兰州城市冬季大气气溶胶特征的综合观测研究

对Anderson分级采样器采集的PM10进行了谱特征的分析，研究了PM2.5在PM10中所占的比例，并从实测的大气气溶胶光学厚度资料出发，应用消光法反演了兰州城市冬季大气柱气溶胶粒子谱。结果表明：低层大气和整层大气的气溶胶粒子数密度谱分布都具有3峰型特征。兰州城市冬季的大气污染主要是由于燃煤和汽车尾气造成的，有时也可能是由于城市的风沙扬尘造成的。     

应用积分浑浊度仪研究兰州城市冬季大气气溶胶

利用积分浑浊度仪监测得到的散射系数和多波段光度计观测资料分析了兰州冬季大气气溶胶的一个个例的散射光学特征.用散射系数计算了后向散射比、不对称因子、单次反照率、波长指数等重要的辐射参数,为气溶胶辐射强迫研究以及气溶胶辐射强迫参数化方案提供了基础资料.在此基础上建立了一种适合利用散射系数反演气溶胶细微粒子谱分布的方法.     

兰州大气气溶胶的太阳光度计观测分析

利用2006年春冬两季在兰州及其市郊皋兰山的CE318型太阳光度计观测资料,分析了市区内与山上的气溶胶光学厚度(AOD)。通过研究发现,兰州气溶胶光学厚度的主要影响因子为大气稳定度;而气溶胶波长指数的主要影响因子为地面水平风速。市区AOD日变化呈现峰型和平稳型,山上为峰型和谷型。市区的AOD平均值显著大于山上;市区与山上的AOD平均日变化都为冬季大于春季。市区上空的大部分气溶胶集中在600m以下的高度层中,春季这一气层的气溶胶对总AOD的贡献率为71.4%,冬季为74.6%。山上气溶胶粒子半径冬季小于春季;市区上空春季气溶胶粒子以沙尘为主;冬季气溶胶粒子以烟尘排放为主。     

腾格里沙漠东北部地区沙尘气溶胶质量浓度变化特征

目的 探究腾格里沙漠东北部地区典型扬沙天气过程中沙尘气溶胶的质量浓度变化特征，以期为沙尘气溶胶辐射气候效应的数值模拟提供参考。方法 利用EDM 164型颗粒物监测仪对腾格里沙漠东北部地区沙尘气溶胶数浓度进行外场观测，获得了典型扬尘天气过程中沙尘气溶胶的数浓度采样资料。结果与结论(1)腾格里沙漠东北部地区典型扬沙天气过程中沙尘气溶胶质量浓度日变化呈双峰型分布特征，峰值分别出现在上午11时(471μg/m³)和下午16时(500μg/m³)。沙尘气溶胶质量浓度与大气压和相对湿度呈负相关关系(p<0.01),与温度和风速呈正相关关系(p<0.01)。(2)沙尘气溶胶数浓度主要分布在积聚模态内(97%),质量浓度主要分布在粗模态内(92%);沙尘气溶胶数浓度随着粒径的增加而减少，质量浓度谱呈明显的双峰型分布，质量浓度随着粒径的增加表现为先增加后减少的变化趋势，2个峰值分别出现在粒径4.5和2.75μm处。(3)沙尘气溶胶质量浓度谱可以用粗模态1和粗模态2进行对数正态分布拟合，2个模态的峰值所对应的粒度直径分别为2.75和4.5μm。     

兰州市大气气溶胶的太阳光度计观测分析

利用春冬两季分别架设在兰州市与兰州市郊皋兰山的CE318型太阳光度计资料分析山谷内与山顶的气溶胶光学厚度(AOD)差别,研究兰州市特殊地形影响下的AOD变化情况、以及气溶胶粒子的主要类型.市区AOD日变化可分为市区峰型和平稳型,山上为峰型和谷型.AOD平均日变化在市区与山上是冬季大于春季,市区大于山上.市区上空的大部分气溶胶集中在600 m以下的高度层中,春季这一气层的气溶胶对总AOD的贡献率为48%,冬季为60%,冬季大于春季.山上气溶胶平均粒径冬季小于春季,冬季气溶胶粒子以细粒子为主,春季气溶胶粒子以粗粒子为主.     

