国家自然科学基金(41275137)
- 作品数：9 被引量：31H指数：4
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- 相关机构：中国科学院大气物理研究所浙江农林大学更多>>
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- 亚热带森林植物挥发性有机物(BVOCs)排放通量与大气甲醛之间的关系被引量：14
- 2018年
- 陆地植物是大气中挥发性有机物的主要来源,准确获得中国典型生态系统,特别是亚热带森林植物挥发性有机物的排放通量,对碳循环、空气质量、大气化学和光化学等方面的研究都是一项具有重要意义的工作。2013年5月—2016年1月,采用松弛涡度积累(Relaxed Eddy Accumulation)和梯度技术在江西省亚热带人工林冠层上测量了植物挥发性有机物(BVOCs,包括异戊二烯和单萜烯)的排放通量,同步测量了气象参数、太阳辐射(总辐射、直接辐射、光合有效辐射PAR)等。基于冠层尺度BVOCs排放经验模式和测量数据,计算了2013年1月—2016年12月亚热带人工林BVOCs的排放通量。2013—2016年,通量塔100 km内异戊二烯的年排放量分别为1.2×10~5、2.4×10~5、2.1×10~5、1.6×10~5 kg,单萜烯的年排放量分别为2.1×10~5、2.1×10~5、1.9×10~5、2.0×10~5 kg。4年间,亚热带森林甲醛柱浓度表现出显著的季节变化,夏季高、冬季低,与BVOCs的排放特征基本一致。结合分析卫星测量的甲醛HCHO(molec·cm-2)柱浓度月平均数据,发现亚热带人工林BVOCs排放通量(mg·m^(-2)·h^(-1))与HCHO柱浓度(c_(HCHO))月均值之间存在良好的线性关系:异戊二烯排放通量F_1=1.29×10^(-16)c_(HCHO)-0.77、单萜烯排放通量F_2=1.02×10^(-16)c_(HCHO)-0.21、BVOCs排放通量F=2.31×10^(-16)c_(HCHO)-0.98。因此,基于卫星测量的HCHO数据,可以估算BVOCs排放通量,异戊二烯、单萜烯和BVOCs的计算偏差低于30%。该研究可为获取大范围BVOCs排放通量提供一种新方法,也为卫星数据的广泛应用提供了借鉴。
- 白建辉郝楠
- 关键词：挥发性有机物排放通量光合有效辐射甲醛
- 贝加尔湖地区太阳分光辐射和PAR算法的研究
- 2015年
- 2005年8月对贝加尔湖地区的太阳分光辐射(总辐射Q、紫外辐射UV、可见光辐射VIS、近红外辐射NIR)、光合有效辐射PAR、气象参数等做了短期测量,初步得到了Q、UV、VIS、NIR、PAR等的变化特征。观测表明,小时累计值之比UV/Q、VIS/Q、NIR/Q、PAR/Q、PAR/VIS等相对稳定,并表现出明显的日变化和逐日变化,它们的平均值分别为0.054、0.435、0.513、2.118、4.874。基于对测量数据的分析,利用辐射和气象台站常规的测量数据,建立了计算实际天气PAR、VIS小时值的经验公式以及PAR与VIS转换关系式,计算值与观测值符合得较好。PAR、VIS计算值与观测值的相对偏差小于4.5%。考虑到辐射资料的可用性,建立了使用不同参数情形下的经验公式,并讨论了有关参数的使用。
- 白建辉
- 关键词：光合有效辐射
- 异戊二烯在大气光化学过程中的能量作用被引量：3
- 2014年
- 2002年夏季在内蒙古草原进行了太阳辐射、异戊二烯排放的综合观测,根据紫外辐射(UV)的传输规律以及对观测数据的统计分析,发展了实际天气条件下UV的经验模型,该模型考虑了影响UV的异戊二烯、光化学、散射等因子的能量作用,对地面和大气顶的UV均有较好的模拟。对数据的统计分析发现,实际天气条件下异戊二烯与UV之间的关系表现为负的能量关系,其揭示的机制是异戊二烯对UV能量的利用,即异戊二烯利用了其他具有UV吸收物质中的能量,进而参与大气中的化学和光化学反应。在冠层尺度上,异戊二烯与PAR也表现出负的能量关系。敏感性分析表明,实际天气条件下,UV对于异戊二烯的变化最敏感,其次是光化学因子、散射因子,这揭示了内蒙古草原实际天气条件下,异戊二烯及其光化学产物等的变化将引起UV最大的变化。内蒙古草原散射辐射与总辐射之比为0.32,表明其大气中的物质含量相对较低。
