The impact of high altitude aircraft on the ozone layer in the stratosphere

The paper discusses the potential effects on the ozone layer of gases released by the engines of proposed high altitude supersonic aircraft. The major problem arises from the emissions of nitrogen oxides which have the potential to destroy significant quantities of ozone in the stratosphere. The magnitude of the perturbation is highly dependent on the cruise altitude of the aircraft. Furthermore, the depletion of ozone is substantially reduced when heterogeneous conversion of nitrogen oxides into nitric acid on sulfate aerosol particles is taken into account in the calculation. The sensitivity of the aerosol load on stratospheric ozone is investigated. First, the model indicates that the aerosol load induced by the SO₂ released by aircraft is increased by about 10–20% above the background aerosols at mid-high latitude of the Northern Hemisphere at 15 km for the NASA emission scenario A (the NASA emission scenarios are explained in Tables I to III). This increase in aerosol has small effects on stratospheric ozone. Second, when the aerosol load is increased following a volcanic eruption similar to the eruption of El Chichon (Mexico, April 1982), the ozone column in spring increases by as much as 9% in response to the injection of NO _x from the aircraft with the NASA emission scenario A. Finally, the modeled suggests that significant ozone depletion could result from the formation of additional polar stratospheric clouds produced by the injection of H₂O and HNO₃ by the aircraft engines.     

青藏高原地形对东亚夏季风北缘影响的数值试验

使用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)发展的大气环流谱模式SAMIL(R42L9),进行了有、无青藏高原对亚洲夏季风北边缘影响的数值模拟。结果表明,青藏高原大地形对夏季风北边缘活动有重要影响。有(无)高原时,其东侧的偏南风较强(弱)、较深(浅),向北扩展偏北(南),有(不)利于引导和加强夏季风北上,使北边缘偏北(南);同时,西太平洋副热带高压偏北偏西(偏南偏东),也有(不)利于夏季风向北深入我国大陆,从而使夏季风北边缘偏北(南)。与之相对应的夏季风降水区也偏北(南)。     

珠江三角洲城市群对雷暴的影响

利用2000—2007年广东省闪电定位仪所获得的地闪资料和广东省86个气象站所统计的雷暴日资料,对广东省(特别是珠江三角洲城市群区域)的雷暴日闪电频次变化进行了分析。结果表明:虽然珠三角城市群雷暴日与非城市群雷暴日相差不大,8年中变化也不大,但总闪远多于非城市群,总闪在8年中也有显著增长。珠三角城市群的单个雷暴的闪电频次要远多于非城市群区域,总闪增长也主要是单个雷暴的闪电频次的增长。而且,珠三角城市群对前汛期雷暴影响大,对后汛期影响相对较小。     

西北干旱区夏季强干、湿事件降水环流及水汽输送的再分析

为深入分析西北内陆干旱区夏季降水的主要水汽源地及其输送通道,首先,梳理和评述了过去50年西北干旱区水汽输送的研究进展和问题;接着,利用国家气象局信息中心近50年的实测降水及NCEP/NCAR再分析资料等,挑选更多有代表性的强干、湿日(月)事件,再进行环流和水汽输送的对比分析。主要结论如下:(1)过去西北干旱区各地的干、湿环流研究共识多,进展快;而水汽输送分析依旧众说纷纭。(2)过去的水汽输送分析联系降水环流不够;针对西北干旱区降水特点不够;还应加进数值模拟等分析手段。(3)在本文诊断分析和先前数值模拟基础上,指出西北内陆旱区夏季降水的主要水汽源地在东南沿海一带,它借助西行台风、西伸了的西太平洋副热带高压及柴达木低压等多个天气系统和西太平洋副热带高压西南侧东南风急流、西侧南风低空急流及河西偏东风等三支气流的次第密切配合,首先,水汽被输送到四川盆地;接着,被北输到西北区东部;继而,再被接力西输到河西走廊及南疆盆地东部。谓之"三支气流+两个中转站的三棒接力"式水汽输送模型。它是夏季输向西北内陆旱区的主要水汽输送通道。     

2005年6月桂南沿海降水异常偏多成因分析

2005年6月桂南沿海降水异常偏多,通过分析气候背景,环流形势特征,并将其与历史多雨年和少雨年做对比分析得出:2005年6月桂南沿海降水偏多是在多雨的大气候变化周期中发生的;西太平洋副热带高压强度偏强、西伸脊点位置偏西、脊线位置偏南是2005年6月桂南沿海降水异常偏多的主要原因.     

