一项大规模的国际大气观测计划开始实施

大约有四十个国家参加的“中层大气国际观测计划”(简称 MAP)已于1982年1月1日开始实施。这是一项大规模的国际性科学活动,其观测对象是中层大气。所谓中层大气,是指地球大气层中10公里至100公里高度的那部分大气,大致包括平流层、中间层和热成层下部,对流层上部也有一部分属于中层大气。     

0—30公里大气气溶胶的垂直分布

气溶胶是重要的大气成分,它存在于整个大气层,Junge等发现了在20公里高度附近的平流层气溶胶层(又名Junge层)。近些年来我们对大气气溶胶的物理化学特性进行了观测研究,并利用大气物理研究所325米气象塔和飞机进行了300米和5公里以下的气溶胶浓度、尺度谱分布和化学成分的垂直观测研究,但从地面到平流层的大气气溶胶探测这是     

通过瑞利激光雷达观测研究武汉上空中层大气(30~60 km)的稳定性

利用WIPM瑞利激光雷达大约一年的观测数据, 对武汉上空30~60 km高度段的中层大气的稳定性进行了初步研究. 通过激光雷达探测的中层大气温度分布, 计算了表征大气稳定性的参数浮力频率N², 发现30~60 km高度段的N²均大于零值, 但呈现出有规则的近似半年振荡, 表明武汉上空中层大气在全年均处于基本稳定的状态, 但其稳定程度在一年中随季节呈现出周期变化: 夏季和冬季大气的稳定性较差, 而春季和秋季大气稳定性较好.     

中层大气臭氧的地面毫米波观测

近年来极区臭氧空洞的发现迫使人们去探测大气臭氧长期的变化趋势。已经使用许多实验技术来测量臭氧的总含量或垂直分布,对中层大气臭氧的地面毫米波观测则是射电天文学成就的延伸。该方法可以提供差不多全天候24h的连续观测数据,可以分析几分钟、几小时以至几年时间尺度内的变化。这里所提出的是在名古屋用地面毫米波观测技术所得到的中层大气臭氧的周日变化与垂直分布的初步结果。     

Ge(Li)探测器γ射线探测效率的新精确式

在Υ谱学的研究和应用中,常需知道Υ探测器对不同能量(E_Υ)的Υ射线的探测效率(ε_Υ~0)或相对探测效率(ε_Υ,例如以~(152)Eu的1408.08keVΥ的ε_Υ=1.00％为相对标准)。通常以logE_Υ的函数,如多项式,表示logε_Υ~0,但这种方式因不能表达测量的全部物理过程而不够精确。因此,我们已提出了两个能较好地表达测量的全部物     

用一年生植物研究大气△~(14)C分布与化石源CO_2排放

利用加速器质谱(AMS)技术,通过测量北京地区一年生植物放射性碳同位素(14C),系统分析了2009年5～9月北京地区大气△14C水平和化石源CO2浓度分布.研究结果表明,北京地区大气△14C最高值为29.6‰±2.2‰,最低值为-28.2‰±2.5‰,表现出远郊-近郊-市区依次递减趋势,这与由人类活动(人口密度、交通流量等)引起的化石源CO2排放增加呈相反的变化趋势,即人类活动频繁地区大气△14C值较低.2009年5～9月北京地区大气化石源CO2浓度变化范围为(3.9±1.0)～(25.4±1.0)ppm,每排放1ppm化石源CO2可使大气△14C水平下降～2.70‰.用AMS测量一年生植物14C这一方法,为快速示踪大气化石源CO2浓度提供了有效手段.     

CF_3CDCl_2分子红外多光子吸收的光热光谱

在强红外激光场中,多原子分子红外多光子吸收测量不仅对研究多光子离解机制起着重要作用,而且对处理高强度辐射与分子振动能级之间的相互作用以及分子内的V-V振动弛豫过程等也起着重要作用。氘代氟里昂123(CF_3CDCl_2)是激光分离氘同位素最有前途的原材料之一。研究其多光子吸收谱对激光分离H/D同位素将有实用价值。1978年,J.B.Marling首次发表了该分子的红外线性吸收谱。本文报道用光热探测技术成功地获得了CF_2CDCl_2分子的红外多光子吸收谱,并发现线性吸收谱944cm~(-1)处的吸收峰在多光子吸收谱中分裂为947cm~(-1)和927cm~(-1)两个吸收峰。     

北半球高空大气参数波动对临近空间飞行热环境的影响

真实的大气参数随时间和地理位置变化,而且有随机性的大气波动叠加,处于波动状态,造成高超飞行器大气层飞行面临的真实热环境,远比标准大气模型预测结果复杂得多.在70 km以上大气参数变化尤其复杂.本文利用美国TIMED卫星在2002~2010年8年间对北半球典型纬度地区上空85 km高度大气参数在典型月份期间内的实测统计结果,开展了大气参数分布特性对飞行器热环境具有代表性的驻点热流的影响研究.研究发现大气的波动对高超飞行的热环境有着重要和复杂的影响.同纬度地区4月或7月的热流会偏大,在同一季节,高纬度地区的热流分布往往会大于低纬度地区.在极端情况下,热流会比标准大气参数模型预测的热流高40%以上.     

