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非球形气溶胶粒子散射特性及其等效Mie散射误差分析 总被引：3，自引：2，他引：1
为分析形状对气溶胶粒子散射特性的影响,采用T矩阵法计算了0.633μm波段(自然光)不同种类、形状的气溶胶单粒子与体散射的散射相函数,并讨论了气溶胶粒子形状畸变与等效Mie散射误差的变化规律。结果表明:粒子形状畸变对气溶胶粒子散射能量空间分布影响较大。对于单粒子,各散射角上的等效Mie散射误差并不随粒子形状畸变程度单调变化。从相对误差量级上看,形状畸变对180°散射的影响强于0°,对35°的散射影响相对较弱。对于两种非球形粒子等效方法,等表面积法优于等体积法。不同类型的非球形气溶胶粒子体散射存在显著差异,沙尘性与海洋性的等效Mie散射误差明显大于煤烟性与可溶性粒子;对于同一种气溶胶,形状的改变对侧向与后向散射影响显著,对前向散射影响不大。 相似文献
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对流层与平流层大气气溶胶粒子的若干散射特性 总被引：9，自引：0，他引：9
本文应用Ｍｉｅ散射理论，采用简洁方案计算了ＩＡＭＡＰ提出的大气气溶胶主要粒子的散射效率因子及散射相函数，结果表明，大颗粒的散射能力以７５％硫酸液滴最强，其次是水滴，冰晶，沙尘性粒子；小粒子的散射能力仍以７５％硫酸滴最强，其次是沙尘性粒子，小颗粒相函数的前向后向基本对称；大粒相函数随Ｘ值增大而不对称加大；折射率实部不同，则相函数最小值出现在不同的散射角，折射率虚部较大的煤烟，相函数起伏较小，约在１０ 相似文献
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粒子尺度谱和复折射率指数是描述大气气溶胶的基本物理参数,也是遥感大气气溶胶光学厚度的基本假定量,决定了光学厚度遥感的准确程度。本文分析了中国气溶胶遥感网反演的北京周边的沙尘和霾天气下大气气溶胶的体积谱和复折射指数,结果表明:沙尘和霾天气下气溶胶的体积谱均呈现双峰对数正态分布,霾气溶胶粒子体积谱在细模态(0.1～1μm)和粗模态(1～10μm)的占比大体相当,沙尘气溶胶粒子体积谱中粗模态占比远远高于细模态,以粗粒子为主;将实际测量的复折射率同HITRAN 2008数据库中各种类型的气溶胶复折射率光谱数据相比,类沙尘粒子的复折射指数同沙尘气溶胶最为接近,水溶性粒子同霾气溶胶最为接近,在大气气溶胶遥感中如果缺少复折射率的光谱数据,可考虑将类沙尘粒子和水溶性粒子的复折射率光谱数据(0.2～40μm)外推近似代替沙尘和霾气溶胶用于紫外和红外遥感。本研究可为利用紫外光谱和红外光谱定量遥感沙尘和霾气溶胶研究提供参考和依据。 相似文献
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沙尘气溶胶对大气冰相过程发展的敏感性试验 总被引：8，自引：6，他引：2
利用分档云动力学模式,研究了沙尘气溶胶输送过程中在不同大气背景环境条件下对云内冰相粒子形成、发展和降水过程的影响.通过敏感性试验发现:在背景气溶胶浓度不断增加的情况下,冰相降水率以及冰相降水在总降水量中的比例逐渐减小;只有在大陆性云和污染严重的地区,含有一定比例可溶性物质的沙尘粒子提高了大气中的巨核浓度,使云中冰相降水质粒提前出现,有利于降水的形成.另一方面,当把不可溶矿物气溶胶粒子作为有效的大气冰核参与云降水形成的物理过程时,由矿物气溶胶引起的大气冰核浓度增加在一定程度上抑制云中冰相降水质粒的发展,部分抵消巨核对降水的促进作用. 相似文献
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广州市大气能见度影响因子的贡献研究 总被引：25，自引：4，他引：21
通过对广州市2004年10月1日~11月5日污染性气体NO2、气溶胶散射系数和吸收系数以及粒子化学成分组成等观测资料的分析,得到了影响广州市大气能见度因子的贡献比例:大气气溶胶散射bsa为75.26%、大气气溶胶吸收baa为12.89%、水汽bsw为5.78%、气体吸收bag为3.68%、大气分子散射bsg为2.38%;给出了不同粒径段气溶胶对散射的贡献比例;然后采用逐步多元线性回归得到了大气干气溶胶散射系数与PM2.5、PM10及化学成分的经验关系式;并给出了广州市区气溶胶的质量散射系数。 相似文献
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沙尘气溶胶对云和降水影响的模拟研究 总被引：9，自引：0，他引：9
采用二维分档云模式,对比背景大气气溶胶分布,讨论了扬沙和沙尘暴天气条件下矿物气溶胶对云微物理结构、光学特性以及降水形成的影响.结果表明:扬沙和沙尘暴天气增加大气中大核和巨核的浓度,促进云中水汽的活化,使降水提前出现,暖云和冷云降水量均大幅增加,但可忽略巨核增加对云光学厚度和反照率的作用;当矿物沙尘粒子同时作为有效的云凝结核和冰核参与云的发展时,冰核浓度增加使水成物有效半径减小,抑制了暖云和冷云降水,云内存留的大量冰晶增强云的光学厚度和反照率. 相似文献
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沙尘气溶胶粒子表面变性对云滴形成过程的影响 总被引：9，自引：2，他引：9
利用1997年5月14日辽宁省气溶胶和云滴谱航测资料,讨论了沙尘气溶胶粒子表面变性产生的不溶性沙尘粒子外包可溶性硫酸铵层的混合气溶胶粒子作为凝结核的增长规律,计算了由混和核形成的云滴谱特征,并与纯硫酸铵盐核进行对比.结果表明:混和核上初期形成的云滴谱型比纯硫酸铵盐核上初期形成的云滴谱型要宽,更接近实际观测到的云滴谱分布. 相似文献
