紫外差分吸收激光雷达测量平流层臭氧

我们研制了一台紫外差分吸收（UV-DIAL）激光雷达,用于18～45 km高度的平流层臭氧垂直廓线的长期监测。位于合肥的这一激光雷达于1996年8月全面建成并投入常规运行。本文将给出该激光雷达系统的结构和平流层臭氧测量数据处理。给出的一些测量结果和与其他手段测量结果的对比表明,该激光雷达对平流层臭氧能够进行可靠的测量。     

激光探测平流层气溶胶层后向散射系数分布

1983年2月以来,利用红宝石激光雷达对平流层气溶胶层进行了一系列探测.结果表明:因受El Chichon火山爆发的影响,平流层气溶胶层后向散射比峰值和14—23.5公里高度范围内积分后向散射系数均明显增大。本文对部分探测结果进行了分析和讨论.     

高光谱分辨率激光雷达同时测量大气风和气溶胶光学性质的模拟研究

提出一套高光谱分辨率激光雷达(HSRL)系统,用于同时测量大气风和气溶胶的光学性质.该HSRL系统中使用碘分子滤波器分离分子和气溶胶后向散射,同时利用双边缘检测技术测量大气风场引起的多普勒频移.文中选用合理的HSRL参数和大气模型数据,模拟和分析了HSRL的测量性能.系统夜晚运行时,可测量20 km以下的大气风速和气溶胶,风速误差小于2 m s-1,气溶胶的后向散射系数相对误差小于30%.在白天工作时,相同误差下的可探测高度为10 km.模拟分析结果表明,该HSRL雷达有较大的应用前景,对天气和气象研究等有重要意义.     

平流层火山灰气溶胶层对全球温度影响的敏感性研究

本文的数值实验结果表明：火山喷发主要造成全球性降温,火山所在的纬度和喷发的季节都可以对喷发后全球温度变化的形式产生影响。需要特别注意的是,火山喷发,尤其是北半球高纬春夏季节的喷发,能产生很强的冷夏作用,可能会对全球天气、气候的变化产生深远的影响。     

近年平流层气溶胶模式研究综述

平流层气溶胶在全球大气的辐射与化学平衡中起着重要作用,对全球气候变化有着重要的影响。数值模拟研究是研究平流层气溶胶浓度、粒径分布及其化学组成的重要手段之一。回顾了平流层气溶胶模式的发展历程,并对现今研究中较有代表性的5种模式进行了比较,着重考察了模拟结果在OCS、SO2分布情况等方面与实测数据的相符程度。结果发现5种模式均可再现平流层气溶胶和它的主要前体气体分布的大部分特征,但同时也都存在各自的局限。最后展望了平流层气溶胶模式未来的发展方向以及需要改进的问题。     

用曙暮光时的天光光强反演平流层气溶胶散射系数廓线

本文基于对曙暮光问题的系列研究,提出一个用曙暮光时的光强观测资料反演平流层气溶胶垂直分布的方案.然后在用Monte-Carlo计算程序模拟分析Koomen等人1951年曙暮光观测资料的基础上,对此资料实施了反演试验,并给出了反演基本结果和误差分析.结果表明此法是有效的,能为平流层气溶胶过去几十年的长期变化提供反演方法.     

多波段光度计和大气气溶胶测量

近年来对大气气溶胶的观测受到越来越多的重视。很多国家都利用对太阳光谱的观测来推算大气气溶胶,并且对计算气溶胶谱分布的反演方法也进行了很多理论上的分析。这里,我们介绍一种计算谱分布的简便方法及某些观测结果。一、方法从太阳直接辐射的测量可以算出大气总的光学厚度,在扣除空气分子的影响后,便得到大气气溶胶的光学厚度式中。n(r)——气溶胶谱分布 r——粒子半径Q_(ex)(r,λ,m)——削弱的有效因子 m——气溶胶折射率如果测出不同波长的大气气溶胶光学厚度,即可由(1)式反演出气溶胶谱分布。为了使反演过程简单化,引入以下两项假定:     

瑞利散射激光雷达探测平流层和中间层低层大气温度

介绍了一台瑞利散射激光雷达,它能够探测22～60 km范围内大气温度的垂直分布;比较了两种反演温度的数据处理方法.该激光雷达分别与UARS/HALOE卫星和无线电探空仪观测结果进行了对比,均表现了较好的一致性.同时还模拟分析了平流层低层气溶胶对计算温度的影响.     

