Gtz逆轉效应中I_(3112 )的有效散射高度上升过程的跳跃性及逆轉方法B解的不唯一性

本文探討了Gotz逆轉效应中,单色天頂散射光强I3112（?）的有效散射高度hE的上升过程。首先从理論上証明:hE并非沿高度連續的上升,而是跳跃上升的。然后用实际观測数据的計算,証实了理論結果。由此并指出,由于hE的跳跃,那么在应用逆轉效应,建立測定大气臭氧垂直分布方法时,如果将大气分层較多,那么可能在臭氧层中下部所得的結果,是不唯一的。基于上述結果,进一步研究了方法B,发現目前国际上通用的,由Ramanathan与Davo所給出的逆轉方法B的解是不唯的。这些解之間有着亘大的差异。因此以該方法計算出的各层臭氧含量,并不能肯定大气臭氧的垂直分布情况。     

再談关于逆轉方法解的不唯一性

在大气臭氧垂直分布的研究中,逆轉方法B在最近几年有着比較广泛的应用。不久前我們曾証明,方法B的解是不唯一的,李鈞等同志对我們的工作提了一些意見,我們觉得这很好。     

再談关于逆轉方法<B>解的不唯一性

在大气臭氧垂直分布的研究中,逆轉方法B在最近几年有着比較广泛的应用。不久前我們曾証明,方法B的解是不唯一的,李鈞等同志对我們的工作提了一些意見,我們觉得这很好。     

对高层大气模式的研究

本文根据最近关于大气热力学参数的知識,討論了現代大气結构的模式。用基本靜力学方程由上向下进行数值积分的方法,由大气密度的卫星观测资料計算了热大气层中的分子溫度随高度的分布。从大气分子溫度的誤差估算表明,积分根本不能由下而上进行,相反地,由上而下的数值积分法可以大大減小計算誤差。用由下而上的逐层逼近法,根据大气密度的卫星观測资料,計算了大气动力溫度随高度的分布,在这种运算中,并未对在热大气层中溫度随高度的垂直分布趋向做任何約束性的假定,只假設在120公里以上,大气处于扩散平衡状态,同时在小高度区間△z內,溫度和高度的关系是线性的。計算結果証明,在热大气层中并未出現等溫区,溫度随高度的加大有上升的趋势。     

对高层大气模式的研究

本文根据最近关于大气热力学参数的知識,討論了現代大气結构的模式。用基本靜力学方程由上向下进行数值积分的方法,由大气密度的卫星观测资料計算了热大气层中的分子溫度随高度的分布。从大气分子溫度的誤差估算表明,积分根本不能由下而上进行,相反地,由上而下的数值积分法可以大大減小計算誤差。用由下而上的逐层逼近法,根据大气密度的卫星观測资料,計算了大气动力溫度随高度的分布,在这种运算中,并未对在热大气层中溫度随高度的垂直分布趋向做任何約束性的假定,只假設在120公里以上,大气处于扩散平衡状态,同时在小高度区間△z內,溫度和高度的关系是线性的。計算結果証明,在热大气层中并未出現等溫区,溫度随高度的加大有上升的趋势。     

測量大气臭氧垂直分布的逆轉方法——对逆轉方法的改进

本文给出了1个新的测量大气臭氧垂直分布的逆转方法,该方法将臭氧层分为6层,各层的臭氧含量,前后两次用图解法由联立方程定量的解出。使用这个方法,我们对在北京观测的10条逆转曲线作了计算,并将这些计算结果作了讨论及初步的误差估计。     

关于逆转方法B解的不唯一性

讀了魏鼎文同志的文章以后,我們想提出以下两点不同的看法,与魏鼎文同志商榷。 1.文献[1]中用两个实例表明,在目前实驗精度內,方法B得不出大气臭氧垂直分布的精細結构,这点对于如何利用方法B的結果是很有参考价值的。不过,我們认为,不能把精細結构方面的某种不定性,看成是方法B解不唯一的証明。     

关于逆转方法B解的不唯一性

讀了魏鼎文同志的文章以后,我們想提出以下两点不同的看法,与魏鼎文同志商榷。 1.文献[1]中用两个实例表明,在目前实驗精度內,方法B得不出大气臭氧垂直分布的精細結构,这点对于如何利用方法B的結果是很有参考价值的。不过,我們认为,不能把精細結构方面的某种不定性,看成是方法B解不唯一的証明。     

