沿海城市大气气溶胶光学特性初探

利用CE318型自动太阳光度计在2010年3～5月期间的观测数据,分析了沿海城市——天津市在沙尘与灰霾天气条件下大气气溶胶的光学与物理特性。主要参数包括:气溶胶光学厚度、Angstrom波长指数、散射相函数、单次散射反照率、复折射指数以及粒子体积谱分布。观测结果表明,在该季节的大气气溶胶光学特性主要受到人为和陆地沙尘的共同作用,不同天气条件下,大气气溶胶的光学与物理特性差异明显。     

利用Sea WiFS资料反演我国海域气溶胶粒子密度分布

在卫星数据反演气溶胶光学厚度产品的基础上,讨论了二次反演大气柱中气溶胶粒子密度的问题.通过理论分析,利用多波段气溶胶光学厚度提取大气柱中气溶胶粒子密度是可行的,并指出能否准确确定多波段气溶胶光学厚度会直接影响粒子密度的反演结果.定义并分析了气溶胶粒子消光体积权重系数随粒子半径的变化,表明从气溶胶光学厚度中反演大气柱中气溶胶积聚模态和粗模态粒子密度的结果是可信的.利用SeaWiFS气溶胶光学厚度产品,运用蒙特卡罗法反演了2002年我国海域上空大气柱中积聚模态和粗模态气溶胶粒子密度,结果表明,积聚模态粒子密度比粗模态的高2~3个量级,它们的空间分布趋势一致;我国近岸海域大气柱中气溶胶粒子密度高于离岸海域的;春季气溶胶粒子密度高于其他季节的,特别在黄海、东海海区是如此.     

黄渤海气溶胶粒子数密度分布特征分析

本文利用激光气溶胶粒径谱仪随东方红2号科考船现场测量得到的冬季黄渤海上空的气溶胶粒子数密度和数密度谱,分析了2011年和2013年黄渤海气溶胶粒子平均数密度谱、黄海气溶胶数密度的经向分布以及气象条件等因素的影响。研究表明:渤海海域的直径在0.30~0.34μm和2~8μm范围内的大气气溶胶粒子数密度明显大于黄海;黄海海域气溶胶粒子数密度的经向分布有明显规律,主要呈现低纬度到高纬度逐级升高;风速是大气气溶胶的重要成因之一,风速小于12m/s时,大气气溶胶粒子数密度随风速的增大而增大。     

青岛沿海生物气溶胶中微生物活性的粒径分布特征

为了解生物气溶胶中微生物活性的粒径分布特征,于2017年3月～2018年2月在青岛地区连续采集了生物气溶胶分级样品,运用荧光素二乙酸脂(FDA)水解法测定了样品中的微生物活性。结果表明,大于7μm粒子中的微生物活性有明显的季节变化(P0.05),表现为夏季最高,春、秋季次之,冬季最低。除5月外其余月份不同粒径段粒子中的微生物活性存在显著差异(P0.05),尤其是粗粒径段(大于2.1μm),可能与温度、湿度等影响有关。微生物活性比例呈现随粒径增加而增大的偏态分布,在大于7μm粒径范围内所占比例最高,平均为40.15%。气团来源对微生物活性的粒径分布具有影响,中部气团来源样品在3.3～4.7μm粒径范围内微生物活性所占比例较南方和北方气团来源样品明显降低。相关性分析显示,采样期间大于4.7μm粒子中的微生物活性与温度呈正相关(P0.01),2.1～3.3μm粒子中的活性与O_3浓度呈正相关(P0.05),微生物活性与其他气象因子和污染物因子无显著相关(P0.05)。     