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．     

一次霾过程的气溶胶特征分析

利用2008年5月26日河北省机载粒子探测系统PMS获得的飞行探测资料,分析了大气气溶胶包括粗细粒子的浓度、尺度谱分布及其时空变化特征,并对不同高度的谱分布进行了拟合.分析表明:霾天气下,气溶胶在近地面到1km高度层内有所积累,随后数浓度迅速减少.1-4km高度段中,气溶胶数浓度减少趋势变缓,4km以上气溶胶数浓度保持在30-40cm-3.低空气溶胶数浓度和平均直径水平变化不大;中高空由于云区的出现变化幅度相对较明显.霾天气下的同尺度气溶胶数密度谱值一般要高出晴天下一个量级以上.负幂函数对积聚态粒子有较好的拟合效果;修正后的伽马谱分布函数对粗粒子谱分布平均曲线的拟合较好.     

2002年兰州市春季大气气溶胶特征分析

利用2002年兰州地区春季背景大气、沙尘天气状况下大气气溶胶的实测资料,得到了不同天气状况下大气气溶胶(TSP)的质量浓度和飘尘(PM10)的粒径分布,着重分析了不同天气状况下大气气溶胶的分布规律及其物理特征.研究发现:TSP中细粒子质量浓度沙尘暴期间比非沙尘暴期间相对减少;背景大气条件下,飘尘对人体健康影响比较严重.     

雨滴谱gamma函数拟合方法的分析与评估

地面雨滴谱常呈现gamma分布,gamma函数三个参数分布特征与降水云性质有关,采用不同拟合方法得到雨滴谱分布参数亦存在差异。利用2016年6～7月华南前汛期降水观测试验期间广东龙门地面PARSIVEL激光雨滴谱数据和相同地点的C波段调频连续波垂直探测雷达数据进行层状云及对流云分类,对地面雨滴谱数据按照15 min时长进行分组,得到了102组层状云降水样本和64组对流降水样本,开展降水雨滴谱gamma模型函数拟合方法的评估试验。对雨滴谱分布平均值特征曲线的代表性确认后,分别进行了非线性最小二乘法拟合以及多种阶矩法的拟合试验;使用地面实测数据与gamma拟合函数三个参数分别计算雨滴谱数浓度均方根误差、质量加权中值粒径的相对误差和降水强度的相对误差评估拟合结果。结果表明,使用非线性最小二乘法拟合效果最优。联合2016年6月13日调频连续波雷达探测一次降水过程不同阶段的地面雨滴谱特征,得到降水强度与gamma参数的相关关系,为降水云体垂直结构及降水微物理研究提供合理方法。     

天津郊区夏季气溶胶谱分布特征观测研究

2009年7月11日到8月14日, 在天津市武清区对粒径在0.02~1.00 μm范围内的气溶胶粒子谱分布进行了连续观测。在对气溶胶谱分布资料进行详细统计分析和参数化的基础上, 研究了其日变化规律及其与风速、风向等气象条件的关系。在该粒径范围内, 气溶胶粒子数浓度的平均值为1.7×10⁴cm^-3, 体积浓度的平均值为59 μm³/cm³。气溶胶的数浓度和谱分布具有明显的日变化规律, 粒子数浓度在道路交通的早晚高峰期间和午后太阳辐射最强的时间段出现峰值, 这与道路上机动车的排放和光化学反应中的气?粒转化过程密切相关。局地风速和风向对气溶胶浓度有显著影响。总体而言, 粒子浓度的高值均出现在低风速条件下, 与风向没有明显的依赖关系, 这说明本地源排放是粒子的重要来源。粒子浓度随着风速增加而降低, 且在盛行南风时出现相对高值, 这说明当地受到来自南部较污染地区输送的影响。     

兰州市社会经济与环境协调发展评价研究

构建了兰州市社会经济与环境协调发展评价指标体系，运用基于联系度的同异反态势排序的指数评价模型评价了兰州市96—2001年社会经济与环境协调发展水平。评价结果表明，兰州市社会经济与环境协调发展能力逐年稳步上升，但总的水平仍较低。     

贝塞尔光镊颗粒物观测系统的设计研究

搭建贝塞尔光镊颗粒物观测系统。通过圆锥透镜产生贝塞尔光, 利用贝塞尔光施加的光压力和反向气流施加的阻力, 稳定地悬浮气溶胶颗粒物。结合弹性光散射信号, 实现对气溶胶单颗粒粒径和折射率的测量。该系统还可用于研究不同环境条件下气溶胶的吸湿性、挥发性以及折射率等物理化学性质。     

近红外波段气溶胶粒子形状和性质对散射特性的影响

为了研究近红外波段气溶胶粒子的形状和性质对散射特性的影响,将气溶胶粒子视为非球形粒子,并用T矩阵理论对0.94 μm波段的气溶胶粒子进行了一系列计算分析.计算结果表明:进行单个气溶胶粒子的散射计算时其形状因子是不可忽视的元素,单个气溶胶粒子的散射相函数随着粒子形状的不同在前向和后向有明显变化;进行气溶胶粒子前向体散射计算时非球形粒子近似成球形粒子带来的误差较小,后向误差仍较大;气溶胶粒子性质的不同,即折射指数和数密度的不同对散射特性影响较大.     