CO_2的去向

科罗拉多州大气科学家坦斯(Tang)说:“我们认为海洋能吸收将近40%的CO_2。这种观念现在我们才真正认为是错误的。”煤、石油与天然气燃料每年以CO_2的形式向大气层排放大约63亿吨的碳。由于海洋和陆地只能吸收一部分,而33亿吨进入了大气层,造成世界关心的CO_2聚积问题。科学家们设想能从大气中吸收CO_2的“坑穴”,是南半球的海洋。但坦斯说,计算机模拟和实际测量与假设不符。他与美国宇航局戈达德空间研究所的冯美琪(Fung)和帕利塞斯市地质观测台的海洋学家塔卡黑什(Takahashi)做过这方面的工作。     

环球变温导致大气层收缩

据英国科学家最近报告，天空实际上正在下降。因为根据雷达测量显示，自1958年以来，上层大气层已经缩小了许多，这一状况刚好应验了温室气体能使环球变温的理论预测。大气物理学家利用安装在福克兰群岛上的雷达沿南极沿岸监测距大气层上层85公里处的热大气层，结果发现，在热大气层中的原子非常稀少，因此天空被浑然形成为没有缝隙的空间。根据计算机气候模型实验显示，由于二氧化碳及其它污染物将热量截获在地球的下层大气层中，中层和上层大气层中则相反地被冷却下来。这些简单的模型预测，热大气层将会冷却50℃，是由于大气层中双倍的二…     

关注地球大气层升高

人类活动导致大气层逐年升高以美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的本·桑特尔 (BenSan ter)为首的一个研究小组在英国《自然》杂志上发表论文称 ,自1979年以来 ,对流层的高度一直在增长 ,目前已增长了几百米的高度。桑特尔和他的同事用计算机模拟了造成对流层升高的5种可能因素 :大气的臭氧浓度 ,大气层中二氧化碳、甲烷等导致温室效应的气体含量 ,大气中固体微粒产生的太阳反射光线 ,太阳释放出的光和热 ,火山爆发喷射到大气中的尘埃等条件的变化 ,发现所有这些因素都不同程度地影响着对流层高度的变化。其中 ,导致温室效应的气体含量增大…     

对流层与平流层

在我们居住的地球外面包裹着一层厚厚的空气层,我们通常称其为“大气层”。在大气的垂直方向上,气温会随着高度的升高而变化,因而也分出不同的气层。根据一般的常识,气温是随高度的升高     

飞秒脉冲激光穿越大气层的特性

对不同脉宽、不同中心波长、不同入射天顶角情况下飞秒激光脉冲在大气层中的传输特性进行了数值模拟.理论计算结果表明,在50 km高空大气的二阶色散值为3.44×10-6 ps2/km,与大气在海平面的二阶色散值(2.09×10-2 ps2/km)相比,约小4个数量级;在激光脉冲非垂直发射情况下,当入射天顶角小于60°时,谱宽为40 nm的飞秒激光脉冲的蒙气差值、大气角色散值以及时域色散导致的脉冲展宽量均会随入射天顶角缓慢增加,当入射天顶角大于60°时,这种增长会急剧变大.大气的角色散作用还会使传输光束的横向尺寸和光谱空间分布发生改变,但其改变量要远小于直径为200 mm的光束的衍射效应产生的相应变化.在垂直发射条件下,对于厚度为50 km的大气层而言,800,1064,1550 nm三个不同中心波长的瑞利脉冲宽度分别为700,605,495 fs.由于入射天顶角的增加直接导致有效传输光程增加,随着入射天顶角由0°增至90°,瑞利脉宽单调增加,最大可增至垂直发射时的3倍左右.     

武汉地区(30.5°N,114.4°E)钠流星尾迹激光雷达的初步观测

通过将Na激光雷达的积累时间设置为3.2s,我们在武汉地区(30.5°N,114.4oE)对原子流星尾迹进行了测量.在16个晚上166h的观测时间里,总共发现了125个Na流星尾迹事件.这些尾迹峰值密度变化范围为4040～39170cm–3,平均值为16430cm–3.出现高度范围为77.2～111.6km,质心高度为92.6km.钠尾迹高度分布的上边界与同时观测到的平均钠层剖面相类似.特别地,尾迹高度柱状图最大值出现在平均钠层峰值处.这表明流星体进入大气层后消融产生能被地基激光雷达探测到的流星尾迹,更多的出现在常规金属层的峰值附近.这与早期的K和Fe尾迹的激光雷达观测结果一致.观测发现,偶发钠层的形成往往伴随着钠流星尾迹群,这些尾迹出现高度与偶发钠层的高度一致.     

