一个区域气候-化学耦合模式的研制及初步应用

将区域气候模式RegCM 2和对流层大气化学模式TACM相耦合 ,建立了一个区域气候 -化学模式系统 (RegCCMS) ,主要用于对流层臭氧和硫酸盐气溶胶的时空分布、辐射强迫和气候效应研究 .利用 2 0 0 0年 7月NCEP再分析资料和RegCCMS模拟了东亚地区夏季对流层臭氧和硫酸盐气溶胶的空间分布 ,估计了相应的辐射强迫以及对近地面气温变化的影响 .研究表明我国夏季对流层臭氧和硫酸盐的月均最大地面浓度分别为 1 2 5× 1 0 - 9和 8μg/m3.对流层臭氧的平均辐射强迫为 0 .3 9W /m2 ,硫酸盐气溶胶的平均直接辐射强迫为 - 0 .92W /m2 ,两者皆在西南、华南和华中地区出现极值中心 .硫酸盐气溶胶的平均间接辐射强迫为 - 0 .2W /m2 ,华东和华南沿海地区相对较强 .在局部地区 ,对流层臭氧和硫酸盐气溶胶的辐射强迫高于IPCC( 2 0 0 1 )报导值 .总体而言 ,对流层臭氧可能导致的增暖效应明显弱于硫酸盐气溶胶的冷却效应 ,因此 ,净辐射强迫为负值 ,两者的综合效应造成近地面平均气温下降 - 0 .2℃ .西南地区降温较为明显 ,最大幅度达到 - 0 .5 7℃ .     

中国碳气溶胶时空分布与辐射强迫的数值模拟

为了更好地了解我国区域碳气溶胶,利用意大利国际理论物理中心ICTP(International Center forTheoretical Physics)的气溶胶资料和区域气候模式R egCM 3对2000年我国碳气溶胶时空分布与辐射强迫进行了数值模拟。结果表明:我国碳气溶胶主要分布在黄河以南、青藏高原以东的广大区域,且柱含量分布具有明显的季节性。春季最大,冬季次之,夏季最小;除东部沿海等少数地区外,碳气溶胶大气顶辐射强迫在全国绝大部分地区符号均为正,而地表辐射强迫符号为负。各单种气溶胶之间存在复杂的相互作用,研究综合气溶胶分布和气候效应时,不能简单地将各单种气溶胶的作用进行叠加。     

2008年冬季兰州气溶胶辐射特性及地表辐射特征分析

利用2008年1月10日至2月16日兰州地区地面长短波辐射和积分浑浊度仪等观测资料,分析了气溶胶光学厚度和散射特性、气溶胶对辐射能量平衡的影响、长短波辐射特征以及云对太阳短波辐射的影响.结果表明:观测期间气溶胶光学厚度较大,869.5 nm气溶胶光学厚度平均为0.57,大气浑浊度系数较高,大于0.2.日平均气溶胶光学厚度与地表短波辐射变化趋势相反.气溶胶总散射系数呈双峰型日变化特征,且与风速呈负相关,与相对湿度呈正相关.不同天气类型下地面长波辐射表现不同的特点,晴天波动小,阴天和降雪天振荡较大;短波辐射具有明显的日变化特征,云对短波辐射的影响非常显著.     

SACOL黑碳和沙尘气溶胶辐射强迫分析

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)的太阳光度计资料、AREONET气溶胶光学特性资料,采用辐射传输模式SBDART分析了SACOL典型日个例沙尘气溶胶和黑碳气溶胶的长、短波辐射强迫,探讨了不同地表反照率和天顶角对气溶胶辐射强迫的影响.分析表明,沙尘和黑碳在地表的短波辐射强迫分别是-146.54,-60 W/m~2,长波辐射强迫分别是17.79,8.66 W/m~2,短波辐射强迫是长波的6倍多,沙尘辐射强迫是黑碳的2倍多;在大气层顶沙尘和黑碳短波辐射强迫是39.04,27.2 W/m~2,长波辐射强迫为12.19,5.0 W/m~2.短波辐射强迫随地表反照率的增加而增大,长波辐射强迫随地表反照率的增加线性减小.随天顶角减小,大气层顶的短波辐射强迫线性增加,地面短波辐射强迫对数减小,长波辐射强迫随天顶角的变化很小.     

