大气探测高技术及应用研究进展

大气探测技术是支撑大气科学,特别是大气物理和大气环境学科发展的重要基础,其主要任务是发展新的探测和试验手段、原理和方法,为认识大气运动以及大气中各种物理、化学、生物过程的基本规律及其与周围环境的相互作用提供技术手段和方法。除了充分利用国内外已有的成熟技术和产品对大气科学发展提供支持外,大气探测还存在一系列科学与技术问题需要研究和开发,这也是大气探测科学与高技术的前沿。本文从强对流和降水探测技术、雷电探测技术、云特性探测技术、臭氧和气溶胶等大气成分探测技术、地基GPS观测反演大气和海洋参数、大气与环境综合探测平台六个方面综述近五年来中国科学院大气物理研究所在地面大气探测高技术研发、实验观测及相关研究领域所取得的一些主要进展,并对未来发展进行展望。     

大气扰动能量的转换,传播与非地转特征

本文利用1981—1982年冬季ECMWF格点资料对大气运动的非地转特点进行了系统的研究。指出:大气低频变化过程中的超、次地转运动与大气波动亦有一定的对应规律;北半球冬季的动能变化方向有显著的海陆差异。发现地转偏差(?)有特定的空间分布,并非出高纬向低纬逐步增加,而是在30N附近及亦道地区各存在一个大值带;在大值带中存在着(?)的大值中心。它对大气扰动(不小于低频时间尺度)的产生、维持和能量的变化相传播具有重要意义。     

水寒地冻不会出现海市吗？——东坡《登州海市》诗误解的澄清（Ⅱ）

利用大气光学原理详细研究了苏东坡《登州海市》诗中所描绘的海市景象及北极瓦罐岛雪山蜃景。从而论证了秋冬时节水寒地冻出现海市的可能性及科学道理。也进一步说明了苏东坡所见海市的真实性。对沿海地区开发旅游资源。拓宽气象服务领域有积极意义。     

我所的大气电学研究工作

大气电学是大气物理学的一个分支,自四十年代前期,国内作过个别的观测研究后,在国内静寂了二十多年。六十年代以后,随着近代云雾物理、人工影响天气及森林防火等工作在我国的开展,国内有不少单位先后对强雷暴,特别是冰雹云中的雷电活动作了观测研究。大气电学家们利用自制的闪电计数器、电场仪、探空电场仪及闪电电场仪等取得了一系列的资料,并对于不同强度的雷暴在雷电活动上的不同特征、雷     

全球大气角动量变化的比较分析

利用日本气象局ＧＳＭ９６０３大气数值模式和客观分析资料以及美国环境预报中心大气再分析数据研究比较全球大气角动量变化。分析表明，三者大气质量再分布角动量东经９０°Ｅ分量的符合程度要好于格林威治方向的分量；而且ＧＳＭ９６０３对大气轴向相对角动量季节变化的强度模拟与其他两者一致，并明显优于第一阶段 ＡＭＩＰ ２３个大气环流模式的平均模拟结果。另外，ＧＳＭ９６０３大气相对角动量的年际变化基本显示了厄尔尼诺变化的主要历程。     

大气对NOAA通道辐射透过率的影响研究

本文利用LOWTRAN7大气辐射计算模式，对NOAA三个通道分别选取不同的模式大气进行计算，得到了各种模式大气的大气透过率。详细计算了探测路径上卷云、不同气溶胶模式、大气温度、水汽含量变化等气象要素及大气成分的变化对大气透过率的影响，得出一些有意义的结论。     

大气边界层和大气环境研究进展

大气边界层物理和大气环境是大气科学的重要领域,中国科学院大气物理研究所自成立以来在这一研究领域取导了丰硕的成果.作者重点介绍最近十多年来在大气边界层探测、大气边界层结构特征、大气湍流理论、城市和区域大气污染预测预报模式研究等方面取得的重要进展,并对大气边界层和大气环境研究的未来发展作了展望.     