Extinction efficiencies of mixed aerosols measured by aerosol cavity ring down spectrometry

A cavity ring down spectroscopy instrument was introduced and designed for measuring extinction efficiencies of pure and mixing aerosols in this paper.Through averaging 500 individual waveforms,the minimal detectable aerosol extinction coefficient of 8.4 × 10-7 m-1 was achieved.By the test results using the NaCl particles,we concluded that this system could measure the extinction efficiencies of an aerosol with an uncertainty less than 3% under laboratory controlled experimental conditions.The refractive indices of different aerosols were retrieved through comparing the measured extinction efficiencies of each aerosol type with which predicted by Mie theory.Aerosols composed of ammonium sulphate and succinic acid with different weight ratios were used to create a model of mixed aerosols using these two materials,whose extinction efficiencies and complex refractive indices were derived.The refractive indices of the mixed aerosols were also calculated by various optical mixing rules.We found that all the molar refraction/absorption mixing rule,the volume ratio linear rule,and Maxwell-Garnett rule did provide comparable results,of which the volume ratio linear rule gave a slightly worse fit than the others.     

复杂环境地区电波折射修正中的折射率精确获取方法

雷达电波射线上大气折射率的准确性是提高电波折射误差修正精度的关键因素之一.对下垫面复杂地区的雷达系统,常用的大气球面分层法因没有考虑大气水平方向变化使得电波射线上的折射率具有较大的误差,从而影响了电波折射误差修正精度.针对下垫面复杂地区的三维大气结构,提出了获得电波射线上大气折射率的组合方法,即在雷达所在地采用直接探测法,在其他电波射线上,先计算出射线点的位置,然后再利用已建立的全国大气剖面模型数据库得到该位置的大气折射率,从而较为精确地获得电波射线上的大气折射率.经实验验证,采用组合法获得的电波射线上的折射率不仅具有较好的精度,而且可有效地提高电波折射误差修正精度,进而提高下垫面复杂地区的雷达探测精度.     

基于极化不敏感超材料的类电磁诱导透明特性研究

设计了一种由4条金属直线和1个圆环构成的类电磁诱导透明超材料，当电磁波垂直入射到该超材料表面时，其具有水平极化和垂直极化不敏感特性。仿真了超材料的传输曲线特性，以及其表面电流分布特点，计算了相位传输曲线和群折射率，并对其介电常数传感特性进行了分析。计算所得群折射率最大值可达380，说明该超材料可用于制作慢光器件。用于制作传感器时，其D_FOM值约为20.13，与前人所设计的传感器相比，具有较高的灵敏特性。研究结果表明，该超材料在制作慢光器件和传感器件方面具有一定的应用价值。     

介质薄膜的厚度和折射率测量的实验研究

实验用m—line法测得三层平板波导在不同阶导模下的有效折射率，通过解光波导的色散方程，采用计算机编程拟合，有效的得出了介质薄膜的厚度和折射率，并给出了各阶模式的光场在波导中的分布．     

燃烧微粒复折射率及辐射特性参数的求解

通过燃烧微粒单色透射率光谱的测定，考虑实验时粒子中实际存在的影响，通过透射率、消光因子等参变量与Ｋｒａｍｅｒｓ－Ｋｒｏｎｉｇ（简称Ｋ－Ｋ）关系式的联立求解，得到燃烧微粒的复折射指数，因为此种方法考虑了散射对实验粒子的作用，因此以此复折射指数计算出的燃烧微粒的辐射特性参数具有更高的可信度．     

A modeling study of aerosol effects on cloud radiative property and precipitation

A two-moment (mass and number) warm cloud scheme together with ground and aircraft measurements over Beijing is used in a regional model to study the effects of aerosols on cloud radiative property and precipitation.Using a prescribed tri-modal lognormal aerosol size distribution,the aerosol numbers are calculated from prognostic aerosol masses,for which advection,diffusion,and cloud drop activation/deactivation are considered.Specifically,the accumulation mode of a tri-lognormal aerosol size distribution i...