晚新生代红粘土的粒度分布及其指示的冬季风演变

晚新生代黄土高原红粘土的粒度分布具有明显的三峰分布 ,分别在 2～ 2 0、2 0～ 10 0和 0 .0 4～ 1μm出现峰值 ,每个峰值对应于不同的形成过程 ,与晚第四纪黄土一致。方式 C粒子 (0 .0 4～ 1μm)可能代表本底气溶胶粒子的沉积物 ,方式 A粒子 (2 0～ 10 0μm)代表冬季风尘暴搬运的大气粉尘 ,方式 B粒子 (2～ 2 0μm)代表冬季风正常搬运的大气粉尘。红粘土的粒度分布表明 ,东亚冬季风环流而非北半球西风环流控制着红粘土物质的堆积过程。红粘土中 >19μm的粗粒子组分指示了东亚冬季风演化历史 :6 .5 Ma BP冬季风开始发育 ,5 .2～ 4.5 Ma BP冬季风减弱并达到最低值 ,4.5～ 3.6 Ma BP冬季风由弱变强 ,3.6～ 2 .6 Ma BP冬季风快速增强并达到最大值。     

黄海、东海上空春季气溶胶光学特性观测分析

2003年春季国家卫星海洋应用中心等几家单位在黄海和东海海区进行了为期40 d的二类水体信息测量试验,试验中使用手持太阳辐射计对海区上空大气光学特性进行了观测,并获得了大量晴空天气条件下的大气光学数据.利用本次试验获取的测量数据得到了黄海、东海海区春季的大气气溶胶光学特性,其中包括气溶胶光学厚度和气溶胶粒子谱分布.采用Langley方法对测量得到的太阳直射辐射量进行处理得到了海区上空气溶胶光学厚度,利用得到的气溶胶光学厚度来反演气溶胶粒子谱分布.反演结果表明无云情况下黄海、东海上空的气溶胶光学厚度在0.2~0.4左右,且气溶胶粒子谱分布的变化趋势也很接近;海区上空霾层较厚时测量得到的气溶胶光学厚度明显增大,最大接近0.8;气溶胶粒子谱分布的变化趋势发生了明显的变化.     

海雾过程中大气气溶胶谱变化及消光作用

海雾是沿海地区的常见天气,大雾致灾的现象时有发生,然而对海雾微物理过程的研究相对匮乏。本文以北方的1次海雾过程为例,分析在雾的生成、维持和加强阶段气溶胶谱的变化、消光作用和对能见度的影响。发现暖湿气流影响下,空气比湿持续增加是1μm以上粗粒子数浓度增加的主要原因,比湿持续增加的速度越快,粒子数浓增长的幅度也越大,对能见度的影响也越大。反之,如果比湿持续下降,1~2.5μm粒子数浓度就会减小,能见度增加。粒子直径的增长速率在10-5(μm/s)量级以内。低能见度出现的时间与1~5μm粒子浓度相关性最好,低能见度发生的时间基本上与1~5μm粒子浓度开始增加的时间相一致。在雾的维持阶段小粒子通过增长被消耗,而较大粒子被雾滴清除。在雾的加强阶段,大粒子的增长速度超过了雾滴的清除。雾过程中以大于0.5μm粒子的消光作用为主,消光系数变化与能见度变化有很好的反相关关系,并且粒径越大,反相关关系越好。     

2016年一次北冰洋夏季海雾的微物理特征分析

本文使用中国第7次北极科学考察期间"雪龙"号科学考察船的观测数据和再分析数据,分析了北冰洋海雾的气象要素特征和微物理结构特征。"雪龙"号观测到海雾时,科学考察船位于地面气旋前部,偏南风不断将南侧的水汽输送到北侧的冷水面上,海雾属于平流冷却雾。平均数浓度为8.03 cm~(-3),平均半径为8.75μm;与中国近海海雾相比,北冰洋海雾数浓度偏小而平均半径偏大。雾滴谱为双峰分布,不符合Gamma分布;双峰对应的半径分别为3.25μm和13.5μm;含水量相对半径为单峰分布,峰值对应的半径为15.5μm。     

