准确监测蓝藻水华是湖泊富营养化研究的基础, 可为水环境部门的管理和决策提供依据。以淀山湖为研究对象, 利用Sentinel-2/MSI、Landsat-8/OLI两种影像数据, 并通过改进的浮游藻类指数(Floating Algae Index, FAI)监测了2019~2021年共21幅淀山湖区域影像的水华情况, 然后在此基础上分析了淀山湖富营养化的分布规律。结果表明: (1)淀山湖连续三年都有蓝藻水华出现, 存在富营养化情况; (2)每年的6~9月份是蓝藻水华的高发期, 湖体富营养化发生的面积较大、频率较高, 2020年9月和2021年8月爆发水华面积超过20 km2; (3)水华爆发速度较快, 持续时间较短。

人为活动排放的以 CO 2 和 CH 4 为主的大量温室气体是造成全球增温的主要因素。由于地面观测站点稀少, 卫星遥感为监测 CO 2 和 CH 4 的时空分布及变化趋势提供了新的技术手段。本文验证了 GOSAT、OCO-2 卫星的大气 CO 2 和 CH 4 柱浓度遥感产品 XCO 2 和 XCH 4 的精度, 并分析了我国 XCO 2 和 XCH 4 的时空分布和变化趋势, 主要结论如下: (1) 在所用 XCO 2 遥感产品中, OCO-2_ACOS 与地面观测的相关性最高 (达 0.93); 而 XCH 4 产品中 GOSAT_OCPR 的相关性最高 (达 0.78)。(2) 在研究的时间跨度内, XCO 2 浓度呈逐年上升趋势, 如我国 OCO-2 XCO 2 年均浓度由 2014 年的 396.92 × 10 －6 增长到 2021 年的 414.72 × 10 －6 ; CO 2 浓度高值主要分布在城市和工业集中的中国东部地区, 西北地区塔克拉玛干沙漠的高值与气溶胶散射影响有关; 同时, 受人为源和自然源的季节变化影响, XCO 2 具有冬春高、夏秋低的时间特征。(3) XCH 4 浓度同样呈逐年上升趋势, 但与 XCO 2 不同, XCH 4 浓度高值主要分布在天然气和煤炭开采集中的四川东部、重庆西部、陕西与山西的中部地区, 以及工业集中的华北地区,季浓度呈现夏秋高、春冬低的特征。(4) 2020 年 XCO 2 高值区发生偏移; 相对于 2020 年, 2021 年 CO 2 增速有所回升, 但增幅相对于 2019 年之前仍有所减小。

为详细了解京西生态涵养区日照情况, 利用北京市门头沟、斋堂两个国家气象站 1975-2019 年逐日总云量、低云量、降水日数、相对湿度、日照时数等资料, 采用气候倾向率、Mann-Kendall 检验等方法分析了京西生态涵养区日照时数时空变化特征及其与各气象要素之间的相关性。结果表明: 在 1975-2019 年间, 京西生态涵养区年、月、日日照时数均呈西部山区多、东南平原少的特征, 且两站日日照时数呈显著相关性, 约 80% 的差值在-2～2 h 范围。其中月均日照时数峰值出现在 4-5 月, 谷值出现在 11-12月, 6 月、9-10 月减少趋势最明显; 四季日照时数分布较均匀, 但呈春季多、冬季少的特征; 2002-2010 年年日照时数连续低于均值, 东南平原区减少趋势[-51.6 h·(10a)-1] 大于西部山区[-39.5 h·(10a)-1]。年、四季日照时数异常偏少情况主要出现在 2000 年以后, 接近异常偏多年份在 20 世纪 80-90 年代较集中。1982-1990 年日照时数明显增加, 1991 年发生明显减少突变, 1991-2019 年日照时数明显减少。综合分析表明该地区的日照时数与总云量、低云量、日平均湿度、日降水量呈负相关, 与日分钟风速、能见度呈正相关, 该结论对首都京西生态涵养区建设和气候评价具有重要参考价值。

