氮(N)循环具有重要作用,阐明CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分.文章采用Meta分析的方法,讨论了不同CO2浓度升高状况和田间管理措施条件下CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响,结果可为未来气候条件下稻田温室气体减排提供参考.结果表明:整体平均而言,CO2浓度升高显著增加稻田CH4排放(增幅为23%,P<0.05),同时显著降低稻田N2O排放(降幅为22%,P<0.05).CO2浓度升高对稻田CH4和N2O排放的影响程度与CO2熏气年限和CO2浓度梯度有关.CO2熏气年限≥10a时,CO2浓度升高同时显著降低稻田CH4和N2O排放,降幅分别为27%和53%(P<0.05);随CO2浓度梯度上升,CO2浓度升高对稻田CH4排放的促进作用呈现先减弱后增强的趋势,而对稻田N2O排放的影响则由促进作用变为抑制作用.不同N肥施用量、秸秆还田、水分管理和水稻品种等田间管理措施不同程度地影响稻田CH4和N2O排放对CO2浓度升高的响应.无秸秆和半量秸秆还田时,CO2浓度升高显著促进稻田CH4排放(增幅分别为27%和49%,P<0.05),而全量秸秆还田时,CO2浓度升高对稻田CH4排放无显著影响(P>0.05);随秸秆还田量的增加,CO2浓度升高对稻田N2O排放的抑制作用不断增强.对比持续淹水,间歇灌溉条件下CO2浓度升高减弱了对稻田CH4排放的促进作用,却增强了对稻田N2O排放的抑制作用.未来CO2浓度升高条件下,建议推广全量秸秆还田和间歇灌溉相结合的稻田管理措施,并辅以优化N肥管理和选育"高产低排"水稻品种等方法,达到最优的"增产减排"效果.此外,有必要进行多尺度、多要素和多方法的综合研究,以期有效降低稻田CH4和N2O排放对CO2浓度升高响应的不确定性. 相似文献
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2008年汶川地震导致了大量地下含碳气体释放. 本文基于卫星高光谱数据采用差值法获取了汶川地震前后川西地区含碳气体异常的时空分布特征. 结果显示汶川地震前后不同含碳气体异常的时空分布特征不同. 空间分布上,CH4,CO2和CO异常分布于震中附近且受断裂控制明显,与热红外异常特征类似;CO和CO2异常的范围较CH4大,CO除沿断裂带分布外,在四川盆地也大面积出现. 异常出现时间上,CO2异常最早,其次为CH4和CO. 气体来源上,CO2和CH4主要来源于地球内部沿断裂带释放,在地球内部还原条件下,CH4还可由CO2还原形成;CO异常除了沿断裂带释放和由断裂带释放的CH4氧化生成外,还由四川盆地渗漏的CH4氧化生成. 本文结果可用于地震监测预测研究,不仅提供了新的地震前兆观测参数,还为地震热红外异常机制“地球放气温室效应”提供了科学依据,同时对地震引起的地质碳排放研究也有重要意义. 相似文献
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二氧化碳地质封存与利用是推动“碳达峰、碳中和”的关键技术之一,研究CO2注入-运移-封存全过程储层孔隙率、渗透率、饱和度、孔隙结构及岩石力学参数的变化规律是监测CO2地质封存状态和泄露风险的核心工作.以分析核磁共振技术在研究孔隙结构、CO2运移特征及岩石力学参数变化的应用现状和发展趋势为目标,在简要介绍核磁共振仪器设备和应用领域基础上,分析核磁共振技术在CO2地质封存与利用中的应用现状和发展方向.分析表明：核磁共振技术在致密油、页岩气等非常规油气资源开发中应用广泛,在表征储层物性、饱和度和三维孔隙结构方面优势明显.目前,利用核磁共振技术研究原位CO2封存条件下岩心动态参数成果较少,无论是CO2驱油还是CO2置换CH4,均通过测量氢核的核磁共振特征或核磁成像特征来反推CO2分布状态;在CO2-EOR、CCS先导性实验中,时移测井资料十分有限,制约了原位CO2 相似文献
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北京城市大气边界层低层垂直动力和热力特征及其与污染物浓度关系的研究 总被引：9，自引：1，他引：9