胶州湾悬浮颗粒现场剖面测量与结果分析

应用LISST-100现场激光粒度仪于2003年3月在胶州湾首次进行了悬浮颗粒剖面测量,获得了2个剖面的悬浮颗粒现场粒度分布光衰减资料。2个剖面的悬浮颗粒分布自上而下非常相似,颗粒平均大小多为38~74μm,其中1~20μm细颗粒组分所占的比重高。水柱表层悬浮颗粒略粗于底部悬浮颗粒,而且内湾悬浮颗粒比外湾粗。水柱近底层悬浮颗粒粒径同底质浮泥颗粒粒径大小相近,颗粒组成也非常相似。悬浮颗粒浓度自上而下逐渐增大,接近底部颗粒浓度急剧增高。根据现场测量数据可以马上对悬浮颗粒有效密度、颗粒沉降速率和通量做粗略估算。分析结果表明,光衰减系数同颗粒浓度显著相关,推断光衰减主要是由1~250μm悬浮颗粒的散射作用引起的,而<20μm的悬浮粒子对光衰减作用起着主要控制作用。光衰减系数与颗粒投影面积显著相关,表明颗粒投影面积可以作为遥感离水反射率的替代指标。     

青岛陆上观测点的气溶胶光学厚度特征分析及与渤海气溶胶光学厚度的比较

阐述了气溶胶散射对太阳光衰减的影响和对观测数据的统计分析.作者使用手持式五波段太阳光度计和臭氧监测仪对青岛崂山区陆域和渤海海域的大气衰减进行了较长时间的观测.分析表明,对可见光和近红外波段电磁渡的大气衰减贡献最大的是气溶胶散射,气溶胶散射的光学厚度随波长的增大而减小,但是它在大气总光学厚度中占的比例随波长的增大而增加.在青岛崂山区冬季,对应于440nm波长的气溶胶散射光学厚度主要分布在0.4～0.6和1.5～1.6区间,浑浊度系数α主要分布在0.15～0.45区间,埃斯特朗指数β主要分布在1.0～1.4区间.从时间上看,α和β在1d内的变化不大,但逐日变化非常显著.与晴天相比,青岛崂山区冬季雾天的气溶胶散射光学厚度增加了大约一倍,较大的浑浊度系数和较小的埃斯特朗指数表明,雾天的大气具有气溶胶散射的光学厚度大、粒子浓度大和粒径尺度大的特点.通过与海上观测数据的比较可见,青岛崂山区陆地冬季在雾天时的气溶胶分布与渤海夏季时相似,青岛崂山区陆地冬季在晴天无云时的气溶胶分布与渤海秋季时相似.     

白浪法在南海飞沫气溶胶通量计算中的应用和修正

白浪覆盖率法(白浪法)是被广泛应用的计算气溶胶粒子通量的方法,但是公式本身还存在一些问题,且其在低纬度海域的应用情况还未见报道。本文利用2012年8月25日—10月12日在中国南海走航实验观测的气溶胶粒子浓度数据,对Monahan等的白浪覆盖率-风速的公式进行了修正,并利用最小二乘法推导出单位白浪面积上次微米气溶胶产生通量与风速的关系。对半径小于0.3μm的粒子,通量的分布符合对数正态分布,通量的对数与风速呈幂函数关系。与高纬度海域的研究相比,中国南海飞沫气溶胶粒子的排放通量特征表现为较小粒子(r800.2μm)较其他海域偏高,而较大粒子略偏低。当风速在7~13m·s-1时,用新的源函数计算的通量与观测值保持较高的一致性。     

气象条件对青岛地区气溶胶光学特性的影响

利用 2 0 0 2年 4月至 2 0 0 3年 10月多波段太阳光度计资料和同期的气象观测资料 ,分析了不同气象条件下青岛气溶胶光学特性的变化。气象条件的转变与青岛地区气溶胶光学特性之间具有很好的响应关系 :南风盛行时会加大光学厚度 ,并增强气溶胶对 >5 0 0nm波段太阳辐射的散射能力 ;轻雾和霾在青岛气溶胶光学厚度中占有较大比重 ,而霾对 <5 0 0nm波段辐射的散射能力较强。     

