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Picarro | 沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)NH3源和匯研究
沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)是一種位于海洋與陸地交界處的生物多樣性豐富的獨特生態(tài)環(huán)境。它不僅具有重要的生態(tài)功能,在碳儲存、環(huán)境凈化和防風(fēng)護堤方面發(fā)揮著重要作用,還對人類社會活動有著極大的支持和調(diào)節(jié)作用。氨氣是大氣環(huán)境中含量豐富的堿性氣體,其在沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)中的作用不可忽視。但是,過量的氨氣輸入也給其帶來了一系列問題。沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)NH3源和匯研究背景介紹氨(NH3)是大氣中含量最多的堿性氣體。在氣溶膠形成中發(fā)揮重要作用,而氣溶膠會對人類健康產(chǎn)生不利影響,同時會降低能見度,改變地球輻射平衡,并通過大氣沉積促進活性氮(Nr)的全球再分配。農(nóng)業(yè)集約化是NH3的主要人為來源,導(dǎo)致進入生物圈的Nr增加一倍。NH3的其他來源包括工業(yè)過程、車輛排放及土壤和海洋的揮發(fā)。農(nóng)業(yè)和城市源通過大氣沉積過程直接或間接排放NH3,其會改變鹽沼的結(jié)構(gòu)和功能。此外,大氣沉積過程是NH3進入沿海水域的主要途徑, NH3沉積到敏感的生態(tài)系統(tǒng)(如鹽沼)可導(dǎo)致土壤酸化、富營養(yǎng)化和生物多樣性喪失等一系列負面影響。研究方法研究人員于2018年6月21日至7月20日在圣瓊斯保護區(qū)利用Picarro SI2103氨氣分析儀進行了NH3濃度連續(xù)和高時間分辨率測量,并計算NH3通量,結(jié)合其他測量指標(biāo)如:CO2、CH4、H2O、pH值、水位、電導(dǎo)率、鹽度、溶解氧、水中溶解無機氮等以加強對沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)NH3地氣交換過程的理解。結(jié) 論潮汐水位可能對沼澤NH3的排放有顯著影響。低潮時,更多的土壤暴露,可觀察到最大的通量。雖然預(yù)計在空氣溫度最高時NH3通量將達到峰值,但漲潮與太陽輻照度中午峰值同時發(fā)生,導(dǎo)致NH3通量減少。此外,結(jié)果還發(fā)現(xiàn)這片沿海濕地生態(tài)系統(tǒng)既可以作為NH3的匯,也可以作為NH3的源。
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ASD LabSpec 4 地物光譜儀在近地天體群中識別人造天體的應(yīng)用
在2020年9月,由美國夏威夷的Pan-STARRS1望遠鏡發(fā)現(xiàn)了一顆疑似地球的臨時衛(wèi)星,為地月系統(tǒng)帶來了一顆新的天體。起初,科學(xué)家們認(rèn)為它是一顆普通的阿波羅小行星,即軌道穿過地球的天體,并將其命名為2020SO。然而,模擬結(jié)果顯示,它將在10月變成一個繞地球公轉(zhuǎn)的小天體,成為一個迷你月球。隨后的觀察結(jié)果則讓天文學(xué)家更加困惑??茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn),這顆神秘的天體每年圍繞太陽公轉(zhuǎn)一周,其軌道偏心率與地球的公轉(zhuǎn)軌道非常相似。天體在太空中的運動非常復(fù)雜,小天體容易受到大天體引力的擾動,因此其運動規(guī)律也十分復(fù)雜。但是因為它們與地球的相似性,反而顯得更加神秘。不僅如此,2020SO的運行速度也比普通的小行星慢,這一點與其他小行星有顯著的不同。由于這些原因,科學(xué)家們開始重新思考2020SO的真實身份。2020 年 11 月至 2021 年 3 月 2020 SO 繞地球和太陽的軌道澳大利亞弗林德斯大學(xué)的太空考古學(xué)家Alice Gorman表示,通過它的運行速度可以推斷出其初始速度,從而推斷出它的來源。現(xiàn)有的速度太慢,這讓科學(xué)家們感到困惑。Gorman和她的同事還推測,2020SO可能是一塊從月球上掉下來的巖石。對于這樣的天體,速度慢一點是正常的。然而,實際觀測表明,2020SO比這類天體還要慢。在排除了其他可能性后,科學(xué)家們提出了一個最不可能但又唯一剩下的猜想:2020SO是一顆人造天體!根據(jù)其軌道的...