本世纪最大的一次平流层气溶胶事件

本文介绍和分析了针对1991年6月中Pinatubo火山喷入平流层的气溶胶云及其演变所进行的大量卫星遥测和地面探测结果,并就此浓火山云对大范围气候的后延强迫作用所作气候数值预报结果与实况进行了对比分析。     

青藏高原平流层臭氧和气溶胶的变化趋势研究

通过分析SAGEⅡ资料,发现青藏高原平流层臭氧存在递减趋势,15—50 km臭氧的变化对臭氧总量变化贡献最大,其中25—50 km和15—25 km两层的贡献大致相当。通过青藏高原和中国东部地区平流层臭氧变化的对比,清楚地看出:两地臭氧总量变化的差异主要是由于在15—25 km臭氧变化不同所致。5—7月臭氧变化趋势的情况与年平均的变化类似,两地臭氧变化的差异主要在平流层低层,即15—25 km。青藏高原平流层气溶胶面密度的时间变化序列显示:大的火山喷发对青藏高原平流层气溶胶具有重要影响,其影响可持续6年左右。从1997年至今,青藏高原18—25 km气溶胶面密度增加,最大的增长出现在23 km,每年大约增长4%—5%。而在16—17 km气溶胶的面密度出现减少趋势。与此同时,在37 km以下,青藏高原的温度出现递减的趋势,而且其递减速度比中国东部地区快;在37—50 km,温度出现增加的趋势,青藏高原的增温也比中国东部地区快。青藏高原平流层低层气溶胶的增加和温度的降低都将增强该区域非均相反应的作用。     

双差分激光雷达——一组可以提高臭氧测量精度的波长

模拟了气溶胶影响三波长双差分 (2 6 6 - 2 89- 30 8nm)方法和双波长差分 (2 6 6 - 2 89nm和 2 6 6 - 30 8nm)方法测量对流层臭氧的误差 ,并在合肥测量了对流层 2～ 3.6km高度的臭氧分布。结果表明 ,三波长双差分方法比常规的双波长差分方法能更有效地克服气溶胶的影响 ,三波长差分测量的结果比常规的双波长差分的结果更精确。同时还揭示了气溶胶影响双波长差分方法测量臭氧的规律。模拟结论与测量结果是一致的     

平流层火山气溶胶时空传播规律及其气候效应

根据平流层火山气溶胶传播规律研究,该文构建了反映火山喷发强度、平流层火山气溶胶相对浓度、火山气溶胶扩散速率和反映火山爆发地理位置并且按e指数规律衰减的火山活动指数(VEI)时空分布函数,进一步建立了北半球中高纬度、南北半球低纬度和南半球中高纬度3个1945-2008年逐月火山活动指数时间序列。根据3个逐月火山活动指数时间序列分别分析了北半球中高纬度、南北半球低纬度和南半球中高纬度火山活动对于相应纬度带地面气温的影响。研究表明:无论南北半球还是热带,火山活动强时地面气温下降,火山活动弱时地面气温上升,并且地面气温对于火山活动的响应明显滞后。     

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.     

El Chichon火山喷发与平流层气溶胶的研究

1.序言从1981年到1984年的中层大气研究计划(MAP)期间,平流层气溶胶的研究以观测为中心,取得了很大进展。特别是在MAP 期间发生了El Chichon火山大喷发,造成平流层气溶胶的增加现象,这一现象是本世纪最大规模在平流层产生气溶胶,在这之后的几年里这些气溶胶的相当数量仍停留在平流层中。因为是在完备观测体制时发生的事     

对流层平流层气溶胶粒子的形态和化学组成

分析研究了１９９３年和１９９４年的８月、９月在香河地区上空采集的单个气溶胶粒子的形态及化学元素和化合物的组成。结果表明：１９９３年,在对流层大气中的气溶胶颗粒经常出现不规则形的粒子,可能是土壤粒子;而在平流层大气中的颗粒以具有“卫星”结构的硫酸粒子为主;硫酸铵粒子则经常出现在对流层的中、下部。香河地区上空颗粒物的化学元素组成比较复杂,单一化学元素组成的粒子较少,粒子主要含有Ｓｉ,Ｆｅ,Ａｌ和Ｓ等元素。气溶胶的化合物有硫酸盐、硅酸盐、硝酸盐和磷酸盐等     

