受污染的云滴内NOx光化通量的计算

依靠云滴的射线光学模型,针对具有吸收的耗散介质,可得到形式完整的电磁波反射系数公式,并且可求得具有几何意义的实际折射角。文中重点讨论了云滴中污染内含物及其不同的内混合方式对光化通量增强因子的影响。结果表明:云滴的存在都能增强光子的光化通量,仅当吸收系数非常大时,云滴内光化通量才会减小;无论哪一种内混合方式,受污染的云滴内光化通量增强基本上稍大于先前的估计值;光化通量增强因子一般都在1.2～1.62之间,即光化通量增加了20%～62%;吸收系数为零时,增强因子与云滴半径无关;增强因子随云滴半径和吸收系数的增大而减小。当云滴半径接近1μm时,吸收系数的影响迅速减小。     

基于TUV模式的银川光化辐射通量特征及其影响因子

利用TUV模式计算分析了银川光化辐射通量变化特征,探讨了云、气溶胶、臭氧柱浓度、NO_(2)柱浓度等因子对银川光化辐射通量的影响。结果表明:2019年7—9月银川月平均光化辐射通量分别为6.5E+16光子数·cm^(-2)·s^(-1)、5.6E+16光子数·cm^(-2)·s^(-1)和4.7E+16光子数·cm^(-2)·s^(-1),日最大值出现在13:00;波长小于325 nm时,光化辐射通量随波长增加缓慢上升,波长在325—480 nm之间时,光化辐射通量迅速升高,波长大于480 nm时,光化辐射通量随波长增加变化较小,此特征在中午前后较早晚表现更明显;云光学厚度和气溶胶光学厚度对光化辐射通量的衰减作用具有明显的“U”型日变化特征,比较而言,气溶胶光学厚度对光化辐射通量衰减作用的“U”型波形更为宽广;光化辐射通量衰减率对较低的云光学厚度的变化更敏感;光化辐射通量随气溶胶光学厚度增加而减小的变率要比随云光学厚度增加而减小的变率小;光化辐射通量对单次散射反照比大于0.6的强散射性气溶胶的变化更敏感,且气溶胶光学厚度越大,此特性整体表现越明显;波长指数对光化辐射通量的影响相对较小。     

海洋层积云中的云滴谱宽度及其影响因子

云滴谱宽度对模式中云的光学厚度的参数化、气溶胶间接效应的评估以及降水形成过程的研究至关重要。本文利用美国POST（Physics of Stratocumulus Top）项目2008年7月19日的飞机观测资料，分析了微物理量和云滴谱的垂直分布及微物理过程。结果表明，该云系云滴谱宽度在云底附近较大，这是由低层核化过程导致的；中层凝结增长过程使得云滴谱宽度随高度增加逐渐减小；云顶附近夹卷混合过程导致云滴谱宽度增大。绝热云中垂直速度的增大会促进云凝结核的活化使云滴数浓度增大，促进凝结增长使云滴尺度增大、云滴谱宽度减小，云滴谱宽度与云滴数浓度、云滴尺度呈现负相关关系；云洞中受夹卷混合过程影响，垂直速度减小，云滴蒸发，云滴数浓度和云滴尺度减小、云滴谱宽度增大，且该效应随绝热程度减小而增强。建议云滴谱宽度的参数化将垂直速度、云滴数浓度、云滴尺度和绝热程度等考虑在内。     

不可溶性气溶胶对边界层暖云滴谱离散度影响的模拟研究

基于一维分档MISTRA边界层云模式,模拟研究了内部混有不可溶核的硫酸铵气溶胶对边界层暖云微物理特征的影响。结果表明：边界层内湍流动能通量是影响暖云发展的重要因素。云中液态水含量、过饱和度以及云滴谱离散度均随云中的高度增加而增大。云滴谱标准差是影响云滴谱离散度变化的主要因子。在暖云发展阶段,不可溶性核会增加云中过饱和度,进而导致云滴谱分别向大尺度和小尺度端拓宽,云滴谱标准差增大,云滴谱离散度随时间增加而增大的程度增强;在暖云减弱阶段,不可溶核会造成云中大尺度端云滴数浓度减少,云滴谱变窄,标准差变小,云滴谱离散度逐渐减小的特征减弱。     

夹卷混合过程及其影响因子对云内过饱和度的影响

云内过饱和度是影响云宏微观物理特性的关键之一。利用显式混合气泡模式,首先研究了云滴周围过饱和度在夹卷混合过程中的演变特征,结果表明:过饱和度先因干空气作用减小,后因云滴蒸发作用增大,直到气块恢复饱和。随后分析了不同的热力、动力和微物理因子对过饱和度的减小幅度和饱和恢复快慢程度的影响。敏感性试验表明:减幅小、恢复快的因子是较大的卷入空气相对湿度和初始云滴数浓度;相对湿度越大,夹卷的影响越小;数浓度越大,云滴尺度越小,蒸发越快,对湿度的补充越强。减幅大、恢复慢的因子是较大的卷入空气比例;卷入空气越多,蒸发量越大。减幅大、恢复快的因子是较大的湍流动能耗散率;混合过程越快,云滴蒸发越快。研究结果有助于提升对夹卷混合过程和暖云降水理论的理解。     