近海海洋水体光散射特性研究——以蓬莱近岸海域为例

对水体散射特性的分析方法进行了研究,并以蓬莱附近海域水体为例对方法进行了验证.从分析结果可以看出,烟台蓬莱附近海域水体散射占据主导,单次散射反照率wo在06～0 8之间变化,且后向散射比例Bp在0.08～017间变化,虽高于Mobley给出的0 03的上限,但与Mie理论模拟计算的结果相吻合,属于具有强后向散射特征的Ⅱ类水体;该区域的粒子折射指数*np高于115,说明水体具有典型的矿物质颗粒特征.通过对实测数据的分析发现,文中提出的方法适合于我国近岸水体,可为研究我国近岸水体的水体散射特性提供借鉴.     

北部湾悬浮颗粒现场剖面测量与粒度分析

应用LISST-100现场激光粒度仪于2006年8月在北部湾首次进行了悬浮颗粒剖面测量,获得了整个垂直剖面的悬浮颗粒现场粒径分布、体积比和光衰减系数,并计算得到了垂直剖面的总浓度和各层的粒度参数及粒级组成。结果表明,悬浮颗粒自上而下均为双峰分布,只是表层的双峰位于5．57μm和34．4μm,中间层和底层的双峰位于34．4μm和129．4μm。悬浮颗粒体积比自上而下逐渐增大,到达底层时达到最大。光衰减系数的变化趋势与颗粒体积比非常相似,且二者存在很好的相关性,相关系数高达0．98。整个垂直剖面上,表层粒度较细,随着深度增加粒度逐渐变粗,到达底层时粒度最粗。悬浮体总体上正偏,峰态值较小,分选较差。粒度以砂为主,粉砂含量次之,不舍黏土。     

气溶胶光学特性的反演方法研究

气溶胶是大气重要组成部分,其对地球的辐射收支平衡以及气候变化均有非常重要的贡献。文中根据非线性辐射传输理论,研究了从自动观测太阳光度计(CE 318)多角度的天空扫描数据获取气溶胶粒子谱分布、散射相函数等光学特性的反演方法,并对2000年10月27日、30日南海试验的观测数据进行了分析,取得了较好效果。     

黄东海-西北太平洋大气颗粒态有机胺浓度及粒径分布特征分析

在2014和2015年春季分别搭载黄东海-西北太平洋航次采集分粒径气溶胶样品,从浓度水平、空间分布及粒径分布三方面,对海洋大气气溶胶中颗粒态有机胺进行分析。DMA+(二甲胺)和TMA+(三甲胺)为采样区域内主要存在的颗粒态有机胺。两种颗粒态有机胺在不同海域和年份有较大的浓度变化。空间分布结果表明,海洋大气颗粒态有机胺主要来源于海洋而非陆地传输,且与海洋生物活动性存在密切关系。大部分样品中颗粒态有机胺主要分布在0.1~1.8μm,主要来源于气粒凝结、非均相反应、一次燃烧排放以及云过程几种形成过程,各形成过程在不同样品中相对重要性各不相同。在2015年航次中还观测到0.01~0.056μm存在明显模态分布,且在一些低浓度样品中这一模态甚至和积聚模态对颗粒态有机胺的贡献相当。     