中国春季沙尘气溶胶的辐射效应及对气候影响的研究

本文在区域气候模式RIEMS2．0中引入沙尘气溶胶的起沙机制,同时建立了与气候模式连接的沙尘气溶胶输送模式,并在辐射模块中加入沙尘气溶胶的影响,模拟沙尘气溶胶的输送、扩散、沉降等过程以及对辐射的影响．利用此模式得到了1998年春季3、4、5月中国地区沙尘气溶胶的主要源区分布、沙尘气溶胶的柱浓度分布、光学厚度等物理量及其辐射效应和气候效应．结果表明春季中国沙尘源区主要集中在内蒙古西部的腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠,中部的浑善达克沙地,南疆塔克拉玛干沙漠东部,河西走廊地区以及青海的柴达木盆地附近,这些地区的起沙率大于5μg／（m^2·s）,最大为65μg／（m^2·s）;沙尘气溶胶柱浓度最大值达0．55g／m^2,出现在塔克拉玛干沙漠地区,相应的光学厚度最大值是0．50．沙尘气溶胶使得中国地区地面短波辐射收入平均减小了4．10w／m^2,地面长波辐射收入增大了,＋0．46w／m^2,地面净辐射强迫为-3．64w／m^2,大气辐射收支与地面相反,净辐射强迫为＋3．10w／m^2;同时沙尘气溶胶通过影响到达地面的辐射使得地面有较强的降温,整个模拟区域平均地面气温降低了0．24K,而北方地区地面气温降低了0．37K;沙尘对于降水的影响主要体现在对小雨的影响上,沙尘气溶胶使得模拟区域内小雨减小了20％左右;另一方面,华北地区降水受沙尘气溶胶影响最大,总降水减少了13．8％,而全区域总降水只减少了2％．     

基于MIROC6模式探讨1850-2014年全球不同类型人为气溶胶的时空分布及辐射强迫

利用海-气耦合全球气候模式MIROC6探讨1850-2014年人为气溶胶(AA)的时空分布及年际变化趋势,系统研究了近百年来AA辐射强迫对全球地表温度的影响.AA的大量排放导致近百年来全球年平均550 nm处AA光学厚度(A550)增加了50％,在欧洲中西部、印度和中国东南部,A550增长趋势分别为0.38、1.13和...     

我国春季大气沙尘气溶胶分布和短波辐射效应的数值模拟

利用已建立的区域气候模式与大气化学模式耦和的模拟系统 ,在气候模式中引入了起沙机制 ,同时建立了与气候模式连接的沙尘气溶胶输送模式 ,模拟沙尘的输送、扩散、沉降等过程 .通过对 1 998年 4月的模拟 ,分析得到中国地区沙尘气溶胶的主要源区分布情况、沙尘的浓度分布特点和光学厚度特征 ,并且将一次沙尘暴个例与同期卫星观测的气溶胶指数分布做了对比 .进一步模拟了沙尘气溶胶辐射效应 ,发现沙尘气溶胶能减少地面的辐射净收入 ,使南方的大气辐射收入减少 ,使北方的大气辐射收入增加 .由于沙尘气溶胶对辐射的削弱使地面气温有显著降低     

大气中气溶胶颗粒对红外激光的散射特性研究

在利用红外激光雷达探测大气中各种成分浓度时，研究大气中气溶胶颗粒在该红外波段的光学散射特性有重要意义.特别是大气中气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率是基于红外激光雷达探测大气后向散射回波信号的重要参量，直接影响探测系统的测量精度和有效探测距离.根据等效球的米氏散射理论，分析大气气溶胶颗粒在该波段的散射效率因子和散射相函数，可准确计算出不同半径和不同密度时大气气溶胶颗粒的散射系数和后向散射率大小.利用仿真模型计算得出，当大气气溶胶颗粒的半径增加时，其散射效率因子的数值振荡衰减，最终稳定于2.04处；而当入射激光波长不变时，大气气溶胶颗粒的后向散射率数值与其半径的变化呈反比.     