測量大气臭氧垂直分布的逆轉方法<C>——对逆轉方法<A><B>的改进

本文给出了1个新的测量大气臭氧垂直分布的逆转方法,该方法将臭氧层分为6层,各层的臭氧含量,前后两次用图解法由联立方程定量的解出。使用这个方法,我们对在北京观测的10条逆转曲线作了计算,并将这些计算结果作了讨论及初步的误差估计。     

磁暴期間外輻射带結构的变化

本文根据磁矩守恆的条件,利用刘維定理（Liouville's theorem）,討論了磁暴期間在赤道平面外輻射带內,带电粒子的空間分布及能量分布的变化。結果表明:当主相时,粒子密度及通量的峯值变小而且位置向外移动。此結果与探測事实相符。能譜分布也有显著的变化,不論垂直能量或是平行能量,当主相时能量分布的峯值向低能量的方向偏移;急始时向高能量的方向偏移。对投擲角及鏡点高度作了計算,发現当急始时投擲角变大,而鏡点高度下降;主相吋投擲角变小,镜点高度上升。由此可以訊为,在主相期間緩慢的磁場下降,不能使外輻射带內粒子侵入上层大气。相反,在急始时則可能有一部分粒子会侵入上层大气。根据所得結果,基本上可以解释目前的观測現象。     

磁暴期間外輻射带結构的变化

本文根据磁矩守恆的条件,利用刘維定理（Liouville's theorem）,討論了磁暴期間在赤道平面外輻射带內,带电粒子的空間分布及能量分布的变化。結果表明:当主相时,粒子密度及通量的峯值变小而且位置向外移动。此結果与探測事实相符。能譜分布也有显著的变化,不論垂直能量或是平行能量,当主相时能量分布的峯值向低能量的方向偏移;急始时向高能量的方向偏移。对投擲角及鏡点高度作了計算,发現当急始时投擲角变大,而鏡点高度下降;主相吋投擲角变小,镜点高度上升。由此可以訊为,在主相期間緩慢的磁場下降,不能使外輻射带內粒子侵入上层大气。相反,在急始时則可能有一部分粒子会侵入上层大气。根据所得結果,基本上可以解释目前的观測現象。     

折射迴轉波的形成条件及其特点

本文研究了v_0及v_0为常数时,凹界面产生折射迴轉波的形成条件及其运动学与动力学特点,并在非纵折射野外观測中找到了实际的例子。当地震界面为大傾角曲界面时,在一定条件下会形成地震波时距曲綫的迴转。地震反射迴轉波的运动学与动力学特点,在文献[2,4]中已經討論过。理論上的推断,已由地震模拟实驗的結果加以証实。在本文中,主要希望尽可能浅近地来推导折射界面为一定曲率的圓弧形界面时,纵折射测线上折射迴轉波的形成条件。并以新疆地区某大断裂附近获得的非纵折射記录,来說明折射迴轉波的动力学与运动学特点。     

折射迴轉波的形成条件及其特点

本文研究了v_0及v_0为常数时,凹界面产生折射迴轉波的形成条件及其运动学与动力学特点,并在非纵折射野外观測中找到了实际的例子。当地震界面为大傾角曲界面时,在一定条件下会形成地震波时距曲綫的迴转。地震反射迴轉波的运动学与动力学特点,在文献[2,4]中已經討論过。理論上的推断,已由地震模拟实驗的結果加以証实。在本文中,主要希望尽可能浅近地来推导折射界面为一定曲率的圓弧形界面时,纵折射测线上折射迴轉波的形成条件。并以新疆地区某大断裂附近获得的非纵折射記录,来說明折射迴轉波的动力学与运动学特点。     

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。     

南极大气臭氧和温度垂直结构及其季节变化的研究

利用南极中山站2008年2月至2009年2月臭氧和温度探空等资料,对中山站上空大气臭氧和温度的垂直结构及季节变化特征进行了研究.结果表明,在中山站上空热对流层顶和臭氧对流层顶的高度相近,年平均高度分别为7.9和7.4km.对流层顶的气压和温度都存在位相相反一波型季节变化.春季和冬季对流层顶的温度转折没有夏季和秋季明显,而依据臭氧变化恰能更好地确定对流层顶高度.在对流层臭氧垂直分布的季节变化不显著;而平流层却十分明显.春季下平流层臭氧严重耗损,14km处的臭氧最小分压仅为1.57MPa,最大分压出现在上平流层,其他季节下平流层臭氧随高度增加而升高.春季下平流层臭氧的严重损耗,与极夜过后低温条件和平流层冰晶云表面消耗臭氧的光化学过程有密切关系.大气臭氧和温度的垂直结构及季节变化特征,对春季南极臭氧洞的形成和发展具有重要意义.     

