合肥地区沙尘暴降尘过程的大气细粒子谱观测研究

2010年3月20日至3月28日,利用大气细粒子谱分析仪对合肥地区大气细粒子谱进行连续在线观测.观测过程涵盖整个沙尘暴降尘期、间歇性降雨期及晴好天气粒子浓度增长期.颗粒物数浓度分析表明,沙尘暴降尘期内核模态(Nucleation mode, 5~20 nm)、爱根核模态(Aitken mode, 20~100 nm)和积聚模态(Accumulation mode, 100~1000 nm)粒子浓度分别为898 cm-3、3424 cm-3、1587 cm-3,并未明显高于间歇性降雨期(粒子浓度分别为255 cm-3、1509 cm-3、1213 cm-3)和晴好天气粒子浓度增长期(粒子浓度分别为706 cm-3、4891 cm-3、2468 cm-3);沙尘暴降尘期粗粒子模态(Coarse mode, 1~10 μm) 粒子值达到 48 cm-3,浓度远高于其他观测期.粒谱分析表明:合肥地区大气细粒子谱呈典型双峰结构,第一峰值出现在10~20 nm之间,第二峰值出现在100 nm左右,而且不同天气条件下细粒子谱峰值位置略有不同;沙尘暴降尘期,粒径10 nm以下和400 nm以上粒子浓度值高于间歇性降雨期和晴好天气粒子浓度增长期,而并非只有粗粒子模态粒子浓度高于其他时段.     

沙尘暴

Aeolian dust storm又称沙暴。由气象、植被和水综合作用形成的扬尘现象,发生在干旱和半干旱区。粉尘从地面启动由流体的拖拽、空气动力学的上举和弹道式的冲击引起。     

水平螺旋度与沙尘暴的动力学关系研究

应用2002～2006年高空流场和地面观测资料,计算近地面至500 hPa水平螺旋度的大小.结果表明：水平螺旋度负值中心值越大,500 hPa到近地面风速越大,西风增强,风速垂直切变越大,辐合上升运动越强,形成沙尘暴的强度就越强.水平螺旋度负值中心常常在河西走廊附近最强,导致其下游东南方发生沙尘暴.水平螺旋度负值中心与其下游沙尘暴发生强度有一致的对应关系：当水平螺旋度负值中心≤-200 m2/s2时,未来24小时内该区下游将有沙尘天气出现,当≤-600 m2/s2时,6小时内该区下游将有能见度小于500 m的强沙尘暴天气出现,当≤-1000 m2/s2时,6小时内该区下游将有能见度小于50 m的特强沙尘暴天气出现.     

欧洲航天局:火星探测十年回顾

2013年6月3日,欧洲航天局(ESA)在其火星探测卫星Mars Express发射10周年纪念日,推出ESA火星探测历程回顾专题报道,首次发布新的火星全球地图并回顾了火星探测10年成果. 1 最新火星全球地图 ESA此次所发布的新火星全球地图,全景呈现了这个红色星球上水和火山活动的历史,为下一代火星探测任务锁定了目标位点.该独特的地图集包括火星表面一系列水成、火山成因及风化形成的矿物的分布图,每幅地图代表了火星地质进化史的一个不同时期,地图集揭示了塑造火星的主导地质过程的全球背景.     

中国高层大气与电离层耦合研究进展

近年来,地球高层大气与电离层之间的耦合研究为众多学者所关注.在回顾这一领域国际上若干研究方向进展的基础上,着重介绍了中国学者的近期研究工作与贡献.首先,扼要介绍了中国高层大气观测的新发展,包括激光雷达、FP干涉仪、全天空气辉成像仪等光学探测,MST雷达、全天空流星雷达等无线电探测手段.在高层大气变化特性研究中,介绍了高层大气的气候学及各种大气波动的研究进展.在高层大气与低电离层的耦合研究方面,介绍了突发钠层及低热层钠层的观测研究和钠层模式的研究进展,以及突发E层与大气行星波之间的耦合研究工作.在高层大气波动过程与电离层F2层耦合研究中,着重介绍了电离层四波经度结构与高层大气非迁移潮汐之间的耦合特性与机理研究.在热层与电离层耦合的研究方向上,介绍了热层背景大气风场和重力波对电离层的作用、带电粒子对赤道热层的影响与热层赤道异常的形成机理研究等热层电离层相互耦合工作.综合认为,近年来中国学者在高层大气与电离层耦合的研究领域进行了大量工作,包括实验观测及数据分析、模式化与理论研究等.中国学者取得的研究成果为这一领域近年来的进展与突破做出了重要贡献.     