东亚地区人为硫酸盐气溶胶辐射气候效应不同模拟方法的对比

 利用区域气候模式RegCM2与大气化学模式连接的模拟系统,研究了中国地区人为排放生成的硫酸盐气溶胶分布及其辐射气候效应,并与全球模式的结果进行了比较,同时对比了硫酸盐气溶胶辐射气候效应的在线、离线模拟方法所得结果差异的细致情况.通过以上工作表明:区域气候和大气化学耦合模式系统能在比大气环流模式更精细的尺度上获得硫酸盐分布规律和辐射气候效应;并且区域气候模式与大气化学模式的在线与离线连接方法得到的硫酸盐柱含量、有反馈和无反馈大气顶直接辐射强迫和地表温度响应在较小区域平均的尺度上存在较显著的差异,并且在全区域平均尺度上也不能被忽略;通过对气候响应的进一步分析发现:模拟结果显示了从硫酸盐含量到辐射强迫和地表温度响应逐渐加大的不确定性.     

城市烟雾层大气光学特性的研究

利用一次外场试验中两个不同高度上的太阳辐射观测资料,计算了城市烟雾层大气平均光学特性参数。经对比分析,与Ｍｉｅ理论计算的结构基本一致。计算所得兰州冬季城市烟雾层大气的平均吸收系数为０．１５８／ｋｍ,散射系数为０．４１０／ｋｍ,后向散射系数为０．０３５／ｋｍ。烟雾层内气溶胶和平均吸收系数为０．１３３／ｋｍ,散射系数为０．４０４／ｋｍ。,后向散射系数为０．０２８／ｋｍ,水汽吸收和瑞利散射对烟雾层内太阳     

基于卫星气溶胶光学厚度反演地面能见度算法的研究

为了获得大范围的能见度空间分布信息, 提出一种把MODIS卫星气溶胶光学厚度陆面产品转化为地面能见度分布的反演算法。该算法以 CALIPSO卫星的气溶胶标高为更新观测值, 以GEOS-Chem模拟的气溶胶标高场为背景场, 通过最优插值的资料同化方法, 将两者整合成误差更小的气溶胶标高分析场, 然后通过气溶胶标高分析场, 把MODIS卫星气溶胶光学厚度转化为地面能见度。与中国地区地面气象多年观测资料的对比结果表明, 反演能见度与观测能见度之间, 点对点的月相关系数可达0.5以上, 两者多年的逐月变化趋势与地域分布形势较为一致。     

单颗粒气溶胶质谱仪研究进展

大气气溶胶因其对气候和公众健康的影响而成为当今环境研究领域的中心课题.单颗粒分析是目前国际上大气气溶胶研究的一个前沿领域,该方法具有高的时间和空间分辨率,能够提供全颗粒物分析所无法提供的大量信息.利用自主研制的单颗粒气溶胶质谱仪(single particle aerosol mass spectrometer,SPAMS),对广东鹤山地区气溶胶进行在线分析.重点分析含金属颗粒的相关性、数浓度和可能的来源,并简单介绍该仪器的产业化情况.     

