基于PPDF方法的气溶胶散射效应参数化模型精度评估

本文讨论分析了O2-A带气溶胶散射效应的估算．利用基于等效理论的光子路径分布概率函数（PPDF）方法,将散射效应对大气有效透过率的影响参数化,通过模拟反演实验分析研究PPDF方法的有效性．首先利用正向模型模拟四种不同气溶胶模式分布情况下02-A带的卫星观测;然后利用非线性最优化迭代方法反演PPDF因子,利用反演得到的PPDF因子重构观测值,最后比对分析了重构观测值和模拟观测真值之间的差异．通过反演实验,验证了PPDF方法对于气溶胶散射效应估算的有效性;同时也表明02-A带可以作为痕量气体卫星遥感的一个有效辅助观测通道．     

微量振荡天平法与激光散射单粒子法在气溶胶观测中的对比试验研究

观测气溶胶质量浓度的仪器基于多种不同的测量原理,为比对不同仪器观测结果的差异,使用两种仪器TEOM-1405s(微量振荡天平原理)和GRIMM180(激光散射单粒子原理),于2011年11月9日—2013年6月30日在广州番禺大气成分观测站开展PM10/PM2.5/PM1的同步比对观测试验。将观测结果配合同期气象要素进行分析,结果表明:GRIMM180的运行稳定性明显好于TEOM1405s,TEOM1405s的错误多由干燥器、夹管阀相关故障引起,出错百分比分别在33%和15%以上,其测值小于GRIMM180的数据占总观测量的53.5%。两种仪器观测气溶胶质量浓度存在一定差异,但两者随时间变化的趋势一致,测量的PM10/PM2.5/PM1的相关系数均高于0.60,两种仪器观测的PM1和PM2.5的统计拟合斜率接近于1,分别为0.99和1.04,而PM10为1.31。TEOM1405s统计的平均值、均方差和极大值等均偏大于GRIMM180,特别是PM10的结果明显偏高;而极小值均小于GRIMM180。综合认为PM2.5的一致性相对较好,但在高相对湿度情况下,两仪器观测的PM2.5差异(PMT-G)绝对值较大,主要集中在风速0~2 m/s的静小风期间。结合气象因子分析,推测两种仪器测值的差异成因,一方面可能与TEOM1405s考虑了半挥发性物质的补偿相关,另一方面可能与GRIMM180的除湿模块效果不佳以及气溶胶密度假设与实际差异较大,在高湿度、静小风等气象条件下两种仪器的响应与性能相关。      

中国地区黑碳气溶胶的第一间接辐射强迫与气候效应

将区域气候模式（RegCM3）与对流层大气化学模式（TACM）耦合, 建立区域气候化学模拟系统（RegCCMS）, 用以模拟研究中国地区黑碳气溶胶的空间分布、 第一间接辐射强迫及其气候效应。利用RegCCMS模式对2003年1月和7月进行模拟, 结果表明, 我国黑碳气溶胶主要集中在四川、 河北、 山东等地, 1月份浓度最高值中心在四川, 达到4 μg·m-3; 而在7月则出现在华中地区, 高值中心值为3.5 μg·m-3。地面浓度的季节差异不是很明显。1月和7月由黑碳气溶胶所造成的第一间接辐射强迫全国平均值分别为-0.389 W·m-2和-1.18 W·m-2, 局部地区达到-4～-4.5 W·m-2。敏感性试验结果表明, 考虑黑碳气溶胶的第一间接气候效应后, 使得近地面气温下降, 降水减少, 1月变化的平均值分别为-0.025K和-0.0027 mm·d-1, 7月变化的平均值分别为-0.16K和-0.095 mm·d-1, 在不同季节和地区, 气温和降水的变化存在明显差异。     

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。     

南京及周边地区一次严重烟霾天气的分析

利用南京市空气污染资料、常规气象观测资料和NCEP再分析资料,对2008年10月28～29日南京、镇江、扬州、泰州、盐城等地区出现的一次大范围烟霾天气过程的空气污染状况、大尺度环流背景、微观气象要素特征以及影响天气系统的热力和动力场结构等进行了综合分析研究,并且运用Hysplit-4模式反演了这次过程影响南京地区污染物的扩散轨迹。结果表明:焚烧秸秆物引起的空气中高颗粒物浓度是造成这次大范围烟霾天气的直接原因;有利的环流和风场条件,加上稳定的大气层结,是烟霾维持和加强的重要条件;在未达到饱和情况下,适当增加湿度有利于霾的形成,且吸湿粒子吸湿凝结增大会使得能见度更加恶化,烟霾更加严重。在这次烟霾天气中,南京地区的污染物源头来自扬州、镇江、泰州一带,最严重时期的污染物主要来自泰州南部。     