我国中高层大气观测研究的新进展

中高层大气是与人类生存环境关系极为密切、又易受太阳活动影响的层次，它的研究在日地物理研究中占有特殊的地位．近年来，我国在中高层大气行星波、重力波、光化过程和太阳活动与人类活动影响等方面取得了可喜的进展，获得一系列重要成果；在观测方面，VHF雷达、钠荧光激光雷达、中间层大气毫米波探测和倾斜滤光片光度计等一批新型观测设备投入使用，增强了对中高层大气的探测能力.本文重点介绍了近年来我国在高平流层、中间层和低热层大气方面的主要研究情况．     

火星地震学与内部结构研究

目前世界多国掀起了第二次深空探测热潮.火星是人类重点关注甚至有移民愿望的行星.美国2018年发射了"洞察"号前往火星探测其内部结构,其科学目标是理解火星形成和演化过程.洞察号搭载了三套科学设备,其中火星地震仪是最为成功的,并取得了若干的研究进展.本文首先阐述火星地震学与内部结构研究进展,包括火星地震事件的识别过程、火星...     

流星和高层大气分子間相互作用的热力学和动力学过程

本文根据高速稀薄气体动力学討論了流星在高空稀薄大气中运行时的加热和制动过程。研究指出,在不同高度上大气分子与流星表面的碰撞机制是不同的。例如对直径为0.05厘米,速度为40公里/秒的流星而言,在100公里以上自由大气的分子可与流星表面直接碰撞,在75公里以下,流星前面形成阻塞层,自由大气分子完全不能与流星表面直接碰撞。本文討論了在三种情况下,高层大气对流星的加热和制动过程,并計算了流星的有效加热系数和阻力系数,这些結果也可用来說明人造卫星的加热和制动过程。最后根据美国火箭探测的密度資料,对有效加热系数做了估計,結果与理論值相符。     

流星和高层大气分子間相互作用的热力学和动力学过程

本文根据高速稀薄气体动力学討論了流星在高空稀薄大气中运行时的加热和制动过程。研究指出,在不同高度上大气分子与流星表面的碰撞机制是不同的。例如对直径为0.05厘米,速度为40公里/秒的流星而言,在100公里以上自由大气的分子可与流星表面直接碰撞,在75公里以下,流星前面形成阻塞层,自由大气分子完全不能与流星表面直接碰撞。本文討論了在三种情况下,高层大气对流星的加热和制动过程,并計算了流星的有效加热系数和阻力系数,这些結果也可用来說明人造卫星的加热和制动过程。最后根据美国火箭探测的密度資料,对有效加热系数做了估計,結果与理論值相符。     

1.27μm辐射源迈克尔逊干涉仪观测火星风场:概念设计

近年来,中国的火星探测任务引起了人们对行星科学探索的极大兴趣.文章提出一种利用多普勒迈克尔逊干涉测量技术测量火星大气风场的概念模拟.基于火星大气动力学观测项目(DYNAMO)设计的卫星仪器,利用迈克尔逊方程构建了由轨道子模型、大气背景场子模型和仪器子模型组成的DYNAMO测量的正演模型,模拟了仪器测量火星大气中1.27...     

金星与火星电离层研究现状概述

随着天问一号发射,我国深空探测迈入火星探测新阶段,这对我国行星科学的学科建设提出了更高要求.?行星电离层一般指行星高层大气中含有大量自由热电子与离子的区域.?这些等离子体主要由太阳紫外辐射与行星外部高能粒子电离行星中性大气后产生.?作为行星与外界进行物质能量交换的关键区域,电离层对行星高层大气以及地表环境都有十分重要的...     

中蒙地区沙尘暴研究的若干进展

本文首先回顾了近20多年来我国沙尘暴研究的3个主要阶段,然后从沙尘观测、沙尘暴气候学、沙尘暴爆发和沙尘传输的环流型、沙尘暴活动的年代际变化和原因、以及待深入研究的问题等5方面简要评述了它的研究进展和问题. 指出中蒙沙尘主要来源于中国西北及蒙古国南部和西北部地区;随沙尘天气强度逐渐加强（即从背景大气到浮尘、扬沙、沙尘暴、强及特强沙尘暴）,它们的地面沙尘浓度约按3倍的比率依次递增;揭示了我国北方及蒙古国南部的七大沙尘暴多发区,沙尘暴主要出现在春季午后至傍晚间丰富的沙源,强风和不稳定的大气层结是形成沙尘暴的3个主要因子;中蒙地区沙尘暴爆发的环流主要有低压冷锋型和低压、冷锋加中尺度系统的强对流型两类,前者占绝大多数,后者是极少数,但为沙尘暴爆发短期预报的难点,沙尘的传输主要决定于低空环流型;近50年来中蒙地区的沙尘暴活动呈波动变化,而且中蒙中、东及西区三区系的变化不完全相同. 它们与北方风沙区生态环境恶化,特别是蒙古及日本海附近气旋频数的年代际变化有关;防御沙尘暴重点要抓上述七大多发区生态环境的治理及沙尘暴预警系统的建立,治理措施要因地制宜;要加强沙尘暴爆发和沙尘输送的数值预报和模拟研究.     