色度分析在沙尘气溶胶成分分析中的应用

摘要：运用色度分析的方法分析不同月份降尘的组成．计算结果与通过元素分析方法的较一致，说明这种方法用于分析降尘的成分是可行的．与元素分析方法相比较，这一方法的优点在于能够计算不同月份降尘的组成，而元素分析法只能计算整体值．计算结果显示：兰州市冬季(11～2月)大气降尘以污染物为主要成分，所占比例为77．78％．这一期间污染物的沉降量占全年的57．5％．兰州市沙尘暴影响最为严重的时期为春季的3，4月份，其这一期间的沙尘降尘量占到了全年沙尘沉降量的48．9％，在当月降尘中沙尘所占比例分别为67．7％和71．7％．     

气溶胶在典型三级两叉气管中的沉淀

本文研究了通用的典型的气管两叉模型中,以G3-G6为代表的三级分支中的无相互作用球形微粒的动力学行为,给出了该条件下的沉淀率.这项工作的结果将有利于进一步研究可吸入颗粒的健康危害评估和分析有气溶胶沉积物在肺中的目标位置.     

气溶胶粒径区间对其消光、后向散射及消光后向散射比影响的数值分析

利用Ｊｕｎｇｅ谱对多道光电粒子计数器的测量谱进行了模拟，根据光散射的米氏理论，考察了气溶胶小位子对其消光、后向散射及消光后向散射比的影响情况，对估计由实测谱及折射指数计算以上三个参量所带来的误差具有一定参考价值。     

兰州皋兰山顶春季大气气溶胶的监测与分析

对兰州皋兰山顶春季大气气溶胶连续采样，得到了大气背景、浮尘、扬沙、沙尘暴等不同天气条件下的气溶胶质量浓度．通过沙尘天气的过程分析，得到不同沙尘天气条件下，TSP浓度的时间变化规律．与兰州大学小二楼顶的监测数据进行比较分析，可以看出兰州市的污染状况和TSP的时空分布．通过各类沙尘天气不同粒径气溶胶粒子的浓度分析，发现气溶胶粒子粒径的分布规律和气溶胶来源不同．     

<Emphasis Type="Italic">In situ</Emphasis> measurement of PM<Subscript>1</Subscript> organic aerosol in Beijing winter using a high-resolution aerosol mass spectrometer

Organic aerosol (OA) is a crucial component of atmospheric fine particles. To achieve a better understanding of the chemical characteristics and sources of OA in Beijing, the size-resolved chemical composition of submicron aerosols were measured in-situ using a High-Resolution Time-of-Flight Aerosol Mass Spectrometer in the winter of 2010, with a high time resolution of 5 min. During this study, the mean OA mass concentration was 20.9±25.3 μg/m3, varying between 1.9 and 284.6 μg/m3. Elemental analysis showed that the average H/C, O/C and N/C (molar ratio) were 1.70, 0.17, and 0.005, respectively, corresponding to an OM/OC ratio (mass ratio of organic matter to organic carbon) of 1.37. The average mass-based size distributions of OA present a promi- nent accumulation mode peaking at approximately 450 nm. The prominent presence of ultrafine particles (Dva < 100 nm) was mainly from the fresh emissions of combustion sources. A Positive Matrix Factorisation (PMF) analysis of the organic mass spectral dataset differentiated the OA into three components, including hydrocarbon-like (HOA), cooking-related (COA), and oxygenated (OOA) organic aerosols, which, on average, accounted for 26.9%, 49.7% and 23.4%, respectively, of the total organic mass. The HOA and COA likely corresponded to primary organic aerosol (POA) associated with combustion-related and cooking emissions, respectively, and the OOA components corresponded to aged secondary organic aerosol (SOA).     

气悬体的红外散射性能和实验结果

介绍了一种具有良好红外散射性能的气悬体的优化设计过程．首先，根据粒子的散射场表达式，算出了几种粒子的光学性能参数，然后又计算了一定条件下气悬体对特定入射波长的红外线的最大衰减值．章最后给出了对一定比例的特定材料加工混合后的气悬体的吸收光谱和对某型号热像仪的干扰曲线，其结果达到了预定的要求，是令人满意的．显然，利用这些粒子的气悬体遮蔽红外线，将十分具有价值。