气溶胶粒子对城市雾影响的模拟研究

在三维雾模式内增加气溶胶粒子的长波辐射效应,旨在运用模拟的方法研究夜间城市气溶胶粒子对雾的形成和发展的影响.运用重庆市的地形及有关资料,模拟了重庆市冬季雾的形成和发展过程,并与不考虑气溶胶粒子情况下雾的形成和发展过程进行了对比分析.结果表明:气溶胶粒子的存在,由于其温度效应,使地面雾形成时间推迟,低层雾含水量普遍减小;适量的气溶胶粒子有助于重庆雾向高处发展;当气溶胶粒子成倍增加后,对雾的形成和发展均有阻碍作用.     

相对湿度对大气气溶胶粒子短波辐射特性的影响

利用Mie散射原理和重庆实测气溶胶资料,详细计算了边界层内单个气溶胶粒子的光学特性参量,气溶胶粒子群体的散射、吸收、消光系数及不对称因子、散射比、光学厚度;进而采用二流近似和累加法计算了边界层内太阳短波辐射增温率。目的在于研究相对湿度对以上各特性参量的影响。结果表明,相对湿度在65%～95%之间变化时,对气溶胶粒子群体光学特性参数和太阳增温率的影响在量级上可与气溶胶粒子浓度成倍变化的影响相比拟。     

用T矩阵方法计算超椭球粒子的电磁散射特性

利用超椭球体方程描述粒子形状，用Matlab实现粒子形状的的绘制并离散粒子表面。用T矩阵方法计算了粒子的一些散射性质，并与其他算法做了对比。     

气溶胶辐射特性的观测研究

利用一个简化的辐射平衡模式,讨论了气溶胶直接辐射强迫和气溶胶辐射特性以及与地面反射率之间的关系。模式分析表明,增加气溶胶层以后,地气系统对太阳辐射的反射率可能增大,也可能减少,取决于气溶胶的单散射反射率~ω0、不对称度因子g与地面反射率αg之间的配置,但与气溶胶光学厚度δ没有直接的关系。气溶胶光学厚度值仅和反射率变化的幅度成正比。从辐射平衡模式的结果可知,为了定量地研究气溶胶直接辐射强迫作用,需要有系统的有关气溶胶辐射特性的观测资料。从地面和空间对中国地区气溶胶的辐射特性开展了观测研究,包括从地面用太阳光度计测量气溶胶的光学厚度、用浊度计测量气溶胶的散射系数、黑碳仪测量气溶胶的吸收系数,并且利用MODIS资料反演气溶胶的光学厚度。地面太阳光度计观测的气溶胶光学厚度用于检验卫星遥感的气溶胶光学厚度值,对中国东部地区,遥感的结果是可以接受的,主要是由于这一地区存在较低的地表反射率;但对中国北方植被条件不很好的地区,在遥感反演时对地面反射率的估计可能偏低,如做适当的修改还有可能提高遥感反演的精度。从地面直接测量气溶胶的散射系数和吸收系数算出的气溶胶单散射反射率在0.8左右,需要有更多的观测,以便进一步查清这一问题。     

考虑湿度影响的城市气溶胶液晚温度效应

本文利用一维非定常模式，研究了城市上空干、湿气溶胶粒子对夜间边界层温度的影响。结果表明，湿气溶胶粒子对低层大气有明显的升温作用，而对中上层大气则起降温作用，同时改变了贴逆逆温层结构和边界层稳定度。     

对流层与平流层大气气溶胶粒子的若干散射特性

本文应用Ｍｉｅ散射理论，采用简洁方案计算了ＩＡＭＡＰ提出的大气气溶胶主要粒子的散射效率因子及散射相函数，结果表明，大颗粒的散射能力以７５％硫酸液滴最强，其次是水滴，冰晶，沙尘性粒子；小粒子的散射能力仍以７５％硫酸滴最强，其次是沙尘性粒子，小颗粒相函数的前向后向基本对称；大粒相函数随Ｘ值增大而不对称加大；折射率实部不同，则相函数最小值出现在不同的散射角，折射率虚部较大的煤烟，相函数起伏较小，约在１０     

