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。     

地面气象要素湍流特性初步统计分析

对各气象要素高速采样湍流数据进行滤波去倾处理,得到随机分量,再利用湍流理论计算出各气象要素的湍流统计参数,并加以分析。     

气溶胶物理学著名科学家——温景嵩教授

温景嵩教授,是我国微大气物理学尤其是气溶胶物理学的著名科学家。1933年2月4日出生于北京。1952年毕业于北京师大附中,1957年毕业于北京大学物理系气象专业。曾先后在中国科学院大气物理研究所(1957年至1971年)和安徽光学精密机械研究所(1971年至1984年)工作。1979年10月至1982年2月,为英国剑桥大学应用数学与理论物理系高级访问学者,师从当代国际流体力学大师Batchelor教授。1984年起到现在为南开大学物理科学学院教授、博士生导师,学科带头人;中国颗粒学会荣誉理事,北京大学优秀校友,英国皇家气象学会会员,美国气溶胶学会会员,纽约科学院院士。几十年来,温景嵩教授从事微尺度大气运动中的气溶胶物理等过程的研究,做出了一系列创造性成就和突出贡献。在这一领域中他取得了一项标志性成果,这项标志性成     

用ERS风散射计数据估算土壤水分方法的研究

欧空局ERS1/2卫星上的风散射计(WSC),分辨率是50km,4天内能覆盖全球超过80%的范围,并可在多角度下对地物目标进行观测。本文研究利用该散射计数据估算土壤水分的方法。首先,利用基于ERS散射计数据建立的全球C波段雷达后向散射系数数据库,根据传统的几何光学模型(GOM),反演得到与土壤含水量密切相关的法线方向Fresnel反射率,并与两个采样点(安多和那曲)上的实测降雨量及土壤水分相对比,证明了ERS散射计数据与土壤水分的高相关性;第二步,以水云模型为基础,结合AIEM模型,发展了一种简化模型来估算土壤水分绝对值,分别利用气象站实测点数据和同时期的Basist湿度指数(BWI)进行验证,表明反演结果能较好反映土壤水分的空间分布状况。     

临安大气气溶胶理化特性季节变化

分别利用碳成分分析仪、离子色谱仪和原子吸收光谱仪等获取浙江省临安地区大气气溶胶在春、夏、秋、冬四季的质量浓度、离子与碳成分特性，并对不同粒径气溶胶成分分布特点作了较详细分析。结果表明:气溶胶质量浓度、可溶性离子浓度以及碳成分浓度具有明显的季节变化趋势。整个尺度范围内，气溶胶质量浓度季节变化特点为春季浓度最高，达到534 μg/m3；冬季次之，质量浓度为117.21 μg/m3；夏季浓度最低，平均为65.7 μg/m3；秋季质量浓度98.6 μg/m3。可溶性离子成分在气溶胶中所占比例具有明显的季节性，其中夏季最高为49.4%，春季最低为11.3%。硫酸根离子SO₄2-和氨根离子NH₄+和硝酸根离子NO₃- 3种离子浓度之和约占离子总量的75%~83%。受温度影响，硝酸根离子NO₃-浓度随季节变化幅度较大，夏季平均浓度为1.7 μg/m3, 冬季平均浓度为11.5 μg/m3，是夏季浓度的6.8倍。碳浓度分布特点显示，气溶胶中元素碳浓度春季最高，夏季最低。有机碳浓度春季最高，冬季最低。气溶胶粒度分布特点也非常明显。四季中粒径小于11 μm（PM₁₁）的气溶胶均占气溶胶总量的90%以上，粒径小于2.1 μm（PM_2.1）的气溶胶占到气溶胶总量的53%以上。可溶性离子在粒径小于2.1 μm气溶胶颗粒中，以硫酸根离子、氨根离子和硝酸根离子为主。碳成分尺度分布特征为颗粒越小，有机碳及元素碳浓度越高。     

中蒙强、弱沙尘暴年春季平均环流及沙尘活动变化分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,对比分析了中蒙东、中及西区强、弱沙尘暴年春季(3—5月)平均环流的特征和差异,讨论了过去50年3分区沙尘暴活动的变化。主要结论是:(1)根据诱发沙尘暴的诱生系统、沙尘源地、冷空气入侵路径及主要影响,中蒙沙尘暴活动区可以划分为中蒙东区、中区及西区3个区系,并分区整体讨论与预测中蒙3分区的沙尘活动。(2)中蒙东区沙尘暴强年春季盛行日本海或中国东北低压活动,常随偏东的北路及东北路冷空气入侵,带来蒙古国东部的沙尘,造成蒙古东部及中国华北的沙尘天气;而弱年春季日本海及东北低压活动则少。(3)中蒙中区沙尘暴强年春季盛行蒙古低压,多西北路及偏西的北路冷空气入侵,常造成中蒙南边界西段附近的沙尘暴天气;而沙尘暴弱年春季则相反。(4)中蒙西区沙尘暴强年春季盛行南疆热低压,多西路冷空气入侵,诱发沙尘暴,常影响南疆及柴达木盆地等;弱年春季则相反。(5)近50年中蒙地区的沙尘暴活动呈波动变化,荒漠化环境、特别是大气环流的变化是导致上述3个分区沙尘活动波动变化的主要原因。主要从大气环流角度考虑,在目前全球增暖持续的背景下,近1—2年应注意中、东区(特别是东区)沙尘活动加强的可能性。     

