在对逐日气象资料进行纬向谐波分析的基础上,对比和讨论了2007/2008年冬季强极涡期间和2008/2009冬季弱极涡期间平流层和对流层不同波数的行星波的变化特征,特别关注强极涡或弱极涡发生之后,500 h Pa沿60°N和30°N行星波1波和2波振幅和位相的差异,以及相应的500 h Pa位势场的差异,进而讨论为什么不同的平流层极涡异常会对东亚有不同的影响,特别讨论为什么同一种极涡异常,对我国南北方近地面气温的影响会不同。结果表明:平流层极涡发生异常时,平流层行星波活动有明显的异常。随着极涡异常的下传,对流层行星波的振幅和位相也有明显的变化,而且,对于不同的纬度带,其变化又有不同,表现为:2008年1月强极涡发生之后,500 h Pa行星波1波和2波的扰动都向南伸,而2009年1月的弱极涡(SSW)期间和之后,1波和2波的扰动都偏北;在对流层,强极涡和弱极涡发生之后不但行星波1波和2波的振幅有所差异,其位相也有明显的不同。特别是,其位相的差异还随纬度而变化。就同一年(或者说对于同是强极涡或者同是弱极涡)而言,无论是1波还是2波,在60°N和30°N附近的扰动相比,几乎反位相。这样就使得它们的500 h Pa位势场也有明显不同:在东半球,主要表现为乌拉尔高压和东亚大槽的强度和位置不同。2008年1月强极涡发生之后,乌拉尔高压和东亚大槽东移,不利于冷空气向欧亚大陆北部(包括我国北方)的输送,使这些地区的温度偏高;而2009年1月弱极涡之后,东亚大槽西退,利于冷空气向欧亚大陆北部输送,导致这些地区较冷。对于同一种极涡异常(如2008强极涡或者2009弱极涡)由于南方和北方行星波扰动的位相不同,对南方和北方冷暖空气的输送也就不一样。所以同一种极涡异常对(我国)南北地区的温度影响是不同的。
大气中挥发性有机物(VOCs)能参与光化学反应,导致臭氧和气溶胶等二次污染物的产生,实时精准地监测VOCs对于大气污染成因研究具有重要意义。在质子转移反应质谱(PTR-MS)研究基础上,本工作研制一套用于大气VOCs实时在线监测的双极性质子转移反应质谱仪(Dipolar proton transfer reaction mass spectrometer,DP-PTR-MS)。相比单一反应离子H_3O^+的常规PTR-MS,DP-PTR-MS中有正负3种反应离子(H_3O^+、OH^-、(CH_3)_2COH^+),可根据实际检测需要选择切换,提高定性能力,并有效扩展检测范围。其中,H_3O^+反应离子用于检测质子亲和势大于H_2O的VOCs;OH^-反应离子可与H_3O^+反应离子配合识别VOCs,还可用于检测CO_2等无机物;(CH_3)_2COH^+反应离子可在排除干扰的情况下准确检测NH_3。利用6种标准气体测定DP-PTR-MS检出限和灵敏度,结果表明,DP-PTR-MS对甲苯的检出限为7×10^(-12)(V/V),对氨气的灵敏度为126.0 cps/10^(-9)(V/V)。利用DP-PTR-MS对合肥市区大气VOCs开展连续78h实时在线监测验证实验,结果表明,DP-PTR-MS可对大气中10^(-12)(V/V)量级VOCs进行长期实时在线监测,可作为大气污染成因研究和痕量VOCs排放监测的重要工具。