考虑湿度影响的城市气溶胶粒子白天温度效应

利用一维晴空大气边界层模式，在详细计算气溶胶短波辐射增温率的 基础上，研究了环境相对湿度和气溶胶粒子浓度对边界层气溶胶白天温度效应的影响。 结果表明，相对湿度的增加与气溶胶粒子浓度的增加在边界层中具有一致的温度效应， 均使边界层中上层增温，近地层降温，从而稳定度增大。     

中国遥感卫星辐射校正场气溶胶光学特性观测研究

1999年6月28日~7月19日在敦煌场, 7月25日~7月31日在青海湖水面场进行了一次大规模综合野外测量试验, 其中采用3台先进的法国CIMEL太阳辐射计对两个场地大气光学特性进行了系统全面测量, 获得大量晴空天气条件下的大气光学数据。利用Langley法处理气溶胶通道数据得到气溶胶光学厚度及其光谱变化。测量结果显示550 nm波长平均气溶胶光学厚度分别为0.12、0.18, 由气溶胶光学厚度的波长变化得到气溶胶Junge参数分别为2.6、3.0, 并与几种典型气溶胶类型比较。结果表明两地在晴空天气里, 气溶胶含量较小, 符合遥感卫星传感器辐射定标的大气条件。     

青藏高原土壤温度和湿度对T106模式预报的影响

在Ｔ１０６Ｌ１９谱模式中引入青藏高原土壤温度和湿度新近资料,改进模式听地表物理过程参数化方案,作了中期预报数值试验,结果表明,青藏高原土壤温度和湿度对高原本身及我国东部,东北地区高度场和降水预报有一定影响,改进土壤参数能够有效提高模式的预报结果。     

沙尘气溶胶辐射特性及其观测方法初步评述

沙尘气溶胶在全球及区域尺度气候和环境变化中起着十分重要的作用,大气中的沙尘可通过"阳伞效应"、"冰核效应"和"铁肥料效应"影响全球气候。本文对沙尘气溶胶的气候效应及观测方法进行了介绍。     

声波对气溶胶和云雾粒子聚并影响研究进展

声波对气溶胶和云雾粒子聚并的作用和影响是当今云雾物理和人工影响天气领域研究的前沿科学问题。已有研究表明：声聚并机制主要包括同向团聚机制、流体力学机制（包括共辐射压效应、共散射效应和声波尾流效应）和声致湍流机制等;气溶胶粒子在声场中的聚并现象是在多种声聚并机制共同作用下出现的;低频强声波在声聚并机制作用下会增加云雾滴粒子之间的相对运动,促进粒子间的碰并过程,对云雾滴生长和降水过程有显著的影响。但由于声波聚并过程的复杂性、实验条件的多样性和理论的局限性,使声聚并效率最高的最佳实验条件和参数配置依然具有很大的不确定性,需要进行大量实验与数值模拟的综合研究。今后应加强声聚并对云雾滴作用的云室和数值模拟研究,并开展声波对云雾过程和降水影响的野外综合观测试验评估,这对发展人工影响天气（如人工消雾、增雨等）新技术有重要的科学意义。     

生物质燃烧输送对青藏高原气溶胶光学辐射特性的影响研究

利用青藏高原拉萨(Lhasa)和珠峰(QOMS＿CAS)站点地基CE-318太阳光度计观测数据,研究了2012年4月2日至4月5日一次生物质燃烧输送对青藏高原气溶胶光学和辐射特性的影响;并结合卫星遥感产品以及后向轨迹模式分析了本次生物质燃烧输送的可能来源。结果表明：本次气溶胶污染期间Lhasa和QOMS＿CAS站点的主要气溶胶类型变为生物质燃烧气溶胶,气溶胶粒子的消光性增大(气溶胶光学厚度(AOD)增大,Lhasa和QOMS＿CAS站点AOD最大值分别为0.4和0.29),尺度减小(消光波长指数(EAE)>1.5),吸收性增大(吸收波长指数(AAE)>1.3),细模态粒子体积浓度增大,而细模态粒子峰值半径减小。气溶胶辐射强迫表明此次输送过程使得Lhasa和QOMS＿CAS站点的气溶胶对大气顶和地表的降温作用增强,对大气的增温作用也增强。生物质燃烧输送的可能来源为南亚的印度东北部,尼泊尔与不丹地区。     

