水热法分解钾长石制备雪硅钙石的实验研究

采用CaO作为助剂,在低温、中压的水热条件下分解钾长石,继而合成一种水合硅酸钙--雪硅钙石,同时得到KOH稀溶液,可用于制备高纯碳酸钾。影响晶化反应的主要因素有n(Ca)/n(Al+Si)、晶化温度、晶化时间、水固比（质量比）、搅拌速度等。讨论了各因素对钾长石分解及雪硅钙石形成的影响,通过X射线粉末衍射、热重-差热分析、扫描电镜等手段对合成产物进行结构性能表征。实验结果表明,以CaO为助剂分解钾长石,同时合成雪硅钙石的工艺方法可行,资源利用率接近100%。实验得到的优化工艺条件为：晶化温度为220～250 ℃,n(Ca)/n(Al+Si)在0.8～1.0之间,晶化时间5～8 h,水固比为20～25,搅拌速度400 r/min。在此条件下,钾长石中K₂O的溶出率达80%以上,同时得到结晶良好的针状雪硅钙石晶体。     

长江中下游地区雪和雨夹雪垂直热力特征的聚类分析

基于ERA5逐小时再分析资料和地面观测资料,对2019—2022年长江中下游地区雪和雨夹雪的垂直热力特征进行分析,并应用K-means聚类方法分型探讨其物理过程特征。结果表明：1）雪和雨夹雪的聚类均可分为“冷型”和“逆温型”两簇,“冷型”降雪、雨夹雪多数出现在28°N以北地区,江南地区以“逆温型”为主。2）通过湿球温度曲线的聚类分析可以较好地区分雪、雨夹雪相态,优于样本合成平均。3）大部分雪、雨夹雪的云顶温度都低于-10 ℃,且量级越大,云顶温度越低,“冷型”雪、雨夹雪云顶温度低于“逆温型”。4）“逆温型”雪和雨夹雪的降雪率高于对应的“冷型”样本,且“逆温型”南风、北风风速均强于“冷型”。5）“逆温型”雪和雨夹雪比“冷型”样本出现暖层比例高,且“冷型”样本暖层绝大部分都位于近地面层。     

阿尔泰山融雪期不同下垫面积雪特性观测与分析研究

2014年3月融雪期间在阿尔泰山额尔齐斯河河源区,基于已有的气象和积雪(雪深、雪密度)观测,利用Snow Fork雪特性仪和便携式温度计TP3001,选择草地、水泥地和河冰三种不同的下垫面分别观测了分层积雪密度、液态水含量和雪层温度变化.结果表明:三种下垫面上表层积雪的温度、液态水含量和密度变化规律基本一致.积雪特性的差异主要体现在积雪层底部,河冰和草地与积雪接触面温度日变化过程呈现出"单峰型",而与水泥地接触面上的温度日变化呈现出"双峰型";河冰上积雪底部的液态水含量最小且日变化幅度较小,草地次之,水泥上积雪底部液态水含量的波动最大;水泥和草地上底部积雪的密度变化趋势一致,为密实化过程,而河冰上积雪底部的积雪因深霜层的形成致使雪密度逐渐减小.对同一下垫面上的积雪而言,水泥和草地上积雪温度的极大值出现在雪层中间,河冰上雪层的温度廓线沿雪深有波动上升的趋势,最大值出现在积雪与河冰的接触面处.三种下垫面上积雪的液态水含量最大值均出现在中间雪层,雪密度均呈现沿雪深增加而递减的变化趋势.液态水含量受积雪温度的控制,当积雪温度低于-3℃时,积雪中的液态水可以忽略不计;当积雪温度低于-1℃时,积雪的液态水含量低于1%;当积雪温度大于-1℃时,积雪中出现液态水的比例显著增加,且液态水含量的波动范围较大,最高可到6.2%.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川大气气溶胶和新雪中可溶性离子关系研究

在2007年4月、8月和10月三个时段内,分昼夜采集了23个气溶胶样品和7个新降雪样品,对样品中的可溶性离子进行了分析。结果表明,乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)春、夏、秋三个季节气溶胶平均载量为86.22 neq/m³,分析显示1号冰川存在NH₄HSO₄和(NH₄)₂SO₄气溶胶,并有少量NH₄NO₃气溶胶存在。气溶胶和新雪样品中可溶性离子成分变化趋势相似,气溶胶浓度升高,新雪样品的浓度也会有所升高,反之亦然。气溶胶和新雪中Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-、K⁺的相关性很好,说明雪中这些离子的浓度基本能反映大气中的状况;对气相和颗粒相并存的NH₄⁺和NO₃^-来说,雪中的离子浓度和大气中的离子浓度不相关。     

三极雪冰中铅浓度变化及其污染来源同位素示踪研究进展

铅是一种对人类危害极大的有毒重金属元素,示踪铅的来源是控制铅污染的前提。由于铅同位素在自然过程中难以发生明显的分馏而保留了污染源区的特点,成为追踪铅污染源强有力的“指纹”工具。雪冰作为冰冻圈重要的环境介质,因具有保存大气铅的特征,对雪冰的研究可以重建区域和全球的大气污染变化,探讨过去铅排放的活动历史。本文系统地总结了三极地区(南极、北极、青藏高原及周边地区)雪冰中铅浓度与铅同位素记录、空间分布以及使用铅同位素对雪冰铅源进行识别与解析的相关研究。结果表明：三极地区雪冰铅浓度呈现第三极>北极>南极的空间分布特征,其中第三极北部地区雪冰中铅浓度整体较南部偏高且拥有更低的²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb比值。冰芯环境记录表明,铅污染显著发生在古罗马和中世纪时期、工业革命时期(采矿、冶炼、燃煤)和20世纪下半叶(含铅汽油使用前后),三极地区雪冰中铅浓度峰值主要出现在20世纪70年代左右。铅同位素示踪显示矿物粉尘是三极地区雪冰中铅的主要自然来源,其中南极不同地点雪冰还受到火山活动不同程度的影响。南极雪冰中的铅污染主要来源于澳大利亚和南美洲国家,北极雪冰...     