利用2001年3月19~29日和2003年8月11~25日中国科学院大气物理研究所325m大气边界层观测塔资料,分析研讨了北京城市大气边界层低层的垂直动力结构特征及其与污染物浓度分布的关系.对比分析了北京城市大气边界层低层不同高度的风、温度和湿度梯度资料、大气湍流和大气化学观测系统资料,综合分析获取了无因次速度、温度湍流方差和湍流通量、湍能分布特征及其与污染物浓度空间分布的关系,同时分析了北京地区沙尘天气过程中城市边界层低层垂直结构特征及其污染物浓度的分布与变化特征.分析结果表明,在不稳定层结条件下,47和120m高度上无因次速度湍流方差和温度湍流方差遵循莫宁-奥布克霍夫相似规律,并给出相应的拟合公式.稳定大气边界层可按层结参数z′/L分成二分区,z′/L<0.1为弱稳定区,此时相似规律可适用,z′/L>0.1为强稳定区,在此区内无因次速度方差随稳定度增大有增大的趋势,而无因次温度方差则保持不变.白天近地层包含了47和120m,而280m已在近地层之上.对2001年3月北京地区一次沙尘天气过程的城市边界层资料分析发现,320m高度上总悬浮颗粒物浓度最高达到913.3μg/m3,在边界层内大气颗粒物从上层向低层输送,这与锋面过境时低空急流从上层向下发展过程并伴随的强下沉运动有关. 相似文献
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本文利用2012年4月30日至5月10日华北地区大气湍流实验资料,分析了冬小麦田下垫面温度、湿度、二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的湍流统计和输送特征,利用涡旋相关法计算的CH4通量值确定了松弛涡旋累积(REA)法计算CH4通量的经验系数.结果表明,不稳定层结下,温度、湿度、CO2和CH4的归一化标准差随稳定度参数z/L的关系满足-1/3幂次关系.热量、水汽和CO2水平方向的湍流输送和垂直方向的比值与稳定度参数z/L存在一定的相关关系,但CH4没有类似特征.实验期间,感热通量数值较低,潜热通量较高;CO2在夜间表现出微弱的向上输送,其余时段为向下输送,可以认为实验站所在地区是碳汇;CH4的湍流输送整体为向下输送,无明显的日变化规律,可以认为是CH4汇.利用松弛涡旋累积法获取CO2和CH4通量的参数取值分别为0.61和0.30. 相似文献
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地下流体监测数据和地表断层调查都显示构造活动强烈期和大地震前后活动断裂带会伴有大量气体逸出。 中国即将发射的高分五号(GF-5)卫星搭载的大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪及全谱段光谱成像仪两个传感器, 主要以大气气体的探测为应用目标。 本文基于两个传感器的参数设置, 使用大气辐射传输模型, 对断层逸出气体中的水汽、 CH4和CO2三种气体在大气中的含量变化对卫星传感器的辐射影响进行了仿真模拟, 分析了两个传感器对水汽、 CH4和CO2气体异常的探测能力。 结果表明, GF-5卫星两个红外传感器特定的光谱通道对大气水汽、 CH4和CO2气体异常变化均有不同程度的敏感性, 可以期待发展具有较高精度的相关气体遥感反演模型, 用于地震的监测及预测。 相似文献
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根据北京塔7层涡动系统2012年5月至2013年12月的湍流观测数据,分析了北京城区二氧化碳浓度在不同高度层次的日变化和月变化特征,并初步给出不同季节和日变化时间段内二氧化碳的浓度垂直廓线.结果表明:二氧化碳浓度整体随高度而下降;各观测层均有浓度的明显日变化,夏季最为明显,冬季相对平缓;近地层浓度直接受城市供暖、地表植被、交通运输等碳源影响,更高观测层浓度则受对流输送和天气过程影响较大;垂直方向上,冬季浓度变化范围最大,夏季层间浓度变化最明显;在一天中的任何时刻,近地面层二氧化碳浓度的日变化最低值一般出现在夏季,50m以上则出现在春季,浓度最高值总是出现在冬季;根据对二氧化碳浓度四季垂直廓线变化的分析可以看出,边界层二氧化碳浓度强烈受到碳源、下垫面植被、大气稳定度、环境温度和天气过程等因素的影响. 相似文献
