地外物质研究的新进展

人类对地外物质的研究手段,一种是大气外观测,即通过各种空间探测器及空间实验室对太阳系各天体进行观测,或着陆就地探测;另一途径是地面观测和实验室研究。地面实验室研究,主要通过两种途径获得地外物质样品,一是人工方法,如登月取样、火箭穿透和高空气球与飞机收集宇宙尘埃,再返回地面;或地外物质通过自然过程降落在地表,如陨石的收集,海底沉积物、极地冰层和古老地层中搜集宇宙尘。我国已收集到81次陨石,在沿海沉积     

中国大气臭氧探空仪的研制和应用

地球大气中的臭氧一直是全球气候和环境变化研究中的重要内容。大气臭氧探空系统是当前直接获得地球大气臭氧垂直结构资料的直接探测系统，同时也是为卫星臭氧探测和激光雷达臭氧探测等提供对比和定标的有力手段。中国大气臭氧探空仪的研制工作起步较晚且进展缓慢，这在一定程度上妨碍了中国大气臭氧高空探测业务化的进程。首次报道了中国大气臭氧高空探测业务化进展状况，重点报告中国自行研制的大气臭氧探空仪的结构和技术性能指标，讨论了中国大气臭氧探空仪主要技术性能指标与芬兰Vaisala臭氧探空仪的比对结果，并给出该系统在北京、南极等地区应用施放中所得到的部分探测结果。同时对中国大气臭氧高空探测业务化方面的近期任务提出了建议。     

院研究机构开放实验室及出版物介绍

中国科学院大气物理研究所 大气物理研究所的前身是解放前的中央研究院气象研究所。1950年与其它所合并组成“中国科学院地球物理研究所”,1964年4月正式建所定名为“中国科学院大气物理研究所”,该所现有职工480余人,其中高研29人,中级科研人员180人。没有14个研究室即:大气大洋环流和地球,长期天气过程和预报,气候、暴雨、强对流和热带大气,云物物理微波,大气遥感和雷达气象,大气化学和大气辐射,激光大气遥感,高空气球探测,大气扩散和污染,大气湍流,大气边介物理等。此外还有新技术开发室,香河大气物理综合观测试验站,计算机室,编辑室和     

大气气溶胶密度观测研究进展

大气气溶胶的气候效应、环境效应、健康效应均与其物理化学性质密切相关,其中,密度是大气气溶胶重要的物理性质之一。密度影响着粒子的输送过程和在人体肺部的沉积过程。密度可以分别将电迁移率粒径和空气动力学粒径,数浓度和质量浓度联系起来。密度的变化可为气溶胶的形成和老化过程提供信息,细粒子分粒径的密度还可为大气过程和化学组分的演化提供参考依据。因此,研究大气气溶胶密度对了解气溶胶化学组分,评估气溶胶形成过程以及探究气溶胶在人体内的沉积效率具有重要的意义。由于国内在该领域研究总体较少,对大气气溶胶密度的定义、研究方法、国内外研究进展以及影响因素和变化特征等进行较为系统的总结,对未来开展大气气溶胶密度的观测和研究十分必要。     

1961-2005年新疆地区夏季气温的时空变化特征及其与大气环流的关系

利用1961—2005年新疆地区最为齐全的整编台站观测资料集,分析了新疆地区夏季气温的时空变化特征,并探讨了引起这种时空变化的大气环流因子.结果表明:新疆地区的夏季气温首先表现出整体一致性的变化,在过去的45a中全疆气温持续上升,这与全球变暖的大背景相一致.影响新疆全疆夏季气温变化的主要大气环流因子为贝加尔湖附近高压脊的异常,当其偏强时,新疆地区夏季气温偏高,反之则偏低.新疆地区夏季气温第二类变化模态为南、北两疆反向的特征,这种变化模态主要表现在气温的年际时间尺度上.新疆南、北两疆气温反相变化主要是由伊朗高压和乌拉尔地区高压脊的变化所控制.当这两个大气环流系统在新疆地区造成中高层位势高度南北向正负异常时,新疆地区以天山为界夏季气温表现出反向的变化特征.     