Model studies of the impact of chemical inhomogeneity on SO2 oxidation in warm stratiform clouds

A one-dimensional, time-dependent model of the physics and chemistry of a warm stratiform cloud is used to study the possible impact of chemical inhomogeneity among cloud and raindrops on the oxidation of SO₂ in clouds. The effects of chemical inhomogeneity are examined using two contrasting models: In Model 1 a bulk-solution parameterization is adopted which effectively treats all cloud and raindrops as if they are chemically homogeneous; in Model 2 we allow the cloud and raindrops to have a dichotomous distribution. The dichotomous distribution in Model 2 is simulated by assuming that the two groups of cloud droplets nucleate from two chemically distinct populations of condensation nuclei; one being acidic and the other being alkaline. While the two models yield essentially identical results when the ambient levels of H₂O₂ are greater than the ambient levels of SO₂, the rate of conversion of SO₂ to sulfuric acid and the amount of sulfate removed in the precipitation can be significantly enhanced in Model 2 over that of Model 1 under conditions of oxidant limitation (i.e., H₂O₂ < SO₂). This enhancement is critically dependent upon the fraction of alkaline nuclei assumed to be present in Model 2 and arises from the rapid increase in the aqueous-phase reaction between O₃+S_IV at high pH. Our results suggest that cloud models which adopt a bulk-solution parameterization for cloud droplet chemistry, may underestimate the amount of in-cloud SO₂ oxidation under oxidant-limited conditions.     

雷达用于地震预测的基础实验研究

为将雷达技术应用于地震预测,在实验室对花岗岩等不同岩性的27个岩石试样进行了加压实验观测研究,使用的雷达测量仪器是美国HP公司生产的专用RSC测量系统,观测8mm,2cm,3cm和5cm四个雷达波段,在加压的过程中自动连续测量岩石试样的雷达波反射强度随压力的变化,实验表明：反映岩石试样微波反射特性的雷达波反射强度随压力变化而变化,在实验的27个岩石试样中,无一例外,只是在不同试样、不同波段或不同极化方式的实验中存在变化幅度和趋势的差异. 岩石试样反射波强度的相对变化量为百分之几到百分之十几,花岗岩的最大变化量达到202%(113号试样),砂岩的最大变化量达到279%(212号试样). 实验结果为将雷达技术应用于地震预测、岩体及岩土工程稳定性监测和稳定性评价提出了实验依据,奠定了物理基础.     

福建南一水库气枪震源实验激发效果最优分析与研究

气枪主动源探测实验需要获得信噪比较优的波形数据,因此实验前很有必要进行不同工况的激发实验。通过综合分析台站记录特征,寻找最优激发效果的工况条件,为后续定点激发奠定重要基础。本文在福建南一水库大容量气枪震源实验时通过单次激发分析、叠加分析、信噪比系数等方法综合研判工况激发效果,确定出最优工况,再利用台网噪声评估对得到的最优工况做进一步验证。结果表明:南一水库最优工况为:水深25m、枪阵沉放深度12 m、枪阵尺寸7 m×7 m。该最优工况激发时段未处在低噪声时刻,说明该工况的激发效果确为优越,结果较为可靠。     

层状云中飞机人工增雨作业间距的研究

利用数值试验方法, 设计了4 km, 8 km和20 km 三种飞机增雨播云间距方案, 研究了不同间距对有效区域的影响.从结果分析发现, 实际形成的播云线受水平风场输送作用, 与设计的航线产生了偏离; 不同播云间距形成的投影有效面积、有效作用时段不同, 其时空分布及投影有效面积所对应的地面位置也不尽相同.另外, 提出了增雨效益的数学表达式.效益分析表明, 在相同作业条件下, 8 km间距的增雨效益比20 km间距提高31%, 比4 km间距提高了23%, 4 km间距比20 km间距提高6%, 其物理原因主要是并合作用.最后, 针对交叉和平行播云方案, 提出了设计最佳播云间距的数学表达式.     

一次春季江淮气旋形成发展特征及暴雨诊断分析

利用NCEP/NCAR的再分析资料,对2013年5月25-27日一次江淮气旋的形成发展及其引发的暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:高空明显的正涡度平流、低层暖平流以及与辐合辐散区相对应的垂直运动是导致气旋发展的重要物理因子。气旋发展过程和湿位涡正压项及斜压项有很好的对应关系,气旋的增强阶段伴随对流层低层mpv_1的增大及mpv_2值的减小;高层湿位涡下传;使近地面大气斜压性增强,从而在低层诱生出气旋性环流。气旋的形成发展过程与对流层正涡度柱的形成相对应,与湿位涡的空间结构及其演变有密切的联系。气旋引发的暴雨位于气旋移动路径的左前方(东北象限),该区域低层强辐合中心和正涡度中心的耦合,加剧水汽和能量的辐合,为暴雨维持提供了条件。