- 白建辉
- 关键词：光化学反应UV能量利用
- 亚热带竹林地区的臭氧及其影响因子被引量：1
- 2017年
- 2012年7月至2013年1月,在我国浙江省亚热带竹林开展了挥发性有机物(BVOCs)排放、O3、太阳辐射、气象参数等的综合测量。基于PAR能量平衡原理和冠层尺度异戊二烯和单萜烯排放经验模式,建立了考虑O3与异戊二烯和O3与单萜烯关系的O3经验模式,该模式对于O3日变化和平均值有较好的模拟。对经验模式进行了检验,结果表明它可以较好地捕捉O3的变化特征。利用经验模式计算了O3对各个因子(异戊二烯或单萜烯、PAR、水汽、S/Q-散射因子,散射辐射/总辐射)变化的敏感性:对于O3与异戊二烯关系的O3经验模式,O3对PAR的变化最敏感,其次是水汽因子,再次是异戊二烯;最后是S/Q;对于O3与单萜烯关系的O3经验模式,O3对PAR的变化最敏感,其次是水汽和S/Q因子,最后是单萜烯;O3对各因子变化的响应均是非线性的。敏感性研究给出了与实测数据较为一致的结果,增加了我们对于O3、BVOCs化学和光化学机制的理解和认识。基于测量和敏感性研究,提出未来控制高浓度O3污染的一些建议:控制人为原因引起的BVOCs排放、人为源挥发性有机物排放、以及NOx和SO2排放等。
- 白建辉
- 关键词：臭氧污染挥发性有机物非线性
- 亚热带森林BVOCs排放和其影响因子之间的相互关系被引量：1
- 2021年
- 利用植物挥发性有机物(BVOCs)排放经验模式以及太阳辐射、气象参数测量数据,计算了2013年5月-2016年12月年江西省亚热带人工林BVOCs的排放通量。为了深入研究BVOCs排放与其控制因子之间的相互作用,将大气中物质含量(以S/Q表示,S、Q分别为水平面散射辐射和总辐射)在0.0-1.0区间以0.05间隔分区,同时将BVOCs排放通量、其他参数一同分区,计算了所有参数在每个分区的平均值。进一步研究了对应于所有S/Q分区的BVOCs排放通量与其影响因子(PAR、气温、水汽含量、S/Q)之间的相互关系。研究发现,异戊二烯、单萜烯、BVOCs排放通量,(1)在PAR<1180μmol·m^(−2)·s^(−1)的条件下,均随PAR增加线性增加,单萜烯排放比异戊二烯排放对于PAR的响应更加敏感。(2)随气温的升高而增加,当气温达到26℃时达到峰值;然后随气温的升高而下降。(3)随水汽含量的增加而增加,当水汽含量为24 hPa时达到峰值,之后随水汽含量的增加而下降。(4)当S/Q≤0.55之时,随S/Q的增加而增加;当S/Q≥0.55后,随S/Q的增加而下降。PAR、气温、水汽含量、S/Q共同影响着BVOCs的排放,其中大气中的物质含量S/Q是一个关键参数,它控制着BVOCs随其主要影响因子(PAR、气温、水汽含量、S/Q)变化的正负作用及其转折点。将大气中物质含量分区,研究各个分区内BVOCs排放通量和其他各个参数之间的相互关系,有助于深入了解与BVOCs排放有关的物理化学生物过程及其相互作用、化学和光化学机制。建议将这一方法用于未来研究。BVOCs排放模型揭示出异戊二烯和单萜烯在生成二次有机气溶胶方面存在竞争或相互抑制的机制。
- 白建辉
- 关键词：排放通量光合有效辐射二次有机气溶胶水汽含量
- 华北大气本底微量气体与颗粒物的长期变化被引量：4
- 2015年
- 2005年5月22日~2015年1月31日,在中国科学院大气本底观测网兴隆站开展了对微量气体(NOx、SO2、O3)、颗粒物(PM2.5)的连续观测,获得了它们的长期变化特征。近10年,兴隆大气中气体和颗粒物(NOx、SO2、O3、PM2.5)的浓度表现出明显的月、季节、年际变化特征;NO2和SO2浓度表现出下降的趋势,它们的年减少率分别为3.37%、0.78%。但是,近10年来O3却表现出增长的趋势,其年增长率为1.71%;在2009~2014年,PM2.5也表现出增长趋势,其年增长率为0.91%。兴隆气体、颗粒物、能见度的变化特征揭示了大气中气液固相物质经化学和光化学过程生成高浓度O3和细颗粒物PM2.5的机制。根据对测量数据的综合分析,控制北京以及华北大气污染应该考虑:1) 首要控制各类人为挥发性有机物的源排放,2) 其次,继续加大控制各类NOx和SO2的源排放。从而减少参与大气光化学反应的反应物以及由光化学过程产生的二次污染物(O3和PM2.5)的生成。PM2.5与O3 ×NO2 ×SO2月均值之间表现出有较好的一致性,这表明控制各类污染物(包括一次和二次污染物)对于控制颗粒物PM2.5的产生来说都是必不可少的,而且还要考虑同步控制O3光化学污染。
