《火星气象学》

火星一直是人类十分关心的太阳系行星。关于火星上有无生命的争论,如果从斯奇厄波若利(Schiaparelli)发现火星上的所谓“运河网”算起,已经进行了整整一百年。但是,直到近年来由于出现了自动星际站一类的空间实验站,人类对于火星的认识,才完全摆脱了过去那种神秘的假说阶段,而是凭借着自动星际站对火星大气进行直接的观测,甚至释放仪器组在火星上着陆,从而得到了许多极其宝贵的资料。     

行星大气温度分布的气候理论

应用郭晓岚的辐射通量计算格式,本文设计了一个二维能量平衡的气候模式,用此模式计算了地球大气、火星大气和金星大气中的温度分布。理论结果和观测接近。     

各行星的大气

比较太阳系各行星的大气,对了解太阳系和地球大气的现状及演化,提供无与伦比的指南。虽然地球大气比其他行星的大气便于观测得多,但在其他行星上出现的某些大气过程可能比在地球上出现的简单。苏联的金星和火星系列的太空探测器曾对该两行星的大气进行过直接测量;而美国发射的几个“航海者号”则使用遥感技术获得有关该两行星及水星的类似知识。美国的多个“先锋号”探测器曾发     

美科学家再次提出火星存在生命

美国宇航局的科学家最近宣称,越来越多的证据表明,火星上有可能曾经存在生命。科学家在《科学》杂志上撰文说,人类对火星的历次探测都表明,火星的气候曾经温暖潮湿,具备生命形成的基本条件。７０年代发射的几个“海盗”号火星探测器、１９９７年在火星登陆的“火星探...     

两波段微波辐射计遥感云天大气的可降水和液态水

本文在薄大气近似下计算了1.35cm和8.5mm波段上云天大气辐射传输,建立了微波辐射亮度温度与云中液态水含量、大气衰减与水汽总量的经验关系,讨论了由两波段的辐射测量遥感云天条件下的水汽总量和云中含水量的方法,并进行了实验验证.在我们的实验条件下,微波遥感的云天水汽总量与探空值的相对偏差约为10%.     

大气动力学的一些问题

大气动力学的基本问题,也是自然流体力学中的一些基本问题.大气运动是极其多种多样的.在时、空尺度上以及在形态和性质上都有很大差别.大体上说可以分为全球规模的和行星尺度的运动——即所谓大气环流、大尺度天气系统、涡旋、波动、对流以及边界层湍流.我们这里只讲关于前三者的一些问题. 一、大气环流和大尺度运动的动力学 1.在引力和旋转力场中流体运动的一般特点简言之,大气运动是由地球吸收太阳辐射能所推动的.然而它又是在地球重力场和旋转力场作用之下.     

两种逐线积分辐射模式大气吸收的比较研究

由于缺乏完整的和精确的实验室测量结果, 目前无法判断各种逐线积分方案的最终精度.因此, 逐线积分模式精度的比较基本上只能在模式之间进行.比较了作者研制的快速高效逐线积分大气吸收计算方法(简记为ZS2000), 与国际上用得较多的LBLRTM (Line-By-Line Radiative Transfer Model) .得出: 二者在长波区间向上和向下辐射通量的相对差别对整层大气均小于3.1%, 大气冷却率的绝对差别对整层大气均小于0.13 K·d-1, 处于ICRCCM (Intercompariso     

气象卫星资料在大气物理和大气化学中的应用

一、引言遥感用于卫星之上,促进了大气物理和大气化学的发展。它可以在短时间内,获取广阔地域上大量的信息。如地球有72%是海洋,有80%的降水在海洋上,人们观测到的只有10%;在大陆上有25%的地方是永冻土,观测资料亦是缺乏的。而卫星遥感观测能够得到这方面资料的补充。又如在北太平洋上荒芜的埃尼威托克(Enewetak)环礁上也观测到大气污染物质,它们是漂洋过海而来的,因而大气化学和污染是全球性的问题,而卫星遥感是开展这方面研究的有利工具。气象卫星从事大气物理及大气化学研究越来越广泛,尤其是航天飞机     