沿海地区大气边界层扩散特征探讨

利用辽东湾近地层三轴风速仪资料分别计算不同稳定度的大气扩散参数及湍流强度。并将不同情况下的大气扩散参数及湍流强度进行了比较。结果表明：在地形相对平坦的辽东湾,在不同的稳定度下,σy和σx值均略大于同级布里格斯公式的计算值。在不稳定条件(C、B类)下,湍强值重大。     

水寒地冻不会出现海市吗？——东坡《登州海市》诗误解的澄清（Ⅰ）

利用大气光学原理详细研究了苏东坡《登州海市》诗中所描绘的海市景象及北极瓦罐岛雪山蜃景。从而论证了秋冬时节水寒地冻出现海市的可能性及科学道理，也进一步说明了苏东坡所见海市的真实性。对沿海地区开发旅游资源，拓宽气象服务领域有积极意义。     

中国区域典型大气廓线样本库的一种选择方法

在模拟大气辐射传输过程、发展大气透过率模式及反演大气参数等许多应用中,大气状态廓线是重要的输入参数,为方便使用,建立具有一定代表性的样本数据库十分必要。目前,国际上有几十种各具特色的大气样本库,但包含中国区域的样本极少。为了弥补国际大气样本库中缺少中国区域大气廓线的不足,以中国区域2002年气象探空资料为基础,利用拓扑学方法建立了包含30条大气温度和湿度廓线的中国区域大气廓线样本库2。通过对所选样本的覆盖区域、观测时间、海拔高度、廓线垂直分布等特征分析,结果表明:该样本库具有样本时空分布均匀、样本独立性和气候代表性好等特点,符合大气样本库建立的基本原则,可为辐射传输研究和业务应用提供大气样本支持。     

Comparative Analysis of Atmospheric Ice Nucleation Concentration and Nuclei Mechanism in Huangshan and Shenyang北大核心CSCD

本研究利用Bigg型混合云室及静力真空水汽扩散云室FRIDGE,结合其他气象要素观测设备,对黄山及沈阳为地域代表的各自三层不同高度大气冰核数浓度进行梯度对比观测,得出黄山及沈阳为地域代表各自三层不同高度大气冰核数浓度随高度、时间、活化温度、活化湿度、粒径大小等的变化规律,并对不同时空条件、不同核化条件、不同粒子条件下大气冰核的凝结冻结核化和凝华核化机制进行对比分析。对黄山及沈阳大气冰核的浓度分别拟合参数化公式,对黄山及沈阳不同区域的人工增减雨作业提供研究基础。     

环境影响评价中大气扩散模型应用的几个问题

针对研究各种条件下污染物的输送扩散。提出不同大气扩散模型的差别。给出选择大气扩散模型、参数、气象条件的要点。并对在进行大气环境影响评价计算时提出建议。     

北半球春季大气臭氧变化特征及其对大气温度和环流场的影响

该文利用美国1978～1993年TOMS臭氧资料以及NCEP提供的全球再分析资料,研究北半球大气臭氧变化特征及其对大气温度和环流的影响.研究表明1987年前后北半球40°N以北的中高纬地区春季大气臭氧柱总量的趋势变化存在明显的突变,大部分地区突然减少,与其相对应的对流层(平流层)平均温度突然升高(降低),300 hPa(30 hPa)层位势高度也突然增高(下降).但是在北大西洋北部和哈德逊湾地区大气臭氧柱总量却突然增加,与其相对应的对流层(平流层)平均温度突然降低(升高),300 hPa(30 hPa)位势高度突然下降(增高),平均温度突然升高(降低 )1～2°C.研究还表明,大气温度和环流的趋势变化主要是由于大气臭氧的趋势变化所引起.另一方面,在同一地区1979～1992年春季大气臭氧柱总量强弱异常年的大气温度场和环流场的差异也存在相同的分布特征,这一事实进一步说明大气臭氧柱总量的多少是决定大气温度场和环流场差异的重要原因.     