黄山地区春夏季气溶胶离子组分及其对云微物理特征的影响

利用2009年5-8月在华东地区高山——黄山顶取得的气溶胶和云微物理参数观测资料以及同期气溶胶离子成分数据,结合多种化学组分气溶胶绝热气块分档云模式,研究了黄山地区多化学组分气溶胶对云凝结核和云微物理特征的影响.气团轨迹和气溶胶离子成分的分析结果表明,3种气团影响着黄山地区气溶胶的化学组分,即北方大陆气团气溶胶富含CaCO3,局地污染气团气溶胶以可水溶性无机盐((NH4)2SO4、NH4 NO3)为主,而变性混合海洋性气团气溶胶中NaCl较多.数值模拟结果显示,在气溶胶谱一定时,不同天气形势下黄山气溶胶的化学组分的差异会对云微物理特征产生不同的影响.同一上升速度下实际多组分气溶胶模拟的云滴数浓度大于纯硫酸铵,主要体现在云滴谱第1个峰值3.3 μm之前;气块上升速度低于0.7 m/s时,含有较多不可水溶物质的混合气溶胶对云滴数浓度的影响较大;上升速度大于0.7 m/s时,气块中可凝结水增多,海盐对云滴数浓度增加的效果更显著.多组分气溶胶模拟云滴谱较纯硫酸铵窄,其中,北方气团方案造成云滴谱变窄的程度高于混合气团方案;而模拟的云滴数目增多,造成云滴有效半径减小,云光学厚度和反照率增加,将会对暖云降水及辐射效应产生不同的影响.     

云的降水

雨、雪、霰、雹等各种降水物一般都是在云内形成增长后落到地面的。云本身是大量云滴或冰晶的集合体。它们同降水物一样都是液态或固态的水。但是云滴和冰晶十分微小,典型的云滴半径为10微米,落速为1厘米/秒。它们随着云中气流运动,很难落出云体。即使落出云体也会在很短的时间和距离内蒸发完毕。典型的雨滴半径为1毫米,落速为6米/秒。两者相比,雨滴比云滴的半径大了100倍,质量大了100,000倍,落速大了600倍。从上一讲的图1上,可形象地看到凝结核、云滴、大云滴、毛毛雨和雨滴的大小差别是何等的巨大!从云的微物理学来说,云和降水的差别主要就是粒子的大小。习惯上以半径100微米为界来区别云滴和雨滴(这相当于毛毛雨滴);以半径150微米为界来区分冰晶和雪晶。 云滴的产生和长大主要依靠凝结过程。凝结增长     

大陆性浓积云云滴谱离散度影响因子的飞机观测研究

利用2020年7月30日山西省人工增雨防雷技术中心在山西省忻州地区开展的大陆性浓积云飞机探测资料，分析了积云微物理参量、云滴谱离散度随时间和高度的变化以及云滴谱离散度的影响因子。结果表明，该大陆性浓积云云滴谱离散度随高度的增加先递增后递减，但变化范围较小。云滴谱离散度随数浓度、含水量增大而逐渐收敛，呈弱正相关关系；离散度与体积平均半径的相关性随体积平均半径的增大由正转负，与垂直速度呈现正相关关系。云中碰并过程对云滴谱离散度及其影响因子影响较大，建议未来云滴谱离散度的参数化增加对碰并过程的考虑。     

计算非均一大气条件下太阳辐射通量的一个简单而又精确的模式

发展了一个计算非均一大气条件下太阳辐射通量的一个简单而又精确的模式，其中包括关于大气球反射率与透过率的一个参数化表达式，并引入加权一次散射反照率和加权不对称因子，用于拟合非均一大气条件下计算辐射通量的四个经验订正因子。对清洁和浑浊的两类大气，都具有120060组的辐射通量模拟试验，以检验本模式的精度。这些模拟试验覆盖0－50的云光学厚度、0－0．8地表反射率、Junge和对数正态的气溶胶谱分布、－0．05气溶胶折射率虚部。在均一大气条件下，由本模式计算的120060组向上通量的标准差对清洁和浑浊两类大气分别为1．08％和1．04％；而向下通量的标准差分别为4.12%和3．31％。在非均一大气条件下，由本模式计算的向上通量的标准差对清洁和浑浊两类大气分别为3．01％和3．48％；而向下通量的标准差分别为4．54％和4．89％，其精度远优于均一假设下的计算结果。     

低温、干旱胁迫对抽雄期玉米叶片光化效率和光合作用速率的影响

在人工模拟低温、干旱条件下，测定了抽雄期玉米叶片荧光参数（Fo、Fm、Fv／Fm）及光合作用速率。其结果表明：低温、干旱均使光化效率（Fv／Fm）、光合作用速率下降，光化效率与温度的关系：Y=0．002X^2-0．0055X＋0．8032（式中Y为光化效率，X为温度）。低温使光合作用速率下降，温度由25℃降到15℃，光合速率可下降27．8％。土壤湿度由处理5降到处理1，在不同温度下光化效率可降低1％～8％；光合作用速率最大减幅达80％左右。低温、干旱并发对光化效率和光合作用速率的负效应加大，光化效率降幅增大2．5倍，光合作用速率增大15％左右。光化效率与光合作用速率两者呈显著正相关。