南方冬季湿雪的光谱特征分析

使用FieldSpec4便携式地物光谱仪获取了南京地区冬季湿雪的光谱数据, 并从太阳高度角、坡度、坡向、下垫面及混合雪几个方面进行了分析. 结果表明: 积雪的反射率在可见光区变化平稳, 在近红外区下降迅速, 1 020 nm、1 250 nm附近是积雪反射率的吸收区; 湿雪状态下, 太阳高度角增大的同时积雪反射率逐渐降低, 而在水湿雪状态下太阳高度角对反射率影响减弱, 积雪含水率成为其变化的主要影响因素; 积雪反射率随着坡度的增大而增大; 积雪在朝阳坡的反射率远高于背阴坡, 背阴坡积雪反射率在可见光谱区受影响较大; 当积雪厚度达到一定值后下垫面的差异对反射率影响有限, 否则会对反射率产生较大影响; 在可见光波段纯雪反射率最高, 近红外波段植被/积雪混合反射率最高, 林下雪的光谱反射率较低. 南京地区湿雪光谱测量和分析对了解南方湿雪光谱特性和变化规律, 以及对于积雪定量遥感及其参数反演具有重要意义.     

雷达特征参数在人工增雨(雪)决策中的应用

对2016-2018年大连市86次降水过程(≥5mm)天气资料统计和分析,得到了冬季降水形势为高空槽、东北冷涡和平直西风气流场,春夏秋季为高空槽、东北冷涡、副高西南气流、西北气流及江淮气旋形势场,且降水多为稳定层结(夏季副高、冷涡等除外)；对SA新一代多普勒雷达资料PUP处理和分析,获得了降水回波特征及特征参数值,以及主要降水云系(层云、积层混合云和对流云)；根据雷达回波强度、顶高和垂直积分液态水含量等特征参数及变化,结合冷云催化原理等综合分析,研究建立了基于SA多普勒雷达的人工增雨(雪)作业预警、决策判别指标体系。利用2019年41次降水过程雷达资料进行指标验证分析,得到了87% 以上确率；对4月13日一次实例进行火箭增雨指挥系统业务运行及雷达反演决策判别等综合分析,取得了较好预期效果。     

基于渐近式辐射传输模型的雪面反射率的计算验证

以新疆玛纳斯河流域为研究区,利用渐进式辐射传送模型(ARTM)计算350～2 500 nm光谱波段的雪面反射率.为了验证模型的实用性和有效性,在分析雪面反射率光谱特征的基础上,利用ARTM计算的不同下垫面雪面反射率的计算值与实测值对比分析,分别在下垫面为农田、裸土、草地的环境中对ARTM进行精度验证.结果表明:(1)雪...     

基于探空资料的58a新疆高空大气比湿气候特征分析

利用1961—2018年新疆12个探空气象站逐日观测资料，分析了新疆对流层850、700和500 hPa比湿的气候特征，结果表明：新疆大气比湿呈自西向东、自南向北递减分布，随高度增加而减小分布特征，新疆比湿远小于东亚季风区；新疆夏季比湿最大，其次为秋季、春季，冬季最小，850hPa和500hPa新疆各站之间比湿差异较大，而700hPa各站比湿差异较小；对流层850、700和500 hPa比湿均表现为线性上升趋势，并有1967-1986年偏干、1987-2005年偏湿的特征，1987年为突变点；对流层850、700和500 hPa比湿与降水均呈显著正相关关系；夏季暴雨天气对流层中低层比湿最大，发生暴雨时比湿约为气候平均1—2倍，夏季暴雨的动力和不稳定条件更关键，新疆暴雨天气时的比湿比东亚季风区显著偏小；冬季暴雪天气比湿是一年中最小的，春秋季强降水比湿介于夏、冬季之间，但可达气候平均的2—3倍，春秋季需要更多的水汽产生强降水。     

河南中东部强降雪物理量特征统计分析

利用高空、地面资料以及NCEP 1°×1°再分析资料，对2010—2019年河南中东部强降雪个例的热力、水汽、动力等物理量特征进行统计分析。结果表明：强降雪前0—6h，对流层中下层的暖湿气流越厚，对应降雪量越大，且低层需要一定强度的冷空气。大气可降水量（TPW）对于预报降雪量的大小有较好的指示意义，大雪、暴雪和大暴雪的必要水汽条件分别是TPW不小于10mm、10.5mm、16mm。400hPa以下最大垂直上升速度的均值和降雪量级呈近似线性关系，最大垂直上升速度越强，对应降雪量越大。雨转雪时，对流层中下层温度层结可分为常规型、低层强冷型和低层直温型。