Effect of Atmospheric Haze on the Deterioration of Visibility over the Pearl River Delta

The studies on the effect of atmospheric aerosol on climate and environment are hot issues in the current circle of international science and technology. In recent years the pollution of aerosol is getting worse and worse over the Pearl River Delta. The clouds of aerosol occur all year round, with heavy pollution area located at the western side at the mouth of Pearl River. The haze weather mainly occurs from October to April next year, resulting in visibility deterioration. From the beginning of 1980s, visibility dramatically deteriorated, obviously increasing haze weather, in which there are three big fluctuations, showing the periods of pollutions of dust, sulphate and dust, fine particle from photochemical process and sulphate and dust accompanying with the development of economy respectively. The long-term tendency of visibility caused by fog and light fog does not show a tendency due to human activities or economic development, which mainly shows the interannual and interdecadal variation of climate. The deterioration of visibility has close relation to the fine particles over Pearl River Delta, with half of PM10 overpass the limited value set by national second graded standard (150μg m-3), meanwhile, all values of PM2.5 overpass the day-mean limited value of American national standard (65μg m-3), especially from October to January next year, monthly mean values of PM2.5 almost reach two times of standard value, indicating the fine particle concentration is very high. The ratio of PM2.5 to PM10 is also very high, reaching 58%-77%, higher especially in dry season than in rainy season. Thus it is the fine particle pollution in aerosol pollution over the Pearl River Delta. Compared with the data of 15 years ago, the ratio of fine particle to aerosol has obviously increased.     

利用多角度POLDER偏振资料实现陆地上空大气气溶胶光学厚度和地表反照率的同时反演 I. 理论与模拟

陆地上空标量辐射对地表反射率和大气气溶胶散射都具有很强的敏感性,而偏振反射只对大气气溶胶敏感,对地表不敏感。根据这个原理并结合POLDER(POLarization and Directionality of Earth Reflectance)资料的特点,作者提出综合利用标量辐射和偏振反射信息来实现陆地上空大气气溶胶和地表反照率的同时反演。首先,利用多角度偏振辐射观测提取大气气溶胶光学参数,再利用标量辐射测量对偏振反演结果作进一步筛选和订正,同时获得地表反射率。数值模拟试验结果证明,仅利用偏振信息只能获取大气气溶胶信息,而且其结果误差较大,特别是对于散射作用较强的短波长通道如670 nm误差更大,但经过标量辐射订正后的结果得到明显改善,气溶胶光学厚度和地表反射率与真实值之间相关系数都达到0.99以上。为提高查找表的计算效率,提出并建立了反演方案所需要的半参数化数值表,利用内插方法寻求气溶胶光学厚度和地表反射率的数值解的反演方法。     

一种复杂轮廓线的真三维TIN算法

针对多层轮廓线三维重构问题，研究了真三维复杂轮廓线的空间分布特征，通过引入参考基准面概念，提出了一种顾及局部平展特性的真三维TIN生成算法。该方法在递增生成表面过程中，利用了加权最小三角化方法，动态建立参考基准面，将三角面片自身形态和局部邻接轮廓点的相对空间关系有机地结合起来，避免了面片的遮掩重叠和自相交，使得重建表面和原始表面的拓扑差异最小。选取三维地震量测的多层反射波剖面数据进行了实验，并对不同算法得到的实验结果进行了分析比较，得出实验结论：本文算法快速可靠，重建出来的三维表面过渡光滑、自然，更接近实际的表面形态。该方法对于石油、地质勘探三维地质构造形态辅助解译具有现实的应用意义。     

基于NDVI背景场的雪盖制图算法探索

NDSI算法提取MSS雪盖面积时,受到MSS影像缺少短波红外波段的局限。为充分精确提取MSS影像的雪盖面积,本文探索一种以NDVI为背景场的雪盖制图新思路。该方法首先在辐射校正时利用6S模型反演地表反射率,然后根据各地物的光谱特性差异和NDVI特性差异,在ENVI软件SPECTRAL模块中创建冰雪光谱阈值查找表。通过ETM＋和TM影像的三个例证,详细阐明该算法流程以及查找表的创建,并以NDSI对其雪盖制图进行精度验证。结果一致表明,与常规的分类方法（最大似然法）相比较,本文探索的NDVI背景场算法有更高的总体精度和Kappa系数。