无人直升机搭载大气颗粒物采样装置的前期地面评估

与搭载气溶胶观测和分析仪器测量相比,利用无人直升机搭载气囊采集高空大气颗粒物是一种经济、便捷和安全的采集方式。为了解无人直升机采样装置的采样效果,选择2014年10月至2015年3月的4次重污染天气过程,由无人直升机搭载气囊采集大气颗粒物,然后利用气溶胶采样器采集气囊内的大气颗粒物样品并计算采样时间,再利用气溶胶采样器采集相同时间段内的地面大气颗粒物(气囊外),并将两者进行对比。结果表明:在稳定的污染天气条件下,采集气囊内的大气颗粒物,与相同时间段内利用气溶胶采样器直接采集气囊外的大气颗粒物相比,两种方式采集到的大气颗粒物质量最大差值29%,最小差值11%,平均为21%;利用无人直升机的大气采样装置采集大气颗粒物对碳气溶胶组分影响很小,气囊内与气囊外OC/TC最大相差2.0%,最小相差0.5%。上述结果表明,无人直升机的大气采样装置有比较好的采集效率,利用气囊这种经济、便捷、安全的方式,搭载在无人机平台上,采集高空大气是一种获取气溶胶垂直廓线的有效方法,有望在未来的气溶胶气候和环境研究中提供宝贵数据。     

气候生态因子对冬小麦千粒重的影响

通过分析1995～2005年冬小麦灌浆期间的灌浆速率、千粒重及其与大气湿度、气温日较差等的关系发现冬小麦在灌浆过程中灌浆速率、千粒重变化呈S型曲线,与大气湿度、气温日较差关系密切.冬小麦灌浆期间,大气湿度保持在50%～70%之间,千粒重可达38 g以上;气温日较差每增加1 ℃,千粒重提高0.6553 g.     

"无形杀手"从天降--臭氧层被破坏及其危害

地球"三极"出现臭氧洞 从静止气象卫星发回的大气观测资料告诉人们,人类赖以生存的地球周围环绕着一层厚厚的大气,它是由水汽、氮、氧、二氧化碳、甲烷、臭氧等多种物质组成.在离地面10～50km的平流层中有一臭氧层.大气中氧分子被太阳辐射光化分解后,所产生的氧原子与周围氧分子结合,生成臭氧.从10km高度起臭氧含量逐渐增加,至20～50km高度处臭氧含量达到最大值,再往上其含量逐渐减少,到50km高度其含量就很微少了.臭氧在整个大气中只占极小的一部分,如果将大气中所有的臭氧集中到地表,它只是2～3 mm厚的薄薄一层.你别小看这薄薄的一层气体,却承担着保护人类生存安全的重任.科学家指出,臭氧层能吸收99%以上的紫外线,使地球上的人类和其他生物,不致被强烈的太阳紫外线辐射所伤害,透过来的少量紫外线具有杀菌治病作用,故人们把臭氧层称之为地球的"保护伞".     

漠河地区臭氧的观测和计算

1997年3月上旬,在黑龙江漠河地区对地面和整层臭氧、太阳辐射等进行了短期观测,以初步了解该地区臭氧和辐射的变化规律以及它们之间的相互关系.研究发现,漠河地区近地面臭氧日变化明显,其峰值出现在每日10:00(北京时间)左右,并早于紫外辐射(UV)峰值出现时间.整层大气臭氧总量的日变化特征不明显.基于UV能量守恒,建立了臭氧与其影响因子-光化学、散射、UV等因子之间较好的定量关系和经验模式,并将其用于计算地面、整层大气臭氧小时值和日平均值.结果表明,计算值与观测值吻合的都比较好,它们相对偏差的平均值分别为:地面臭氧小时值(11.9%)和日平均值(9.0%);整层大气臭氧小时值和日平均值-7.4%、1.8%.因此,地面和整层臭氧的经验算法是合理和可行的.利用散射辐射/直接辐射(D/S)和散射辐射/总辐射(D/Q)可以描述大气中的物质如气溶胶、云等的散射作用.采用D/Q表示散射作用可以提高地面臭氧和整层大气臭氧计算的准确度,特别是对云量较大的情况.       