广州市气溶胶质量谱和水溶性成分谱分析

对2006年9月—2007年1月在广州市采集的气溶胶粒子的质量谱和水溶性成分进行分析表明,广州市各测点的气溶胶质量谱基本呈双峰或三峰分布,细粒子浓度占气溶胶总浓度的四成到六成;在气溶胶水溶性离子成分中,浓度最高的阴离子是SO42-和NO3-,浓度最高的阳离子是NH4+和Na+;各离子多呈三峰或是双峰分布,但不同离子的峰值不尽相同;广州市的粉尘污染逐渐减少,而NH4+浓度迅速增大;相对土壤,只有Na+和NH4+富集度比较大,SO42-和K+有一定富集;相对海洋,F-的富集度非常大,其他离子则无明显富集;Cl-被严重耗损;致酸离子以SO42-为主,NO3-作用较弱些;SO42-和NH4+谱分布有很好的相关性,并且在细粒子和巨粒子粒径范围有共同的来源。     

我国气温变化的神经网络预测模型

利用神经网络系统工具,把CO2浓度、太阳辐射、全球冰量和气溶胶作为输入,把气温作为输出,结果发现模拟值和目标值吻合较好,比多元回归拟合值的精度高.在此基础上,进行了两个控制性试验,即CO2浓度每年分别增加1%和0.5%,试验结果表明:随着CO2浓度的增加,21世纪前30年每10年中国气温的增加速度分别为0.4 ℃和0.2 ℃;到21世纪末,中国气温将分别增加3.8 ℃和2.4 ℃,神经网络模拟结果和气候系统模式模拟结果具有较好的一致性,从而进一步说明,神经网络预测模型在分析气候变化方面具有可信性和可行性.     

2006年春季西北地区黑碳气溶胶的观测研究

利用西北地区兰州、敦煌和塔中3个观测站2006年3-5月黑碳气溶胶（black carbon aerosol;BC）的观测资料及相关台站PM10和气溶胶光学厚度（aerosol optical depth;AOD）的观测数据,分析该地区2006年春季BC分布特征。结果表明：兰州地区BC质量浓度均值最高,达2．22μg／m^3,敦煌地区为1．89μg／m^3,塔中地区为2．07μg／m^3,低于北京、上海和珠三角等地区,高于瓦里关本底站观测值。BC的日变化具有明显的峰值峰谷特征,一般在12：00—14：00质量浓度低,08：00前后和20：00前后质量浓度较高,这主要取决于其源的日变化及其在近地层中的湍流交换以及大气稳定度的日变化等。表明西北地区BC与PM10的相关性非常小,相关性最好的塔中地区总体小时观测值的相关性仅为0．24,BC主要来自当地的人类活动,PM10的主要成份是沙尘气溶胶;由于沙尘气溶胶对辐射也具有一定的吸收特性,当出现沙尘天气时,BC的测量值受其影响将增加50％以上：大量的沙尘中也携带了少量BC．但其所占比例有限。     

近年来大气遥感研究进展

本文着重介绍中国科学院大气物理研究所2003年以来在大气遥感研究方面的主要进展与成果,内容包括:(1)遥感技术与设备的发展;(2)大气气溶胶遥感;(3)云遥感;(4)大气微量气体遥感;(5)反演方法发展;(6)大气辐射传输算法研究。气溶胶的光学特性遥感研究是近年来热点之一,本文简要论述在气溶胶光学特性地基和卫星遥感反演算法、中国大气气溶胶光学特性时空分布特性、气溶胶辐射强迫遥感研究等方面所取得的成果。     

微生物白云岩形成机理、识别标志及存在的问题

关于白云岩成因,前人提出了多种机理,但许多机理并没有过硬的证据,难以令人信服.近些年的研究表明,白云石借助微生物的作用在常温下可以沉淀出来,形成微生物白云岩.模拟实验证明了这种机理的正确性.微生物白云岩的发现表明,自然界中可以存在原生白云岩,因此具有重要科学意义.实验表明,多种微生物可形成白云岩.文章主要描述了其中4类...