大气科学数值模拟

大气科学研究大气运动规律和各种大气物理及化学现象。相当时期以来,大气科学同其他环境科学一样,是在观测、收集并分析资料基础上总结其规律和提出理论。随着科学的发展和技术的进步,一方面是对大气运动和变化的有关物理和化学过程有了更深入的认识,出现了新的理论;同时,计算数学和计算机技术的发展提供了定量地研究大气运动的必要条件。这样,便形成了一个以电子计算机为重要工具、以流体动力学和其他科学为理论基础的对大气运动和演变进行定量计算的现代新学科—大气科学数值模拟。这门新学科类似于物理学和化学中的     

火山活动对南半球平流层气候异常变化的影响

文中利用逐次滤波法分析结果表明 ,火山活动能引起平流层较大幅度增温 ,对于南半球 70hPa高空气候异常变化的影响超过了总方差的 1 6 % ;火山活动影响最显著的高度是平流层 70hPa约1 5～ 2 2km高空 ,由此高度向上或向下 ,火山活动的影响都逐渐减小 ;火山活动引起平流层大气升温的同时还将引起对流层大气降温 ,其分界线大致位于对流层顶 30 0hPa附近。平流层高空气候异常变化还具有显著的 2 2a变化周期和 1 1a变化周期 ,分析认为是大气温度场对太阳磁场磁性 2 2a周期和太阳黑子 1 1a周期变化的响应 ,其方差贡献率超过 8%。     

二次光化学氧化剂与气溶胶间的非均相过程

光氧化剂和气溶胶颗粒物在大气环境中普遍存在,影响着大气氧化能力和气候,威胁着人类健康。而大气光氧化剂与气溶胶颗粒物间复杂的耦合相互作用能产生二次污染物,使得大气污染过程更为复杂,成为国际大气化学研究的前沿和热点课题。挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在大气中经过复杂的光化学反应可形成以臭氧（O3）为主的二次光化学氧化剂,并以大气气溶胶为平台发生非均相反应,使大气污染更严重,引起人们普遍关注。二次光化学氧化剂和气溶胶颗粒物之间非均相过程的实验室研究是深入认识这两者间耦合相互作用的关键,实验室研究可以为分析和深入认识外场观测结果提供基础,还能为数值模式模拟研究提供基本参数。概括了大气二次光化学氧化剂的形成过程,总结了国际上近年来二次光化学氧化剂与大气气溶胶颗粒物非均相反应的实验室研究进展以及研究方法,最后提出了现有的一些主要科学问题,对未来这一重要领域的研究前景进行了展望。     

USGCRP碳循环研究的最新动向

碳循环研究是国际全球变化研究的热点之一。根据美国全球变化研究委员会提出的“美国全球变化研究计划”(USGCRP),详细介绍了美国碳循环研究的目标、重点研究计划和行动。USGCRP碳循环研究的主要目标是提供碳源和碳汇的综合评价,其重点在于确定北美洲陆地碳汇的数量、位置和成因,通过设立集成观测、过程研究和建模研究的项目来减少其中的不确定性,并提供北美洲陆地碳汇及其变化的更精确估计。USGCRP将从大气、海洋、陆地和人类因素方面结合适当的研究方法,提供多样化的碳循环时空信息,而且提供必要的北美洲陆地碳汇状态的详细描述。在基本反映美国碳循环研究最新趋势的同时,提出了中国碳循环研究应注意的方向。     

评《水文循环的大气过程》

水文循环是我们直接观测到的最重要的物质循环之一。它不仅支配着全球的水量转移与变化,而且实现全球能量交换、化学物质迁移、塑造地貌,显示地球勃勃生机,永无止息。近五十年来,由于观测技术的不断改进,地面和高空探测资料的迅猛增加,国际水圈科学研究计划的实施,人们对水文循环的重要性和物理机制,认识日益深化,研究成果与日俱增。笔者曾多次考虑这样一个问题,即:如何系统地、全面地总结有关地球大气中水的输运机制、过程特点及其与陆面水文过程之间的联系。     