大气臭氧层的垂直分布及其变化的研究

为了进一步认识低纬度地区大气臭氧垂直分布及其变化的规律,本文采用逆转方法〈C〉计算了昆明地区冬春季大气臭氧的垂直分布.结果表明:臭氧垂直分布出现两种类型,一种是只在平流层中有一主极大值层;另一种是除主极大值层外,同时在对流层中还存在次极大值层.主极大值层的臭氧浓度变化相对较稳定,次极大值层主要受大气环流影响很不稳定,且随季节变化与位势高度、垂直速度等要素的关系存在着明显差异.此外,我们还分析了春季臭氧垂直分布的日际变化.     

大气臭氧层的垂直分布及其变化的研究

为了进一步认识低纬度地区大气臭氧垂直分布及其变化的规律,本文采用逆转方法〈C〉计算了昆明地区冬春季大气臭氧的垂直分布.结果表明:臭氧垂直分布出现两种类型,一种是只在平流层中有一主极大值层;另一种是除主极大值层外,同时在对流层中还存在次极大值层.主极大值层的臭氧浓度变化相对较稳定,次极大值层主要受大气环流影响很不稳定,且随季节变化与位势高度、垂直速度等要素的关系存在着明显差异.此外,我们还分析了春季臭氧垂直分布的日际变化.     

北京城区大气混合层内臭氧垂直结构特征的初步分析——基于臭氧探空

本文利用2013年6月至2015年10月北京南苑观象台两年多午后臭氧探空资料,初步分析了北京城区大气混合层内臭氧浓度的垂直分布规律以及典型天气条件下大气边界层臭氧的变化特征.主要结果有：（1）季节平均而言,地表至对流层中部（8 km）的臭氧浓度在夏季最高,冬季最低,相差50~130 μg·m^-3,最大差异在边界层.总体而言,对流层臭氧浓度随高度有比较缓慢的增加,但是边界层内臭氧浓度的垂直结构随季节有比较大的差异：夏季混合层中部存在一个臭氧浓度极大值,这与夏季比较强的光化学生成臭氧有关;而在冬季地面臭氧浓度很低,平均值小于40 μg·m^-3,说明冬季地面是臭氧很强的汇.（2）臭氧浓度季节内变率的季节差异也十分明显,夏季最大、冬季最小.季节内变率在从边界层向自由对流层过渡区域最小（夏季为24 μg·m^-3,冬季仅为10 μg·m^-3）,在边界层内变率较大,夏季可达64 μg·m^-3（冬季为30 μg·m^-3）,这也说明边界层化学过程明显影响臭氧浓度的变化.（3）我们从所有白天样本中严格筛选了部分混合层样本,并把臭氧浓度在由混合层向自由大气过渡时的垂直分布分成了三类,即臭氧浓度随高度增大（Ⅰ型）、减小（Ⅱ型）以及基本稳定不变（Ⅲ型）;臭氧垂直结构类型有明显的季节特征,夏季主要是Ⅱ型,而冬季则以Ⅰ型为主.（4）此外,我们还针对一些典型天气过程（强风、静稳雾天和PM_2.5污染）边界层内臭氧的变化特征进行了分析,结果表明：强风切变产生的机械对流引起的充分混合,有利于高层臭氧向低层输送,使得混合层内臭氧浓度的垂直梯度明显减小,同时混合层高度较高,达3 km以上;在高湿度静稳天气控制下,大气混合层较稳定,对北京上空污染物的垂直扩散十分不利：颗粒物浓度升高,削弱到达近地层的太阳辐射,从而降低臭氧的生成效率,混合层内臭氧浓度与混合层厚度都处于较低水平.

     

电离层E层和F层中的日出效应

本文对德意志民主共和国Juliusruh/Rügen电离层站（54°38′N,13°23′E）,在1958年11月至1959年10月期間,日出前后一分钟測量一次的頻高图記录进行了分析。可以确认,E2层是一个純受太阳紫外輻射所控制的正常层次;該层每天开始电离时的太阳高度年变化是沒有規律的,而F层每天开始电离时的太阳高度却具有有規律的年变化。对这些統計分析結果进行理論研究,可以发現无論对F层而言,还是对E层而言,均不存在能够强烈吸收有关太阳紫外輻射的遮蔽层。决定F层每天开始电离时間的机制,是高层大气随季节不同而膨胀或收縮。在同样的太阳高度下,E1层和E2层的电子密度主要由运动項所决定,該項的大小和电离层飘移速度的东西分量有紧密的关系。此外,还估計了各个月份的E1层极大电子生成率,以及与E1层有关的太阳輻射的强度。对E2层的成因也作了一些估計。