气溶胶粒子的降水清除

讨论了雨滴在云下对气溶胶粒子的清除,考虑了气溶胶粒子和雨滴之间的碰并系数,雨滴谱以及气溶胶粒子谱对清除系数的影响。在０１＜ ｒ＜ １０ μｍ 范围内,利用不同的碰并系数表达式算得的降雨对该区间内气溶胶粒子的清除系数相差很大,但对总质量清除系数影响不大;雨滴谱的改变对总质量清除系数有很大影响;不同的气溶胶粒子谱对总质量清除也有一定影响。雨滴谱用Ｍａｒｓｈａｌｌ－ Ｐａｌｍ ｅｒ 分布;气溶胶粒子谱用Ｊｕｎｇｅ 分布ｎ（ｒ）＝ ａｒｂ 算得清除系数与雨强关系为Λ＝ ０５１Ｉ０７８,而气溶胶粒子谱改用三参数分布（ｒ）＝ ａｒｂｅ－ ｃｒ得到清除系数与雨强的关系为Λ＝ ０２５Ｉ０７７。     

对流层低层晴空大气气溶胶粒子的观测分布

根据1987年冬季人工增雪飞机(机上装有FSSP-100前向散射粒子谱仪)在新疆不同地区获得的大气气溶胶粒子(尺度0.5-8μm)资料,分析研究了对流层低层晴空大气气溶胶粒子的浓度,尺度谱及垂直分布特征.     

火山气溶胶的辐射影响

本文应用辐射传输计算研究了火山气溶胶,特别是大的火山爆发后短时期及火山周围地区内的火山气溶胶,对到达地面的向下的总的太阳辐射通量、行星反照率及大气加热率的可能影响.     

气溶胶对云中水成物粒子荷电情况的影响

利用已有的二维雷暴云起电模式,加入气溶胶模块,建立一个完善的雷暴云起电模式.结合SEET个例,初步探讨了气溶胶浓度对雷暴云内各种水成物粒子荷电情况的影响.发现气溶胶的浓度与雷暴云内云滴、霰粒、冰雹以及雨滴等水成物粒子在空间所携带的最大电荷面密度值以及电荷量有很好的正相关性;同时气溶胶粒子浓度的增加使得雨滴在空间携带电荷量达到峰值的时间有一定提前.     

用T—矩阵法分析降水粒子在微波段下的ZDR特性

本文采用Ｔ－矩阵方法从理论计算的角度分析了在Ｘ、Ｃ和Ｓ波段下不同轴此,大小和相态的扁椭球降水粒子的差反射率因子ＺＤＲ,对为三种波长的双偏振雷达实际动用提出了更合理的解释,得到若干有用的结论,文中还对Ｔ－矩阵方法的准确性进行地评价。     

平流层重力占优气溶胶粒子的耦合碰并

研究大气平流层中的重力作用占优的气溶胶粒子之间的耦合碰并问题.平流层由于空气稀薄,必须引入高Knudsen数下分子体系介质近似,对于重力占优的气溶胶粒子,采用高Qij下的处理方法,在新的对分布方程的基础上,求得重力作用占优的气溶胶粒子的对分布函数的解析解.结果表明,对于重力占优的气溶胶粒子,平流层中碰并率要大于对流层中的碰并率.     

气溶胶粒子对城市夜间边界层温度影响的模式研究

用一维非定常模式模拟大气气溶胶粒子对城市夜间边界层大气温度场的影响。结果表明：气溶胶粒子对近地层大气地增温作用，对１５０ｍ以上大气起降温作用，并削弱近地逆温层的强度。     

分子体系介质中气溶胶粒子的耦合碰并

根据碰并率通量随粒子半径变化极小的物理事实,利用半径空间极值点处碰并率函数的连续光滑的性质,把在低Péclet数条件下得到的碰并率的三阶渐近展式和纯重力作用下的碰并率一阶解,推广到中Péclet数重力对流与Brown运动都不能看成小量的耦合碰并条件中,同时得到高Péclet数条件下碰并率的三阶数值解,最后首次得到高Knudsen数条件下分子体系任意Péclet数条件下的碰并率.