“4·23”南疆翻山型强沙尘暴动力结构特征分析

利用2014年4月22日-23日高空、地面、区域自动气象站加密观测和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料,分析4月23日南疆翻山型强沙尘暴天气的高低空环流及动力结构特征。结果表明:巴尔喀什湖低槽引导极地干冷空气爆发性南下进入南疆,造成4×10-2h Pa·km-1剧烈的气压梯度和地面冷锋,引发了大风、强沙尘暴,盆地中尺度低压辐合使尉犁加强为"黑风";300 h Pa极锋急流快速南下至南疆盆地,动量下传形成低空急流,高低空急流是此次强沙尘暴形成的动力条件;急流附近高空辐散、低层辐合及层结不稳定,有利于沙尘暴发生。本次强沙尘暴动力结构特征:干冷与干暖空气剧烈交绥,激发热力不稳定,产生热力对流;高空辐散、低层辐合与高低空急流、地面冷锋配合,加强上升运动,使地面沙尘卷入空中并输送;高低空急流抽吸加强冷暖空气垂直运动,位能向动能转化,引起了地面大风,驱动沙尘暴发生。     

论动力相似预报的物理基础问题

为了更好地发展动力相似预报的策略和方法，基于非线性动力学成果，综合探讨了动力相似预报的物理基础问题。分析表明，“相似预报—低频流型—可预报性”在物理上存在密切联系，这在统计相似预报和动力相似预报问题中均适用。通过类比集合预报，并对实际大气不同尺度模式预报的个例分析，初步证实了相似初值对应的动力预报结果及其预报误差行为具有相似性。在此基础上，进一步提出三类相似性问题，并归纳了动力相似预报的物理基础：在初始状态相似性持续的情况下，动力预报结果以及预报误差行为具有相似性。     

Helicity in the upper atmosphere and Ekman-type instabilities

Based on a certain analogy between the physical conditions in the region of the upper atmosphere, transitional from the mesosphere to the lower thermosphere (MLT), and the atmospheric boundary layer (ABL), for the first time for the upper atmosphere we obtained helicity estimates and analyzed the Ekmantype instability. The performed calculations of the orientation of the formed periodic structures agree with the experimental data.     

Cosmogenic and nucleogenic isotopic changes in Mars: their rates and implications to the evolutionary history of Martian surface

We present calculations of rates of production of several nuclides in the Martian atmosphere and in the regolith due to nuclear interactions of cosmic ray and radiogenic particles and consider their implications to the evolutionary history of Mars. Nuclides selected are those which, considering their chemical properties, may be useful as tracers for delineating the past histories of the Martian atmosphere and regolith. Calculations are presented for different assumed atmospheric pressures. The regolith production rates for the present thin Martian atmosphere (approximately 20 g cm-2) are expected to be fairly robust because they are based primarily on observed cosmogenic effects in the Moon, for which semiempirical estimates of nuclide production rates have been provided earlier by Reedy (1981). Uncertainties which arise in the calculations of nuclide production rates for an earlier hypothetical Martian atmosphere of approximately 300-500 g cm-2 thickness are discussed. Compared to cosmic ray production rates, the nucleogenic production rates are smaller by several orders of magnitude. However, the nucleogenic production extends to much deeper levels, whereas the cosmogenic production is essentially confined to the top 750-1000 g cm-2 depth. Important examples of nucleogenic production are discussed. Isotopes of neon and argon appear to be very promising for delineating relative magnitudes of a number of planetary processes related to the temporal changes in the thickness of the atmosphere, as well as their release from the regolith. However, quantification of the processes would require higher-precision isotopic data for the atmosphere and also direct measurements of isotopic ratios in the Martian regolith, along with supplementary information on changes in the isotopic compositions of hydrogen, carbon, and nitrogen, which are affected by a variety of mechanisms of escape of gases from the atmosphere. Cosmogenic effects are minimal in these cases. We show that although we can at present draw but limited inferences, the planet Mars presents a unique opportunity to use cosmogenic nuclides as tools to delineate the evolutionary history of the planet as a whole, as well as its regolith and the atmosphere. This arises because of two factors: minimal degassing of the planet, and a fairly intense chemical weathering history of the upper surface. Consequently, an appreciable fraction of some of the isotopes of volatile elements is contributed by nuclear reactions.     