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Picarro | 沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)NH3源和匯研究
沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)是一種位于海洋與陸地交界處的生物多樣性豐富的獨特生態(tài)環(huán)境。它不僅具有重要的生態(tài)功能,在碳儲存、環(huán)境凈化和防風(fēng)護堤方面發(fā)揮著重要作用,還對人類社會活動有著極大的支持和調(diào)節(jié)作用。氨氣是大氣環(huán)境中含量豐富的堿性氣體,其在沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)中的作用不可忽視。但是,過量的氨氣輸入也給其帶來了一系列問題。沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)NH3源和匯研究背景介紹氨(NH3)是大氣中含量最多的堿性氣體。在氣溶膠形成中發(fā)揮重要作用,而氣溶膠會對人類健康產(chǎn)生不利影響,同時會降低能見度,改變地球輻射平衡,并通過大氣沉積促進活性氮(Nr)的全球再分配。農(nóng)業(yè)集約化是NH3的主要人為來源,導(dǎo)致進入生物圈的Nr增加一倍。NH3的其他來源包括工業(yè)過程、車輛排放及土壤和海洋的揮發(fā)。農(nóng)業(yè)和城市源通過大氣沉積過程直接或間接排放NH3,其會改變鹽沼的結(jié)構(gòu)和功能。此外,大氣沉積過程是NH3進入沿海水域的主要途徑, NH3沉積到敏感的生態(tài)系統(tǒng)(如鹽沼)可導(dǎo)致土壤酸化、富營養(yǎng)化和生物多樣性喪失等一系列負面影響。研究方法研究人員于2018年6月21日至7月20日在圣瓊斯保護區(qū)利用Picarro SI2103氨氣分析儀進行了NH3濃度連續(xù)和高時間分辨率測量,并計算NH3通量,結(jié)合其他測量指標(biāo)如:CO2、CH4、H2O、pH值、水位、電導(dǎo)率、鹽度、溶解氧、水中溶解無機氮等以加強對沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)NH3地氣交換過程的理解。結(jié) 論潮汐水位...
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Picarro | 棕色碳發(fā)色團光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)成分之間的聯(lián)系
棕色碳(BrC)是一類在近紫外和可見光區(qū)吸收光輻射的有機碳,不僅對大氣造成輻射強迫,更是對大氣光化學(xué)反應(yīng)速率有著重要作用。BrC不僅影響著大氣的輻射平衡和氣候變化,還直接關(guān)系到區(qū)域空氣質(zhì)量與公眾健康。本論深入探討了棕色碳發(fā)色團的光學(xué)性質(zhì)與化學(xué)成分之間的密切關(guān)聯(lián),為更準(zhǔn)確地評估其在環(huán)境系統(tǒng)中的行為和影響提供了科學(xué)依據(jù)。棕色碳發(fā)色團光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)成分之間的聯(lián)系背景介紹棕色碳(BrC)是大氣有機氣溶膠的重要組分,在紫外到近紅外波段具有較強的吸光能力,對全球氣候變化和大氣化學(xué)過程具有重要影響。BrC結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類眾多、來源廣泛。大量研究表明生物質(zhì)燃燒、煤燃燒、機動車尾氣、生物排放以及二次有機氣溶膠等是BrC的重要來源。芳香族揮發(fā)性有機化合物,如苯同系物和衍生物,也可能是BrC發(fā)色團的重要前體。但是,不同源排放的BrC進入大氣后,受到復(fù)雜的大氣化學(xué)過程,其光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)結(jié)構(gòu)會發(fā)生很大的變化。研究方法2018年冬季高污染期,在機動車影響區(qū)和生物質(zhì)燃燒影響區(qū)來調(diào)查BrC發(fā)色團的化學(xué)組分和光吸收性質(zhì)。利用Picarro SI2103氨氣分析儀測量NH3。將環(huán)境相對濕度、溫度、固相無機物和NH3作為輸入?yún)?shù),利用ISORROPIA II 熱動態(tài)模型計算氣溶膠液態(tài)水,進而計算其含量。結(jié) 論對苯二甲酸、硝基苯酚和硝基兒茶酚是BrC的主要組成物質(zhì),占識別的發(fā)色團濃度的50%以上。硝基苯酚和硝基兒茶酚對30...