2007和2008年夏季北京奥运馆大气PM10与PM2.5质量浓度变化特征

为了监测北京奥运主场馆附近大气颗粒物的污染状况以及评估奥运污染源减排措施对北京大气颗粒物质量浓度变化的影响,利用颗粒物在线监测仪器TEOM于2007年和2008年夏季,在奥运主场馆附近的中国科学院遥感应用研究所办公楼楼顶对大气颗粒物PM10和PM2.5进行了连续同步观测。结果表明,2007年夏季监测点附近大气PM10与PM2.5质量浓度的平均值分别为153.9和71.2μg.m-3,而2008年夏季PM10与PM2.5质量浓度的平均值分别为85.2和52.8μg.m-3。与奥运前一年同时段相比,奥运时段大气PM10和PM2.5的质量浓度分别下降44.5%和25.1%。对比分析奥运前后的2次典型污染过程发现,空气相对湿度的增加和偏南气流输送的共同影响易造成大气颗粒物的累积增长,而降雨的湿清除作用和偏北气流则会使大气颗粒物浓度迅速降低。在相近的气象条件下,奥运前后的污染过程中,大气细粒子的日均增长速率分别为25.1和13.9μg.m-3.d-1,而大气粗粒子的日均增长速率分别为20.8和2.2μg.m-3.d-1,奥运时段污染累积过程中大气粗、细粒子的增长速率分别显著低于和略低于奥运前同时段污染过程中颗粒物的增长速率。污染源减排措施的实施是奥运期间大气颗粒物质量浓度降低的主要原因,从控制效果来看,奥运期间实施的污染源减排措施对大气粗粒子的控制效果明显好于大气细粒子。     

用系留气球进行大气湍流测量

一、大气湍流的探测大气边界层内的湍流运动对地气系统的动量、热量与水汽输送过程,以及对大气中污染物的扩散有着决定性影响.由于大气湍流运动有很宽的尺度谱,其时间、空间分布极为复杂,在探测技术上有很多难题.除正在发     

由TES反演的大气水汽中δD的时空分布特征

水汽在大气中的输送具有空间上和时间上的连续性.利用水汽同位素可以更全面地分析水汽的来源、路径、水循环中各分量的再分配和补给形式,更深入地了解水循环中各种空间和时间尺度下水汽的连续变化特征和历史.本研究利用对流层发射光谱仪(TES)反演的825-100 hPa层间7个等压面上HDO和H2O数据分析了对流层不同层次大气水汽中δD的时空分布规律以及水汽中δD与大气湿度、大气温度的关系,探讨了水汽同位素与降水同位素的关系以及大尺度水循环过程对水汽同位素的可能影响.结果显示,在空间分布上,对流层大气中水汽δD具有非常明显的带状分布,水汽中δD的分布与可降水量的分布存在很好的对应关系;水汽中δD随垂直气压呈对数型递减,平均递减率由赤道向高纬度减小、陆地向海洋减小.在时间变化上,大气水汽中δD的季节变化存在地域性差别.在中低纬度陆地,水汽中δD的季节变化明显,且与可降水量的季节变化相对应;在中高纬度的许多地区,夏季水汽中δD小于冬季.对流层水汽中δD的空间分布和季节变化具有一致性特点,上对流层和下平流层间水汽中δD的空间分布和季节性变化特点与对流层相反.对流层大气水汽中的δD与层间平均温度和可降水量的相关关系具有相似的分布形势.与降水中的稳定同位素相比,水汽中的稳定同位素在空间分布、季节变化、与温度和湿度的关系上存在某些差异,反映二者在受稳定同位素分馏的影响和水循环中大气环流类型的影响方面存在明显差别.     