科学问答

空气和大气有什么区别? 大气的概念比空气大.除了地球之外,木星等行星也有大气.大气成分较复杂,其中生物生存所必备的成分就是空气,行星中只有地球拥有空气.从地面到1 000 km高度是大气层,其中最下部的对流圈(地表到11 km高处为止)和其上部的成层圈(从地表到48 km高处为止)是空气.     

铝酸钠溶液的紫外光谱

本文第一作者曾将低苛性比的铝酸钠浓液长期放置后稀释,随即测量其紫外光谱,发现2700A处有一宽吸收峰。其后国外文献中也报道了这一吸收峰。当时倾向于认为它是Al(OH)_4~-的吸收峰。最近,我们在不同条件下用不同方法制备铝酸钠溶液,发现铝酸钠溶液的紫外光谱随制备方法和条件而有很大差异。长期保存的低苛     

有限厚盘星系的旋臂结构

我们曾假定了密度扰动为ρ_1(r,Z)=ρ_1(r,0)e~(-α|Z|)的情况下,求出了泊松方程的扰动引力势解。本文首先研究了物质盘的响应,并作出了银河系的旋臂图样。另外,我们知道旋涡星系具有一定宽度。徐遐生等人用星系激波的模型来说明旋臂的宽度。本文从密度波理论出发,提出了另一种说明。因为盘星系实际上存在一厚度,它将影响平面上的物质分布和运动,这种影响对不同高度将不同。因此在不同高度处的波数k随r的变化也将不同,即不同高度处的旋臂图样不一样。但实际看到的星系旋臂是不同高度处旋臂图样的叠加,这导致旋臂有一定的宽度。我们以银河系为例,采用了史密特模型,求出了银河系不同高度处的旋臂图样,这些图样的叠加宽度与观测结果是相符合的。     

络合物分子间配体交换反应的~(19)FNMR研究

用核磁共振的方法研究金属络合物分子间的动态交换反应,可以获得交换产物的核磁共振信号、立体化学信息及一些动力学、热力学数据,对了解交换机理及络合物的立体结构十分重要.Kairi等人曾用核磁共振方法研究了分子内及分子间的动态交换反应,取得了一些有意义的结果.本文在研究Ga(Ttfac)_3分子内动态交换反应的基础上,研究了Ga(Ttfac)_3/Ga(acac)_3体系分子间的配体交换反应(其中Ttfac为非对称二卤配体噻吩甲酰三氟丙酮C_4H_3S-CO-CH_2-CO-CF_3,acac为对称二卤配体乙酰丙酮CH_3-CO-CH_2-CO-CF_3).实验结果表明由交换反应产生了混合配体络合物,交换反应中各络合物平衡时的分布服从随机统计分布,求得了交换反应的平衡常数及焓变、熵变.兹将研究结果报道如下.     

三螺旋DNA的现场Fourier表面增强Raman光谱研究

在双螺旋DNA的大沟中,第三条嘧啶链能与双螺旋同型嘌呤-同型嘧啶束道的互补嘌呤链结合而形成局部的分子间三螺旋DNA.研究表明通过形成三螺旋结构,寡脱氧核糖核酸能在体外和体内专一性地阻止基因转录和复制,而且可用于染色体分析和基因图谱.大量的Raman光谱研究已提供了双螺旋DNA在多种状态下的构象和其Raman光谱信号谱带间的对应关系,而且这种对应关系也同样适合三螺旋DNA的构象研究.本文首次研究了三螺旋DNAd(CT)_8·d(AG)_8·d(C~+T)_8在银电极表面上的现场Fourier表面增强Raman散射in situ FT-SERS)行为,同时也研究了其在固态(处于纤维和晶态之间)下的构象.     

忽略1.6μm偏振计算对二氧化碳反演精度的影响

散射引起的偏振效应会对卫星遥感二氧化碳精度产生较大的影响.本文利用逐线积分方法和累加法精确模拟了星载仪器近红外1.6μm波段的大气层顶偏振辐射特征,计算了分子散射和气溶胶散射引入的偏振效应,分析了偏振效应对大气二氧化碳反演精度的影响.研究表明:1.6μm波段散射引入的偏振效应明显,并随太阳高度角、观测天顶角、气溶胶光学厚度、地表反射率而变化.除个别大角度观测天顶角外,偏振效应随太阳天顶角升高、气溶胶光学厚度增加、地表反射率的减小而变大,并且在吸收线位置的影响要高于窗区.忽略偏振效应导致的大气二氧化碳反演误差随太阳天顶角的升高、气溶胶光学厚度的增加以及地表反照率减小而增大,并且该误差与仪器观测角度有关.模拟结果显示在高太阳天顶角、高气溶胶光学厚度以及低反照率场景下,忽略偏振计算可能引入高于10 ppmv(1 ppmv=10~(-6) L/L)反演误差,远高于1~2 ppmv观测需求.为减小误差,基于该波段的二氧化碳反演需要考虑大气辐射偏振的影响.