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利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,SACOL)湍流观测资料,分析了二次坐标旋转(double rotation,DR)、平面拟合(planar fit,PF)和分风区平面拟合(fetch planar fit,FPF)在复杂地形上的适用性,总结出一套适用于SACOL的总体湍流特征参数化方案.经过超声虚温订正、坐标旋转、空气密度脉动订正以及平稳性检验、总体湍流特征检验、总体质量分级处理,摩擦速度(u*)、感热通量、潜热通量、CO_2通量高质量数据所占比例分别为45%~62%、66%~68%、62%~65%、52%~54%.采用DR得到的高质量数据比例与采用PF相比,u*提高了17%,后三种通量略降低2%~3%.PF和FPF两种结果的差别主要体现在u*上,只考虑主导风向数据DR得到的u*质量仍最好.综合兼顾数据质量和计算工作量,在复杂地形上处理湍流观测资料的最优坐标旋转方法是DR. 相似文献
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二氧化碳地质封存是减少温室气体排放和减缓温室效应的重要手段.二氧化碳封存的一个重要组成部分是地震监测,即用地震的方法监测封存后的二氧化碳的分布变化.为了实现这个目标,需要建立储层参数与地震性质之间的关系(岩石物理模型)和从地震监测数据中反演获得储层流体的饱和度等参数.首先,本文以Biot理论为基础,结合多相流模型研究了多个物理参数(孔隙度、二氧化碳饱和度、温度和压力等)对同时含有二氧化碳和水的孔隙介质的波速和衰减等属性的影响.结果表明:孔隙度和二氧化碳饱和度对岩石的频散和衰减属性影响强烈,而温度和压力通过孔隙流体性质对岩石的波速产生影响.然后,本文基于含多相流的Biot理论,应用抗干扰能力强、且具有更好的局部搜索能力和抗早熟能力的自适应杂交遗传算法对实际数据进行了反演研究.对岩心实验数据的反演研究表明了算法的有效性,而且表明含多相流的Biot理论能够很好地解释水和二氧化碳饱和岩石的波速特征.最后,我们将自适应杂交遗传算法应用于实际封存项目的地震监测数据,获得了封存后不同时期的二氧化碳饱和度,达到了用地震方法监测二氧化碳分布的目的. 相似文献
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The CO2 content, air saturation and calcite equilibrium of the River Ilm and some of its tributaries were analysed. CO2 content was measured by degasing the CO2 from water. The CO2 level is a very sensitive indicator for a low pollution in oxygen saturated waters. Clean running waters have a CO2 content close to the air saturation of 0.1–0.3 mg C l−1. Ground water and springs are rich in CO2. Polluted waters are characterised by higher CO2 contents, also organic pollution can result in high values of CO2. Carbon dioxide concentration of streams and brooks is limited by re-aeration.