Shift of quasi-stationary flow features during active and break monsoons

During our search for dynamical differences in monsoon flows between the active and break phases of the monsoon, we noticed some interesting differences which may have some dynamical significance and do not appear to have been highlighted so far. There appear to be shifts of quasi-stationary flow features both in the lower and upper tropospheres.     

肥城矿区地下水资源分析研究

为正确认识和解决地下水资源开发利用中存在的问题,通过检测地下水水动力条件和水化学条件的变化,对肥城矿区地下水资源现状进行了科学分析。研究认为:肥城盆地大气降水量的大小将直接影响来年地下水位的高低;四灰和五灰岩溶水中的氟离子含量普遍较高;第四系孔隙水普遍遭受了氮污染,其硝酸盐含量较高,从而使奥陶系含水层中也含有较高的硝酸盐组分;地表水及矿坑水硬度、矿化度都超标,同时存在大量硫酸根;矿井水经沉淀去除悬浮物后,可以达到污水综合排放、景观用水及煤矿井下防尘用水标准。另外,聚类分析和因子分析表明,五灰水与奥灰水普遍存在密切的水力联系。      

Instability of a highly reducing atmosphere on the primitive Earth

The eddy diffusion coefficient in the primitive upper atmosphere of highly reducing type (CH₄H₂) is estimated to be of the order of 10⁸ cm²sec^?1 or a little less, by solving the dissipation equation of internal gravity waves. Such a strong atmospheric mixing is clearly inconsistent with the previous assumption by McGovern that photochemical equilibrium was established in the upper atmosphere. By taking into account the mixing effect, the exospheric temperature of the highly reducing atmosphere has been computed to be higher than 1300°K. The result indicates that the hypothetical reducing atmosphere might have disappeared, if it existed, in a short time due to the gravitational escape of hydrogen and, consequently, that an anoxygenous but non-reducing atmosphere might be a more plausible environment for the origin of life.     

东营凹陷深层溶蚀孔隙的多重介质成因机理和动力机制

通过岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜观察、流体包裹体分析、粘土矿物分析与Ro测试等手段,结合地层压力史、构造发育史、有机质成烃史等研究成果,以揭示东营凹陷下第三系深部碎屑岩储层溶蚀孔隙的成因机理和动力机制为目的开展工作,得到以下认识:该凹陷深层溶蚀孔隙具有多重溶解机理,主要是有机酸溶解作用、无机酸溶解作用、硫酸盐热化学氧化还原反应和油田水引起的溶解作用等酸性介质溶解机理和以石英为主要溶蚀对象的碱性介质溶解机理;溶解作用的动力机制包括循环热对流、断裂活动引起大气淡水淋滤和超压泄露。     

On Possible Types of Magnetospheres of Hot Jupiters

As a rule, the orbits of “hot Jupiter” exoplanets are located close to the Alfven point of the stellar wind of the host star. Many hot Jupiters could be in the sub-Alfven zone, where the magnetic pressure of the stellar wind exceeds the dynamical pressure. Therefore, the magnetic field in the wind should play an extremely important role in the process of stellar wind flowing around the atmosphere of a hot Jupiter. This must be taken into account when constructing theoretical models and interpreting observational data. Analyses show that many typical hot Jupiters should have shockless induced magnetospheres, which have no analogs in the solar system. Such magnetospheres are characterized first and foremost by the fact that there is no bow shock, and the magnetic barrier (ionopause) is formed by induced currents in upper layers of the ionosphere. This conclusion is confirmed here using three-dimensional numerical simulations of the flow of the stellar wind from the host star around the hot Jupiter HD 209458b, taking into account both the intrinsic magnetic field of the planet and the magnetic field in the wind.