Mie 散射激光雷达探测大气气溶胶的进展

简要论述了激光雷达探测大气的优点,以及求解M ie散射激光雷达方程的理论方法,并阐述了国内外近20 a来M ie散射激光雷达探测大气气溶胶的主要成果,及其存在的问题。     

青海格尔木大气气溶胶地基激光雷达观测研究

本文利用中国科学院大气物理研究所自行研制的MARMOT(Middle Atmosphere Remote Mobile Observatory in Tibet)激光雷达系统,于2013年8月~2015年5月在青海省格尔木市(36.25°N,94.54°E)开展了准连续夜间气溶胶垂直分布的观测实验,初步获得了青藏高原北部地区上空气溶胶的消光系数反演结果。本文挑选晴朗无云观测时段进行典型个例分析,发现冬季测站上空空气污染程度比夏季和秋季严重。分析发现气溶胶的垂直消光廓线分布与背景天气系统和人类活动都有密切的关系,说明了人类活动对环境气溶胶浓度有非常大的影响。将激光雷达反演的气溶胶消光系数结果与CALIPSO卫星数据进行了对比,两者具有良好的一致性,验证了激光雷达所获数据的可靠性。     

利用激光雷达资料模拟沙尘气溶胶边界层响应

利用后向散射激光雷达的探测资料,通过WRF(Weather Research and Forecasting)模式与包含气溶胶辐射效应的大气边界层数值模式嵌套起来的数值模拟平台(WRF-ABL),对2006年6月17日出现的浮尘天气沙尘气溶胶长波辐射效应及大气边界层的响应进行了模拟计算和分析。夜间沙尘气溶胶作用使低空沙尘气溶胶所在层冷却,整个沙尘过程4小时地面层温度减小0.28 K,地面至2 500 m高度温度减小约0.23～0.43 K,降温最大值在2 100～2 300 m高度层内,最大降温0.43 K;相应夜间沙尘气溶胶所在层风速增大。      

基于激光雷达资料的气溶胶辐射效应研究

利用新型激光雷达气溶胶探测资料及综合数值模式,以地形复杂的兰州市及周边地区冬季典型天气形势下的大气边界层为研究对象,通过理想试验模拟研究了城市气溶胶辐射效应与大气边界层的相互作用。结果表明:夜间,低空(50~600 m)气溶胶所在气层冷却效应明显,温度降低0.13~0.18℃,600 m高度以上,气溶胶浓度较低,其冷却效应较小,温度降低不足0.1℃;白天,受气溶胶短波辐射效应影响,边界层内增温明显,增温最大值位于低层脱地逆温层顶300 m高度附近,600 m以上由于气溶胶浓度减小,加热率亦降低,增温由0.2℃减至0.1℃。此外,气溶胶的存在使得所在层的风速降低。可见,激光雷达探测资料在边界层模式中有很好的应用价值,对于研究气溶胶辐射效应的大气边界层响应有重要意义。     

利用激光雷达观测兰州沙尘气溶胶辐射特性

利用微脉冲激光雷达CE370-2与太阳光度计CE-318, 在兰州观测分析了2007年3月27~29日扬沙过程沙尘气溶胶辐射特性, 并利用HYSPLIT-4模式分析了沙尘过程气溶胶粒子的后向轨迹。分析表明, 此沙尘过程气溶胶粒子的传输路径主要有两条： 一条起源于青海西北经西宁抵兰州, 另一条起源于塔克拉玛干沙漠经河西走廊抵兰州; 沙尘气溶胶主要集中于离地1.5 km高度层内; 沙尘气溶胶消光系数随高度先增加, 到0.2 km左右高度达到最大, 然后急剧减小。沙尘气溶胶光学厚度的时间演变呈双峰型, 最高峰出现在28日12:00, 次高峰在27日22:00。验证表明由CE370-2得到的气溶胶光学厚度与CE-318得到的很接近; 雷达观测资料的处理方法可以较好地反演气溶胶消光系数和光学厚度。