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通過減少土壤物理性質(zhì)對光譜的耦合作用來提高高光譜遙感在估算土壤有機質(zhì)的時空可遷移性:以中國東北地區(qū)為例
摘要土壤有機質(zhì)(SOM)在全球碳循環(huán)中起著非常重要的作用,而高光譜遙感已被證明是一種快速估算SOM含量的有前景方法。然而,由于忽略了土壤物理性質(zhì)的光譜響應(yīng),SOM預(yù)測模型的準(zhǔn)確性和時空可遷移性較差。本研究旨在通過減少土壤物理性質(zhì)對光譜的耦合作用來提高SOM預(yù)測模型的時空可遷移性。基于衛(wèi)星高光譜圖像和土壤物理變量,包括土壤濕度(SM)、土壤表面粗糙度(均方根高度,RMSH)和土壤容重(SBW),建立了基于信息解混方法的土壤光譜校正模型。選取中國東北的兩個重要糧食產(chǎn)區(qū)作為研究區(qū)域,以驗證光譜校正模型和SOM含量預(yù)測模型的性能和可遷移性。結(jié)果表明,基于四階多項式和XG-Boost算法的土壤光譜校正具有優(yōu)異的準(zhǔn)確性和泛化能力,幾乎所有波段的殘余預(yù)測偏差(RPD)均超過1.4?;赬G-Boost校正光譜的SOM預(yù)測精度最 高,決定系數(shù)(R2)為0.76,均方根誤差(RMSE)為5.74 g/kg,RPD為1.68。遷移后模型的預(yù)測精度、R2值、RMSE和RPD分別為0.72、6.71 g/kg和1.53。與模型直接遷移預(yù)測相比,采用基于四階多項式和XG-Boost的土壤光譜校正模型,SOM預(yù)測結(jié)果的RMSE分別降低了57.90%和60.27%。 這種性能比較凸顯了在區(qū)域尺度 SOM 預(yù)測中考慮土壤物理特性的優(yōu)勢。Figure 1. Framework of the proposed SOM...
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Picarro | 北京城區(qū)NH3排放源-機動車尾氣
北京,這座擁有千年歷史的城市,見證了無數(shù)歷史的變遷和現(xiàn)代文明的飛躍。然而,隨之而來的是空氣質(zhì)量問題,尤其是由機動車尾氣排放引發(fā)的大氣污染。據(jù)相關(guān)研究顯示,機動車尾氣中含有大量的有害物質(zhì),包括一氧化碳、氮氧化物、揮發(fā)性有機化合物以及細顆粒物等,這些污染物不僅對人體健康構(gòu)成威脅,還會導(dǎo)致城市霧霾的形成,影響城市的視覺美感和居民的生活質(zhì)量。在眾多污染物中,氨氣作為一種典型的堿性氣體,其來源多樣,包括農(nóng)業(yè)活動、工業(yè)生產(chǎn)、生活垃圾處理等。在北京市城區(qū)車輛排放是否是氨氣的主要來源?據(jù)此,來自中國科學(xué)院大氣物理研究所的研究團隊進行了相關(guān)研究。北京城區(qū)NH3排放源-機動車尾氣背景介紹氨氣是大氣中重要的堿性氣體,在中和酸性氣體,形成二次氣溶膠方面發(fā)揮著重要作用。NH3在大氣中滯留時間短,因此NH3濃度日變化顯著。一般特征為在早上大約07:00~10:00,NH3濃度到達峰值。然而以前的研究局限于單一季節(jié),無法闡明該現(xiàn)象對于所有季節(jié)是否是普遍特征。且尚不清楚車輛排放是否是城市NH3主要源。研究方法來自中國科學(xué)院大氣物理研究所的研究團隊利用Picarro G2103氨氣分析儀在中科院大氣物理所一棟建筑物屋頂進行了NH3濃度年在線觀測并通過離線方式在冬天以小時尺度測量了NH4+及δ15N。旨在表征NH3日動態(tài)變化并識別NH3的城市源。結(jié) 論北京市城區(qū)早晨NH3峰值的發(fā)生是一種普遍特征,平均發(fā)生頻率為73....
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稻田中浮萍(Lemna minor L.)生長對水稻產(chǎn)量及其潛在原因的影響
菱透浮萍綠錦池,夏鶯千囀弄薔薇透過浮萍,詩人的眼里看到的是其和水中菱葉相映成趣的景象,是夏日池塘的勃勃生機。而在科研學(xué)者的眼中,看到的是天南星目浮萍科的水生植物,是潛藏在水稻種植中的雙刃劍。營養(yǎng)物質(zhì)的爭奪?自然光照的遮擋?生存空間的占據(jù)?在一片生機之下,浮萍和水稻之間塑造著另一番景象..由于氣候變暖/或灌溉水富營養(yǎng)化的影響,稻田中的浮萍(DGP)大幅增加。本研究考慮到生態(tài)因素、光合能力、光譜變化和植物生長等因素,對三個代表性水稻品種進行了田間試驗,以確定DGP對水稻產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明,DGP顯著降低pH值0.6,日水溫降低0.6℃,水稻抽穗期提前1.6天,并平均增加了葉片的SPAD和光合速率分別為10.8%和14.4%。DGP還顯著提高了RARSc、MTCI、GCI、NDVI705、CI、CIrededge、mND705、SR705、GM等多種植被指數(shù)的數(shù)值,并且水稻冠層反射光譜的一階導(dǎo)數(shù)曲線在DGP處理后呈現(xiàn)出“紅移”現(xiàn)象。上述因素的改變可導(dǎo)致株高平均增加4.7%,干物質(zhì)重量平均增加15.0%,每平方米穗數(shù)平均增加10.6%,千粒重平均增加2.3%,最終籽粒產(chǎn)量增加10.2%。 DGP誘導(dǎo)的籽粒增產(chǎn)可以通過降低稻田水的pH值和溫度來實現(xiàn),從而提高SPAD值和葉片的光合作用,刺激水稻植株生長。這些成果可以通過水稻和浮萍之間的生物協(xié)同作用,為未來農(nóng)業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供有價值的理...
