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Picarro | 長江三(san)角洲典型城區二氧化碳(tan)摩爾分(fen)數變化特征(zheng)

日期： 2022-09-23
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作為氣(qi)候變(bian)化(hua)的主要驅動力，CO2是最重要的長壽命溫室氣體，約貢獻了66%的輻射強迫。自1956年以來，在美國夏威夷的莫納洛亞山進行了大氣CO2濃度首次長期觀測，在全球大氣監視網（GAW）計劃下，迄今為止測量已擴展到約400個站。這些站點主要位于相對偏遠地區，從區域到全球尺度上捕獲CO2信號，以理解碳循環及其對氣候變化的影響。然而，城市化和工業化區人為排放量占全球CO2排放量的70%以上。為擴大溫室氣體觀測網，準確估算CO2通量，在GAW計劃框架下，中國建立了8個國家溫室氣體監測站，并同時安裝了大量城市站點，服務于碳中和戰略和國內省際碳交易市場。長江三角洲地區是中國經濟最發達、城市化最密集的地區，人為CO2排放受到高度的關注。

基于此，在(zai)本(ben)文中，來自(zi)浙江(jiang)工業大學環境學院的一組研究(jiu)團隊以(yi)長江(jiang)三角洲典型城(cheng)市杭(hang)州為研究(jiu)對象，于2016.3.27-2020.12.31年對其大氣CO2摩爾分數（Picarro G2301CO2、CH4和(he)H2O分析儀）進行了觀測。還介紹并比較了鄰近的世界氣象組織/全球大氣監視網(WMO/GAW)計劃站點（臨安，LAN）的CO2摩爾分數（Picarro G2401 CO、CO2、CH4和(he)H2O分(fen)析儀）。同時分析了時間變化、季節變化和COVID-19流行病的影響。

【結果】

Picarro | 長江三角洲典型城區二氧化碳摩爾分數變化特征

在杭州（上圖）和臨(lin)安（下圖）站觀測到(dao)的(de)每小時CO2摩爾分數。

Picarro | 長江三角洲典型城區二氧化碳摩爾分數變化特征

Picarro | 長江三角洲典型城區二氧化碳摩爾分數變化特征

（a）四個季(ji)節大(da)氣CO2摩爾(er)分數(shu)的(de)(de)日(ri)(ri)變(bian)化和(he)(he)HZ站的(de)(de)地面風(feng)速。（b）四個季(ji)節HZ和(he)(he)LAN (HZ減去LAN)之間(jian)CO2摩爾(er)分數(shu)差的(de)(de)日(ri)(ri)變(bian)化。（c）HZ和(he)(he)LAN工(gong)作日(ri)(ri)和(he)(he)周末CO2摩爾(er)分數(shu)的(de)(de)日(ri)(ri)變(bian)化。（d）LAN工(gong)作日(ri)(ri)和(he)(he)周末CO摩爾(er)分數(shu)的(de)(de)日(ri)(ri)變(bian)化。（e）工(gong)作日(ri)(ri)和(he)(he)周末HZ和(he)(he)LAN之間(jian)CO2摩爾(er)分數(shu)差的(de)(de)日(ri)(ri)變(bian)化（HZ減去LAN）。（f）2016年8月至10月HZ和(he)(he)LAN站觀測到的(de)(de)CO2摩爾(er)分數(shu)。

Picarro | 長江三角洲典型城區二氧化碳摩爾分數變化特征

（a）杭州(zhou)CO2摩爾分數與(yu)能見度的關(guan)系。（b）杭州(zhou)16個扇區CO2摩爾分數的風玫瑰分布(bu)圖。

（c）杭(hang)州不(bu)同扇區CO2摩爾分數與(yu)風(feng)級(ji)的關系。

【結論】

杭州CO2摩爾分數普遍高于其他郊區。時間變化受當地生物系統和人類排放的雙重影響。道路車輛排放可能是CO2摩爾分數升高的主要原因，并導致工作日和周末之間的差異。總體而言，杭州大氣CO2摩爾分數變化受大氣稀釋條件（如風速、能見度）和地形的控制。COVID-19流行病明顯降低了杭州大氣CO2摩爾分數，但對LAN城市站影響較小。此外，杭州大氣CO2摩爾分數可能受到冬季西北向北輸送的影響。

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對地表入滲和蒸發(fa)通量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配，以及(ji)準(zhun)確量(liang)(liang)(liang)(liang)化不(bu)同空間(jian)尺度(du)(du)下土(tu)(tu)壤(rang)(rang)與大(da)(da)氣之間(jian)的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)和能(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)交換過(guo)程(cheng)，都需要了(le)(le)解土(tu)(tu)壤(rang)(rang)的(de)(de)水(shui)(shui)文性(xing)質(zhi)（如土(tu)(tu)壤(rang)(rang)水(shui)(shui)分(fen)(fen)(fen)特(te)(te)(te)征曲線(xian)和導水(shui)(shui)率特(te)(te)(te)征曲線(xian)）。土(tu)(tu)壤(rang)(rang)水(shui)(shui)分(fen)(fen)(fen)特(te)(te)(te)征曲線(xian)（SWRC）描述了(le)(le)在基質(zhi)勢下土(tu)(tu)壤(rang)(rang)水(shui)(shui)分(fen)(fen)(fen)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)平(ping)衡(heng)情況，是重要的(de)(de)水(shui)(shui)文特(te)(te)(te)性(xing)，與土(tu)(tu)壤(rang)(rang)孔隙的(de)(de)大(da)(da)小分(fen)(fen)(fen)布和結構密切相關，受(shou)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)結構、質(zhi)地、有(you)(you)機物和粘土(tu)(tu)礦物等因(yin)素的(de)(de)影響(xiang)。傳統(tong)測(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)SWRC的(de)(de)實驗室方(fang)(fang)法繁(fan)瑣，數(shu)據往(wang)(wang)往(wang)(wang)不(bu)完整，且只(zhi)覆蓋有(you)(you)限的(de)(de)水(shui)(shui)分(fen)(fen)(fen)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)范圍。近(jin)年來(lai)，近(jin)程(cheng)和遙感(gan)技(ji)術得到了(le)(le)廣泛關注，特(te)(te)(te)別是在光學域內的(de)(de)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)反射光譜已(yi)被用于獲取土(tu)(tu)壤(rang)(rang)礦物學和化學成(cheng)分(fen)(fen)(fen)、有(you)(you)機物含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)、粒度(du)(du)分(fen)(fen)(fen)布及(ji)水(shui)(shui)分(fen)(fen)(fen)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)等信息。這(zhe)些(xie)研究為衛星遙感(gan)提(ti)供了(le)(le)大(da)(da)尺度(du)(du)測(ce)繪的(de)(de)基礎。傳統(tong)方(fang)(fang)法主要依(yi)賴(lai)光譜轉移函數(shu)，盡管能(neng)有(you)(you)效推斷土(tu)(tu)壤(rang)(rang)水(shui)(shui)力特(te)(te)(te)性(xing)，但需大(da)(da)量(liang)(liang)(liang)(liang)數(shu)據進(jin)行(xing)模(mo)型校準(zhun)。本文提(ti)出了(le)(le)一種新(xin)的(de)(de)實驗室方(fang)(fang)法，通過(guo)水(shui)(shui)分(fen)(fen)(fen)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)依(yi)賴(lai)的(de)(de)短波紅外（SWIR）土(tu)(tu)壤(rang)(rang)反射光譜直接(jie)估計SWRC，利用最近(jin)開發(fa)的(de)(de)前向(xiang)輻射傳輸模(mo)型，僅...
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