损耗大气中重力波的非线性相互作用理论

基于中高层大气重力波动力学是由非线性过程和损耗过程共同决定的物理思想,本文采用弱非线性相互作用近似,推导出损耗大气中重力波的非线性相互作用方程.这组方程是研究固定相位和随机相位重力波相互作用问题的出发点.通过引入平均振幅,我们得到了损耗情况下离散重力波的三波相互作用方程,该方程描述了重力波波包非线性时空演变的规律.作为该方程的一个具体应用,我们考虑了由于波-波相互作用产生的不稳定性.当一大尺度大振幅的主重力波通过大气传播时,非线性相互作用可能导致两个次级波振幅随时间指数增长.由于分子损耗和频率失配,主波的振幅必须大于一个阈值,这种指数增长才可能出现.共振条件满足时,阈值变为最小.频率失配还会导致次级波本征频率发生改变,改变的大小是频率失配值的一半.     

损耗大气中重力波的非线性相互作用理论

基于中高层大气重力波动力学是由非线性过程和损耗过程共同决定的物理思想,本文采用弱非线性相互作用近似,推导出损耗大气中重力波的非线性相互作用方程.这组方程是研究固定相位和随机相位重力波相互作用问题的出发点.通过引入平均振幅,我们得到了损耗情况下离散重力波的三波相互作用方程,该方程描述了重力波波包非线性时空演变的规律.作为该方程的一个具体应用,我们考虑了由于波-波相互作用产生的不稳定性.当一大尺度大振幅的主重力波通过大气传播时,非线性相互作用可能导致两个次级波振幅随时间指数增长.由于分子损耗和频率失配,主波的振幅必须大于一个阈值,这种指数增长才可能出现.共振条件满足时,阈值变为最小.频率失配还会导致次级波本征频率发生改变,改变的大小是频率失配值的一半.     

火星弓激波的基本特征与位形模型

由于火星没有内禀磁场,太阳风可以直接与火星大气和电离层相互作用,并在火星上游形成弓激波.?过去几十年,利用弗伯斯2号(Phobos?2)、火星环球探测者号(MGS)、火星大气与挥发物演化(MAVEN)等探测器对火星空间磁场和等离子体的探测,研究人员对火星弓激波的基本特征、影响火星弓激波位形的主要因素开展了大量研究和探索...     

中层耗散大气中Rossby波包的非线性相互作用理论

采用弱非线性近似得出中层耗散大气连续谱Ｒｏｓｓｂｙ波包的非线性时空演化方程,讨论了Ｒｏｓｓｂｙ波包的三波相互作用问题．数值计算表明,耗散和非线性的共同效应决定了Ｒｏｓｓｂｙ波包的演变．当一个Ｒｏｓｓｂｙ波包通过大气传播时,它的振幅若超过某个阈值,空间尺度分别比它大和比它小的两个次级Ｒｏｓｓｂｙ波包的振幅会随时间增长．特别当这两个次级波包同时随时空变化时,仅当主波的振幅超过一个更大的阈值,且其群速度介于两次级波包的群速度之间时,两次级波包的振幅才会随时空同时增长,即出现绝对不稳定现象,耗散和３个波包的频率失配都会增大不稳定的阈值．     

倾斜记录波动的主要成因及其定量分析

通过对若干倾斜波动曲线的频谱分析,了解倾斜波动共同的高频特性,发现其与气压变化有较密切关系,并找到跟佘山台较典型倾斜波动记录时间同步且变化形态基本一致的、青浦气象站气压高频波动的例子。经过频谱计算得到的共谱峰值符合原倾斜波动记录分析的高频特性。统计表明,倾斜波动大多数是由于气压高频波动引起。因此,在正规倾斜台站观测室内应配置高灵敏度自记气压计,以便进行综合分析排除干扰,准确提取倾斜资料所反映的前兆信息。