利用 OMI 每日 L3 级 O3 柱总量数据对中国区域 2005-2020 年间臭氧柱总量变化趋势开展研究, 构建了相关数据库, 并基于数据筛选和数据挖掘分析了该期间中国区域臭氧柱总量与纬度和经度的相关性。结果表明, 在 2005-2020 年间, 中国区域上空的臭氧柱总量随纬度增大而增大, 而其与经度的关系受纬度值影响。当纬度大于特定阈值时, 臭氧柱总量随经度增大而增大; 而当纬度小于该值时, 臭氧柱总量由西向东基本保持稳定。研究结果对于揭示中国区域臭氧柱总量变化规律、进一步分析全球臭氧变化趋势具有重要意义。

通过对长三角城市群 2018 年臭氧和气象数据的监测与分析, 研究了该区域臭氧时空分布特征及其与气象要素的相关性。研究结果发现: (1) 长三角区域臭氧污染呈现春夏高、秋冬低的季节变化特征, 内陆城市臭氧污染较沿海城市严重; (2)长三角区域内陆城市超标污染主要发生在夏季, 而沿海城市主要集中在春季, 且内陆城市臭氧超标天数较沿海城市高; (3) 臭氧日变化与能见度、风速、温度呈正相关, 与相对湿度呈负相关; 且当温度 > 20°c, 相对湿度在 20%～60% 之间, 风速达到 1.2～3.6 m·s－1 时, 易发生高浓度臭氧污染情况。该研究成果对长三角区域臭氧联防联控具有指导意义。

本文采用CO₂激光器作为加热源，研究固体燃料（煤和桉树）颗粒在氩气气氛下的快速热解过程。将激光诱导击穿光谱（LIBS）技术应用于热解产物（包括C、H、O、CN和C₂）的时空分布特性研究。实验结果表明，煤和桉树的热解过程均呈现两个阶段，即脱水脱吸附阶段和大分子分解阶段。在脱水脱吸附阶段，桉树热解析出的含碳氮组分明显多于煤；在大分子分解阶段，桉树各元素析出的峰值时间明显晚于煤，同时桉树析出的挥发分组分中H和O占比更大，而煤析出的挥发分组分中CN和C₂占比更大。从残余能量和H光谱强度值与C光谱强度值的比值可以看出，两者的变化规律呈现较好的一致性，证明焦油等大分子组分分布更靠近燃料表面，小分子气体组分的浓度随着高度的增加而增大。

利用合肥市 10 个国控站点 2019 年臭氧 (O3) 浓度数据, 采用数理统计和回归分析方法研究 O3 时空分布特征及气象因子的影响。结果表明: (1) O3小时及月均浓度均呈单峰型, 6 月份达到峰值; (2) 董铺水库和高新区站点 O3 对污染天气的贡献率相对较高, 贡献率均超过 10%; (3) 2019 年超标时次较多的站点为董铺水库和高新区, 且出现在夏季; (4) 温度、相对湿度和太阳总辐射与 O3 浓度呈正相关, 温度在 30～35°C、 相对湿度在 40%～50% 和太阳总辐射在 800～1000 W·m－2 时 O3 浓度达到最高值; 风速在 4～4.5 m·s－1 时外源输送较强烈, O3 浓度较高; 降水对 O3 前体物有清除作用, O3 浓度越高, 降水的清除作用越明显。

气溶胶光学厚度（AOD）是表征气溶胶含量及大气污染程度的关键因素。利用CALIPSO卫星level 2气溶胶廓线产品，分析2009年至2018年全球范围典型区域内AOD的时空变化特征及其变化趋势。结果表明：全球范围的AOD表现出一定的时空差异性。在空间尺度上，AOD高值中心主要分布在印度、沙特阿拉伯等地区；在时间尺度上，也存在明显的季节差异性。印度、沙特阿拉伯及中国北方等典型地区在MAM和DJF时期达到AOD峰值，巴西则在JJA时期达到AOD峰值。每个典型地区也存在显著的AOD趋势差异，印度地区AOD上升趋势最强。