一次拖曳型飑线过程雨滴谱演变特征研究

利用Thies激光雨滴谱仪观测资料和CINRAD/SA多普勒雷达观测资料,分析了2017年7月18日一次典型中纬度拖曳型飑线过程不同发展阶段雨滴谱和积分参数的演变特征,主要结果为:1)成熟飑线回波包括对流带、过渡区和拖曳层状云区三部分,对流带前侧不断有对流带生成并合并到主对流带中,使得对流带的前沿具有强的反射率因子,并且有多个雨强大值中心。2)垂直穿过飑线对流带,雨强增加阶段有较少的小粒子(直径小于1 mm)和特大粒子(直径大于5 mm),以及较低的雨滴浓度和反射率因子,而雨强减弱阶段有较多的小粒子和特大粒子,以及较高的雨滴浓度和反射率因子;飑线加强阶段,雨滴谱有较大的峰值直径(0. 44 mm)、较多的大(直径大于3 mm)和特大粒子,而飑线减弱阶段,雨滴谱有较小的峰值直径(0. 19 mm)、较少的大粒子。3)对流带、过渡区和层状云降水雨滴谱的Gamma谱三参数N_0、μ、λ随雨强增大有明显的分层特征,相同雨强时,对流云和过渡区降水的三参数比层状云降水的数值大;而飑线不同发展阶段、不同降水类型的λ-μ关系具有一致性,二次多项式可以很好地拟合λ-μ关系。4)归一化雨滴谱参数N_W和D_0的分布可以用来区分对流云和层状云降水,并给出了新的分离线方程;另外,飑线在发展和减弱阶段的雨滴谱特征有明显差异,表明飑线演变过程降水形成的微物理机制发生变化,前期冷云过程有重要影响,而后期暖云过程起主导作用。     

基于CloudSat卫星资料的青岛地区云特征研究

利用2007——2010年CloudSat卫星资料,对青岛地区(35. 583°～37. 150°N,119. 050°～121. 000°E)云特征参量进行了统计分析。结果表明:单层云出现频率为39%左右,多层云主要以2层云为主,出现频率均为18%左右;月平均云量在64. 1%～77. 6%之间,从1月至12月呈递减趋势;卷云、高层云、高积云和层积云平均频率之和为86. 5%,其他类型的云出现的频率均不高;云水路径在4、5月和8、9月较大,分别达到了200 g·m~(-2)以上和350 g·m~(-2)以上;云液态有效粒子半径在6～16μm之间,春、夏、秋季高值区位于云体中部至上部;云冰晶有效粒子半径在20～120μm之间,高值区位于云体中部至底部;青岛南部,即近海区域云有效粒子半径和云水含量大于北部。     

栉孔扇贝血细胞的显微和超微结构

通过光镜、扫描电镜和透射电镜观察栉孔扇贝Chlamys farreri血细胞的形态、结构特征,对其分类进行了初步研究。根据细胞的大小、形态和结构特征可将血细胞分成5种类型:Ⅰ型小透明细胞,大小约2.44±0.11μm,约占45%—50%;Ⅱ型大透明细胞,大小约4.83±0.28μm,约占15%—20%;Ⅲ型小颗粒细胞,大小约4.07±0.15μm,约占15%—20%;Ⅳ型中颗粒细胞,大小约7.20±0.26μm,约占20%—25%和Ⅴ型大颗粒细胞,大小约13.87±0.73μm,约占3%—5%。血细胞在血淋巴中的平均密度为(3.03±0.11)×107cell.ml—1,其中颗粒细胞占42.6%,透明细胞占57.4%。透射电镜观察结果表明,颗粒细胞的细胞质颗粒可区分成3种类型:Ⅰ型高电子密度颗粒,Ⅱ型低电子密度颗粒和Ⅲ型中等电子密度颗粒。     

海水中矿物质颗粒吸收和散射特性Mie理论分析

利用Mie理论模型对不同粒径分布和复折射率的矿物质颗粒吸收和散射特性进行了模拟计算.颗粒的衰减和散射效率随着参数ρ的增大呈现出振幅依次减小的一系列有规则的振荡变化,而吸收效率则随着ρ的增加而增大;随着颗粒吸收性的增强,散射效率和吸收效率随着ρ的增大最终都将趋近极限值1.对于矿物质颗粒群,颗粒群的粒度分布变化对散射和后向散射特性影响很大,小粒径粒子对散射和后向散射的贡献比较大;折射率实部以及虚部变化对散射特性均有影响,颗粒的吸收性越强,则散射会相应地减弱;粒度分布以及折射率虚部对吸收系数也存在较大的影响,但是折射率实部对吸收系数的影响不大.