The headwater region (softwater) of the River Ilm is unsaturated, the hard water in the middle- and underflow is oversaturated. In summer and autumn high saturation could be found, but without autochthonous calcite precipitation like in hard water lakes. 相似文献
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Measurements of CO2 fluxes from ground surface of the atmosphere (soil respiration) are needed to quantify biotic and abiotic reaction rates in unsaturated zones and to gain insight into the importance of these processes on global warming. The use of three techniques (dynamic closed chambers, static chambers, and gradient calculations) to determine soil respiration was assessed by measuring fluxes of microbially produced CO2 from an unsaturated mesocosm (2.4 m dia.×3.2 m thick) and two unsaturated minicosms (0.58 m dia.×1.2 m thick), one maintained at 18–23 °C (HT) and the other at 5 °C (LT). By injecting known and constant CO2 fluxes into the bottom of the HT minicosm and measuring the resulting fluxes, it was shown that the dynamic closed chamber (DCCS) technique yielded accurate measurements of fluxes over the range observed from natural unsaturated media. Over this same range, results showed that the concentration gradient method yielded reasonable estimates of fluxes but its accuracy was limited by uncertainties in both the concentration gradient and the gaseous diffusion coefficient in the soil atmosphere. The static chamber method underestimated the actual flux at higher CO2 fluxes and when adsorption times of >24 h were used. 相似文献
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为揭示岩溶湿地表层水体二氧化碳分压(pCO2)的时空分布规律及其扩散通量,以我国最大的岩溶湿地贵州威宁草海为研究对象,分别于2019年7月(丰水期)和12月(枯水期)通过网格布点法,系统采集草海表层湿地水体,测定水样理化指标和离子组成,利用PHREEQCI软件计算水体pCO2,并基于Cole提出的气体扩散模型估算水-气界面二氧化碳(CO2)的扩散通量.结果表明:草海湿地表层水体丰水期pCO2的变化范围为0.44~645.65μatm,平均值为(55.94±124.73)μatm;枯水期变化范围为35.48~707.95μatm,平均值为(310.46±173.54)μatm;丰水期水体整体pCO2低于枯水期,空间上两期水体均呈现东部区域及河流入湖口处pCO2较高,而中西部区域pCO2欠饱和的特征.水-气界面CO2的扩散通量在丰水期变化范围为-43.27~27.16 mmol/(m2·d),平均值(-34.49±12.93)mmol/(m2·d),枯水期变化范围为-33.36~28.15 mmol/(m2·d),平均值(-8.02±15.85)mmol/(m2·d),与其他岩溶湖库相比,水生植物丰富的草海在两个极端水文期CO2扩散通量相对较低,总体表现为大气CO2的汇. 相似文献
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C Werner G Chiodini D Voigt S Caliro R Avino M Russo T Brombach J Wyngaard S Brantley 《Earth and Planetary Science Letters》2003,210(3-4):561-577
An eddy covariance (EC) station was deployed at Solfatara crater, Italy, June 8–25, 2001 to assess if EC could reliably monitor CO2 fluxes continuously at this site. Deployment at six different locations within the crater allowed areas of focused gas venting to be variably included in the measured flux. Turbulent (EC) fluxes calculated in 30-min averages varied between 950 and 4460 g CO2 m−2 d−1; the highest measurements were made downwind of degassing pools. Comparing turbulent fluxes with chamber measurements of surface fluxes using footprint models in diffuse degassing regions yielded an average difference of 0% (±4%), indicating that EC measurements are representative of surface fluxes at this volcanic site. Similar comparisons made downwind of degassing pools yielded emission rates from 12 to 27 t CO2 d−1 for these features. Reliable EC measurements (i.e. measurements with sufficient and stationary turbulence) were obtained primarily during daytime hours (08:00 and 20:00 local time) when the wind speed exceeded 2 m s−1. Daily average EC fluxes varied by ±50% and variations were likely correlated to changes in atmospheric pressure. Variations in CO2 emissions due to volcanic processes at depth would have to be on the same order of magnitude as the measured diurnal variability in order to be useful in predicting volcanic hazard. First-order models of magma emplacement suggest that emissions could exceed this rate for reasonable assumptions of magma movement. EC therefore provides a useful method of monitoring volcanic hazard at Solfatara. Further, EC can monitor significantly larger areas than can be monitored by previous methods. 相似文献