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Picarro | 中國城市潛在NH3排放源-化糞池
在城市污水處理與農(nóng)村生活廢棄物管理中,化糞池作為一種常見的糞便處理設(shè)施,承擔(dān)著重要角色。然而,化糞池在分解過程中會產(chǎn)生包括氨氣在內(nèi)的惡臭氣體,這些氣體不僅對周圍環(huán)境造成異味污染,還可能對人體健康構(gòu)成威脅。以下論文中,來自上海市環(huán)境科學(xué)研究院的研究團進行了化糞池的相關(guān)研究,以降低化糞池氨氣排放對環(huán)境的負面影響,促進生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展,為相關(guān)領(lǐng)域的政策制定和技術(shù)改進提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。中國城市潛在NH3排放源-化糞池背景介紹在中國高度污染的城市大氣中,大氣新粒子形成可能是由于硫酸和胺的成核機制,而目前尚不清楚為什么中國的城市大氣中富含胺。在城市中,盡管抽水馬桶的普及率接近100%,但人類排泄物大多儲存在建筑物下面的化糞池中,而不是直接運往污水處理廠?;S池中大量NH3是微生物分解的產(chǎn)物,可以通過連接屋頂?shù)乃芰瞎茚尫诺酱髿庵?。鑒于胺與氨是共同排放的,有理由認(rèn)為人類排泄物也可能是中國城市中胺的重要來源。除了解氨排放特性外,基于氨和胺同時測量來制定準(zhǔn)確的氨排放清單是必要的。研究方法來自上海市環(huán)境科學(xué)研究院的研究團隊于2020年7月6日至30日在上海市環(huán)境科學(xué)研究院的化糞池及室外環(huán)境中利用Picarro G2103氨氣分析儀以1HZ高時間分辨率進行了NH3在線測量,同時測量了各種胺組分。結(jié) 論在人類活動的驅(qū)動下,持續(xù)觀測到強烈的C2-和C3-胺排放脈沖,其中(C3H7N)以前很少測量到,...
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R語言(“REddyProc”包)對渦動小時通量數(shù)據(jù)處理的方法介紹
目錄1. 后處理方法介紹1.1 Ustar閾值判斷(主要針對夜間NEE)1.2 數(shù)據(jù)插補1.2.1 查表法插補(LUT法)1.2.2 平均日變化曲線法(MDC法)1.2.3 樣本邊緣分布采樣法(MDS法)1.3 數(shù)據(jù)拆分2. REddyProc包處理數(shù)據(jù)格式介紹2.1 輸入需要處理數(shù)據(jù)的格式2.2 輸出處理完畢數(shù)據(jù)的格式3. REddyProc包的R代碼介紹3.1 準(zhǔn)備—R程序包安裝、運行、目標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入和調(diào)整3.2 數(shù)據(jù)后處理3.2.1 Ustar閾值計算3.2.2 數(shù)據(jù)插補3.2.3 NEE拆分插補3.2.4整合處理結(jié)果并輸出數(shù)據(jù)渦動通量數(shù)據(jù)處理分為在線處理(online-processing)和后處理(post-processing)。其中在線處理針對高頻通量數(shù)據(jù)(e.g.10Hz data)通過一系列標(biāo)準(zhǔn)方法進行計算,最后得到帶有質(zhì)量評價的低頻通量數(shù)據(jù)(e.g.half-hour data),后處理主要包括Ustar閾值估計、數(shù)據(jù)插補和碳通量(NEE)拆分(植被總生產(chǎn)力GPP和呼吸消耗Re)及其結(jié)果的可視化表達。當(dāng)夜間大氣湍流運動較弱時,摩擦風(fēng)速u?降低,渦動相關(guān)系統(tǒng)測量碳通量NEE時會出現(xiàn)低估的現(xiàn)象,數(shù)據(jù)漂移值增多。通常需要判斷出u?閾值,剔除這些低于u?閾值的NEE;對缺失的數(shù)據(jù)進行插補,有利于得到完整的時間序列并得到更長時間尺度(月或年)下的均值;NEE通過主流的模型方...