- 白建辉吴翼美柴文海王普才王庚辰
- 关键词：氮氧化物二氧化硫臭氧颗粒物
- 气温与地表辐射收支的联系:基于禹城和栾城站点资料的分析被引量：4
- 2013年
- 基于对华北禹城和栾城站2005—2006年辐射和气象数据的分析,建立了大气内能与地面总辐射、大气物质吸收、物质散射、大气动能和净辐射之间的能量关系。经验关系可以模拟出2站温度"月平均"的变化规律,其"月平均"计算值与观测值最大正负偏差分别为3.84和-4.05℃,"年均值"计算值与观测值的偏差小于0.36℃。敏感性计算表明,气温对净辐射的变化最敏感.其次是散射因子、吸收因子、地面总辐射、地面风速。净辐射、散射因子、吸收因子、总辐射和地面风速分别增加5%造成气温的变化分别为0.93、—0.40、0.23、—0.20和—0.12℃。研究温度的变化,除了考虑有限的温室气体(如CO_2、水汽和臭氧等)的作用,还要考虑其他物质的吸收作用、气液周相物质的散射作用、地表组成和特性的变化、地面风速的变化、总辐射的变化,尤其要重视净辐射的变化。
- 白建辉王庚辰
- 关键词：气温总辐射净辐射
- 太阳总辐射表的标定方法被引量：1
- 2017年
- 根据对长白山温带森林2011年夏季太阳辐射、植物挥发性有机物(BVOCs)观测数据的分析,基于总辐射能量平衡原理,考虑BVOCs、水汽、散射等因子对于总辐射的衰减作用,发展了实际天气太阳总辐射的经验计算模型。经验模型对地面和大气顶处的太阳总辐射有较好的模拟。以此为基础,提出太阳总辐射和直接辐射表的标定方法。利用该经验模型,计算了总辐射对于BVOCs、水汽、散射等因子变化的敏感性。敏感性试验表明,实际当前条件下,总辐射对散射因子的变化最敏感,然后是水汽和BVOCs因子。新的标定方法比目前标定的方法有显著优势,具有潜在的应用价值。
- 白建辉
- 关键词：太阳辐射
- 亚热带竹林挥发性有机物排放的模拟被引量：9
- 2015年
- 2012年7月至2013年1月,采用松弛涡度积累(Relaxed Eddy Accumulation)技术在我国浙江省亚热带竹林测量了挥发性有机物(BVOC)冠层尺度的排放通量,同步测量了气象参数、太阳辐射(总辐射、直接辐射、光合有效辐射PAR)。利用PAR能量平衡原理,建立了冠层尺度异戊二烯和单萜烯排放的经验模式,经验模式对于日变化、季节变化有较好的模拟。采用不同方法对经验模式进行检验,一般而言,BVOC的模拟值高于测量值。经验模式与MEGANv2.1全球生物排放模式对BVOC排放有比较一致的模拟结果,标准状况下(温度t=30℃、PAR=1 500μmol·m^(-2)·s^(-1)排放因子较接近(异戊二烯分别为4.00和3.60 mg·m^(-2)·h^(-1),单萜烯分别为0.12和0.16 mg·m^(-2)·h^(-1))。经验模式的计算结果表明:竹林BVOC排放主要集中于夏季(7-9月)且以异戊二烯为主(占BVOC排放的87.3%~95.8%)。利用经验模式计算了BVOC排放对各个因子(PAR、水汽、S/Q-散射因子,散射辐射/总辐射)变化的敏感性:当各个因子增加率大于40%时,异戊二烯对PAR的变化最敏感,其次是水汽因子,再次是S/Q;单萜烯对S/Q的变化最敏感,其次是水汽因子,再次是PAR;单萜烯比异戊二烯对S/Q的变化更敏感;异戊二烯和单萜烯对各因子变化的响应是非线性的。冠层尺度上BVOC的排放量与卫星测量的HCHO柱浓度(molec·cm^(-1))之间有良好的线性关系:异戊二烯排放量(mg·m^(-2)·h^(-1))=3.93×10^(-16)HCHO-2.81,单萜烯排放量(mg·m^(-2)·h^(-1))=1.24×10^(-17)HCHO-0.05。对比我国不同生态系统实测的排放通量、排放因子,异戊二烯排放以亚热带竹林最高,其次为温带森林,草地最低;单萜烯排放以温带森林最高,亚热带竹林次之,草地最低。
- 白建辉DUHL TIFFANY余树全王彬郝楠
- 关键词：挥发性有机物排放通量光合有效辐射排放因子