大气气溶胶的粒度谱分布函数及其随高度的变化

本文对用光学粒子计数器在飞机上测量的大气气溶胶数密度-粒度谱分布进行了分析研究.根据对气溶胶谱形成过程的分析,指出大气气溶胶是四种气溶胶体系的混合物,需要用四个正态分布函数的和来描述大气气溶胶的体积-粒度谱分布.用非线性最小二乘法计算了谱分布函数的经验参数;研究了粒子浓度、体积、及粒度谱分布函数随高度的变化.观测资料表明,在大气温度和湿度水平均匀、层结稳定的情况下,气溶胶粒子浓度水平分布不均匀,而且垂直方向上也并不随高度单调递减.     

大气低频变化研究评述

七十年代以来,随着全球观测资料的日益增多,许多研究工作者对大气环流在各种时间和空间尺度上的变化进行了系统的研究,使早期的关于大气环流的许多认识得到了丰富.其中特别受到众多注意的一个进展就是对大气低频变化(Low Frequency Va-riability,下简称LFV)的研究.观测发现在较长时间尺度上大气LFV分量的方差对     

冬季北京城市近地层的气象特征

运用2001年1～3月北京大气边界层和大气化学综合试验期间,中国科学院大气物理研究所铁塔上所获得的8～320 m 15层风、温度和湿度梯度资料,对冬季北京城市边界层特征进行了诊断分析.结果表明,在冬季北京城市边界层中,平均而言地表粗糙度为1.34、零平均位移约为20 m;温度基本上随高度呈线性变化;风速随高度的变化并不总遵循对数关系,尤其是在午前和夜间,风速与高度之间对数关系的不显著率可达30%～40%.不能简单套用在Monin-Obuhov相似理论中由Businger-Dve风廓线层结订正获得的近地面层动量、热量和水汽湍流输送计算公式.     

西藏羊八井地区近地晴天大气电场周期变化

基于西藏ARGO-YBJ实验,分析了2005年12月-2007年9月期间西藏羊八井地区近地晴天大气电场强度的周期变化,并重点讨论了其太阳日周期的相位变化.结果表明,晴天状态下大气电场强度存在明显的半日周期和太阳日周期变化.太阳日周期的相位变化呈现大陆复杂型(双峰、双谷),日变化曲线随季节变化,在冬季,电场强度水平较高,最大日变化幅度约30%;春、夏季电场强度水平较低,最大日变化幅度约15%.该初步研究结果对了解西藏地区晴天大气电特征具有十分重要的意义.     

一种依据初始场构造的参考大气廓线及对高原地区预报的影响

地形追随坐标系下的动力学方程组通常都要引入参考大气的概念来减少气压梯度力的计算误差.参考大气的一般取法是满足静止和静力平衡关系,实际大气被看成在参考大气上的偏差.实际大气与参考大气越接近,它们之间的偏差就越小,计算就越精确.参考大气的取法一般有等温大气、定常温度廓线、初始资料进行水平平均的垂直温度廓线等.本文在一个非静力的中尺度模式中选取经过水平平均的初始温度场的垂直廓线构造模式的参考大气廓线.但是初始资料在三维空间是离散的,这里根据三次样条函数的分段连续光滑的性质,构造了随起报时间不同而不同的,只随高度变化的解析形式的参考大气廓线.构造的参考大气廓线完全满足静力平衡关系,方程中的静力平衡部分可以得到最大限度地扣除.试验表明,与等温大气相比,这种根据初始状态选取的参考大气和实际资料更接近,在大地形附近气压梯度力的计算误差更小,500 hPa高原附近的24 h气压预报更精确.