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渦動相關(guān)觀測與數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)知識系列之一:通量塔的選址與建塔的基本原則
近年來,采用渦動相關(guān)(eddy-covariance,EC)方法測量溫室氣體通量的站點數(shù)量在迅速增加,但是要在科學(xué)目的、工程標(biāo)準(zhǔn)、安裝運行成本和實用性之間做出平衡,尋找到最佳的解決方法,仍是一個具有挑戰(zhàn)的工作。從觀測結(jié)果準(zhǔn)確性和精確度來說,選址、建塔等站點設(shè)計的環(huán)節(jié)是重中之重。1、位置選擇站點選址的基本原則是,該站點能夠盡量觀測到全部的研究對象,這涉及到兩個問題,一個是方向,一個是架設(shè)高度。首先是確定觀測區(qū)域近幾年的主風(fēng)向,可以參考近幾年的氣象數(shù)據(jù)。由于中國大部分地區(qū)是季風(fēng)氣候,一般在春夏和秋冬會有兩個主風(fēng)向,這時候要考慮通量儀器的架設(shè)方向,實驗觀測的主要周期等。如果儀器架設(shè)方向可以隨主風(fēng)向的改變方便調(diào)整,或者實驗周期是明確區(qū)分了春夏或者秋冬,那么在選址時可以選在觀測對象的下風(fēng)向,這樣可以盡可能多的觀測到目標(biāo)對象;如果不能改變通量儀器的架設(shè)方向,且是長期定位觀測,那盡量將觀測地點選址在觀測對象的中央位置,或者沿主風(fēng)向的中點位置,這樣可以盡可能的在不改變儀器方向和位置的前提下,觀測到盡可能多的研究對象。確定架設(shè)高度要滿足通量儀器的基本觀測條件, 即滿足湍流運動的充分交換。一般的架設(shè)高度是下墊面冠層高度的1.5到2倍(具體確定觀測高度的經(jīng)驗法則見圖 1);在相對平坦和均勻的下墊面條件下,觀測距離大約是觀測有效高度的100倍(風(fēng)浪區(qū)原理),具體范圍需要根據(jù)footprint源區(qū)計算,隨著...
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LI-2100 | 大興安嶺南部白樺的水分利用規(guī)律及其對干旱環(huán)境的適應(yīng)性
大興安嶺地處中國東北,這里的氣候寒冷干燥,冬季漫長而嚴(yán)寒,夏季則短暫而涼爽,適宜白樺的生長。亭亭白樺,悠悠碧空,微微南來風(fēng)。春天,是大興安嶺的白樺樹復(fù)蘇的季節(jié)。雪融水潤,大地回春,在這神秘而美麗的土地上,白樺樹以其獨特的水分利用能力,展現(xiàn)出了大自然魅力。大興安嶺南部白樺的水分利用規(guī)律及其對干旱環(huán)境的適應(yīng)性本研究旨在考察大興安嶺南部天然次生林中主要植物白樺(Betula platyphylla)的水分利用模式。該調(diào)查利用氧穩(wěn)定同位素技術(shù),時間跨度涵蓋2019年7月至2020年9月。東北地區(qū)研究區(qū)的位置及其森林分布(綠色)?!捌渌笔侵噶值兀ɑ疑┮酝獾耐恋乩妙愋?。在兩年的時間里,在純白樺林內(nèi)建立的 30 m × 30 m 的樣地內(nèi)進行了季節(jié)性田間試驗。作者選擇了五棵健康的白樺木,其高度和胸徑接近研究區(qū)域的平均值。樣地土壤剖面較淺(厚度約為 40-70 厘米)土壤采樣在每月中旬無雨的日子或降雨后的幾天進行。每月系統(tǒng)采集10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、60 cm深度的樹木木質(zhì)部水和土壤水樣本,進行穩(wěn)定同位素分析。成熟植物體內(nèi)水的同位素組成可以反映植物水分來源的同位素組成。2019年和2020年(5月至10月)在樣樹上取樣,每棵樣樹取樣3個重復(fù)。使用手動螺旋鉆獲取土壤水樣,并用封口膜密封在玻璃容器中,用于隨后的同位素分析。為了減輕蒸發(fā)對同位素含量的影響,所有土壤...
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