银川市PM10等气象条件分析

利用银川市大气自动监测站首年连续24h观测资料，从大气逆温、大气降水和大风扬尘的不同角度，分析其各自对大气污染物的增加和减少所做的贡献，进而给出贡献率。     

青藏高原地区大气辐射加热场的季节变化

本文利用美国犹他大学系新近发展的辐射和云参数化模式对青藏高原地区甘孜、那曲、拉萨三站及东部平原地区的南京１９８２年８月－１９８３年７月的辐通量和大气加热率进行了计算，分析研究了高原地区大气辐射场的季节变化特征及其与气候的关系，并对一些主要的影响因子进行了简要的讨论。     

贵州省凯里市大气扩散能力研究

由于大气扩散能力随气象条件的变化而不同,风、温度、大气稳定度直接影响污染的扩散稀释,通过对贵州凯里某厂的环境评价,根据实测资料及当地气象台的有关资料,分析了研究了贵州省凯里市的大气扩散能力。     

规一化植被指数探测的大气影响与订正

本文对利用NOAA-AVHRR探测地面植被指数时大气的影响作了详细讨论,并对不同水汽含量与气溶胶情况下的大气影响进行了计算,对于大气订正方案作了研讨,对于在我国环境生态监测中如何进行大气订正的方案进行了探讨。     

酒泉绿洲夏季大气边界层加热(冷却)特征初探

利用“绿洲系统能量与水分循环过程观测与数值研究”的观测资料和酒泉站的地面和探空气象资料,计算了酒泉绿洲夏季大气边界层的加热（冷却）率,分析了酒泉绿洲近地面层和行星边界层的大气加热（冷却）率逐日变化,研究了不同典型天气下大气加热（冷却）率的变化特征。结果表明,酒泉绿洲近地面层和行星边界层内,大气加热（冷却）率具有明显的逐日变化特征;近地面层和行星边界层及整个大气层白天的大气加热率和夜晚的大气冷却率基本相当,大气能量基本守恒;日照时数、云量和特殊天气过程（如冷空气活动、沙尘天气和降水等）对大气加热（冷却）率有很大影响。     

基于旋翼无人机的大气边界层环境气象垂直观测及订正方法的研究

基于旋翼无人机开展大气边界层观测可为气象要素和大气污染物垂直结构的研究提供具有高时空解析能力的新方法,有助于深入理解低层大气物理化学变化机制。本文详述了旋翼无人机在开展大气边界层环境气象垂直观测实验的应用及优势。基于自主研发的旋翼无人机环境气象观测平台,通过开展传感器在无人机上不同的搭载位置,以及旋翼无人机与探空气球、高塔的对比观测实验,明确了旋翼无人机对气象环境观测的影响及合理的搭载方式。研究进一步在湖北重污染天气条件下开展了0—1000 m的大气边界层垂直观测,并研发了基于旋翼无人机姿态数据的大气边界层气象要素及污染物垂直观测的订正方法。结果表明:实验获取了2—10 m垂直分辨率的高质量大气廓线数据,可精细捕捉大气边界层及其逆温层高度和污染物浓度等要素的垂直变化特征。本文旨在为无人机观测的科研应用提供一种技术可行且数据可靠的观测手段。     

Landsat卫星遥感影像的大气校正方法研究

介绍了一种对Landsat卫星遥感影像逐像元进行大气校正模型,该模型基于MODTRAN大气辐射传输模型计算建立的查找表（look up table,LUT）,并结合暗元目标法（dark object method,DOM）,利用遥感影像自身的信息对遥感影像进行大气校正。以Landsat ETM＋遥感影像为例,介绍了算法流程,同时给出了大气校正前后的对比结果。结果表明,利用该模型进行的影像逐像元的大气校正,能够有效地降低大气中的大气分子、水汽、臭氧、气溶胶粒子等对卫星遥感影像造成的影响,获得更加精确的地物真实反射率,有利于遥感信息的进一步定量提取和专题解译。