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利用离散偶极子近似法,数值计算分析了随机取向旋转椭球体沙尘气溶胶粒子在尺度参数为0.1~23时（波长0.55 μm对应有效半径为0.01~2 μm）的激光雷达线退偏比特性,通过比较其不同旋转椭球体轴半径比下的差别,研究了粒子非球形性程度对单分散和多分散沙尘气溶胶激光雷达线退偏比特性的影响.单分散旋转椭球体沙尘气溶胶的激光雷达线退偏比对粒子的轴半径比和尺度参数有很强的依赖性;对于长旋转椭球体,沙尘激光雷达线退偏比较小值出现在瑞利散射区,而较大的值出现在米散射区;对于扁旋转椭球体,在米散射区较大沙尘粒子也可以产生较小的激光雷达线退偏比,例如,轴半径比为1/16,尺度参数为3时的沙尘激光雷达线退偏比仅为0.1%.就随机取向旋转椭球体沙尘粒子而言,对于单分散系,仅当尺度参数小于0.5时,非球形特征越明显,其激光雷达线退偏比越大;而对多分散系,非球形特征越明显,其激光雷达线退偏比越大. 相似文献
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1 沙尘天气监测 在形成沙尘暴的各种主要沙尘微粒中,粒径大于11μm的是小于1μm的3～5倍。在利用卫星遥感监测沙尘暴中,主要应考虑大粒子沙尘的光学和辐射传输特性。沙尘粒子在不同光谱区间有不同的尺度参数,而且粒子半径越大,其尺度参数越大,散射能量越向前集中,吸收消光也同时增加,散射比下降;天空中大粒子浮尘增多时,光线被强烈吸收,能见度则急剧下降。根据沙尘和大粒子气溶胶的散射和辐射特性,以及MODIS数据较宽的光谱范围和空间覆盖度以及随时间变化的资料连续覆盖的特点,可以看出MODIS更适合对地球大气、海洋和陆地进行表面特… 相似文献
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基于2010年12月1日—2011年11月30日美国国家航空航天局云—气溶胶激光雷达与红外探测者卫星搭载的激光雷达CALIPSO的监测数据,通过分析消光后向散射系数、体积退偏比和色比,得到了华东地区垂直方向上气溶胶粒子的散射能力、尺度、规则程度随高度的变化及其季节变化特征。结果表明:随着高度的增加华东地区大气的散射能力减弱。整层大气不同季节粒子的形状大小不同,春季不规则、大粒径粒子所占比例与其他季节相比较大。夏季较规则、小粒径的粒子较多。各高度层的后向散射系数值分布范围为5×10-4~20×10-4 km-1·sr-1。对不同高度消光后向散射系数、体积退偏比和色比随时间变化的研究表明,春季受沙尘输送的影响,0~4 km大气层中不规则大粒径粒子较多;4~8 km大气层由于所含气溶胶粒子较少,大气散射能力随季节变化不明显;而8~10 km大气层中粒子含量最少,导致大粒径粒子所占比例较高,此外该高度层在秋季不规则、大粒径粒子相对较多,冬季规则、小粒径粒子相对较多。 相似文献
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大气中各种粒子对大气消光系数和能见度有不同程度影响,除气溶胶粒子外,降水粒子对能见度影响也不可忽视。为了解降水粒子对能见度的影响,确定能见度变化与降水现象之间的关系,该文在分析降水粒子的大小、速度、形状、谱分布、光学特性等特征的基础上,忽略气溶胶粒子的影响,建立基于实测谱分布的降水与能见度的理论模型,讨论不同类型降雨、降雪对大气消光系数和能见度的影响。同时选取Parsivel降水粒子谱仪在南京地区的降雨和降雪观测记录,利用实测数据来对比验证本文所建立的降水-能见度理论模型。结果表明:能见度随着降水强度的增大呈指数降低;受降水粒子特性和天气条件等多种因素影响,能见度与降水强度之间的关系并不是唯一对应的;降雨和降雪对能见度的影响各不相同,相比而言,降雨对能见度的影响比较容易确定,而降雪对能见度的影响比较复杂,主要因为雪花或冰晶的类型复杂多变,对大气消光系数有不同程度的影响。结合理论分析和实测数据对比验证,降水现象对能见度的影响得到了证实。 相似文献
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Two-moment bulk stratiform cloud microphysics in the grid-point atmospheric model of IAP LASG (GAMIL) 总被引：1，自引：0，他引：1
A two-moment bulk stratiform microphysics scheme, including recently developed physically-based droplet activation/ice nucleation parameterizations has been implemented into the Grid-point Atmospheric Model of IAP LASG (GAMIL) as an effort to enhance the model’s capability to simulate aerosol indirect effects. Unlike the previous one-moment cloud microphysics scheme, the new scheme produces a reasonable representation of cloud particle size and number concentration. This scheme captures the observed spatial variations in cloud droplet number concentrations. Simulated ice crystal number concentrations in cirrus clouds qualitatively agree with in situ observations. The longwave and shortwave cloud forcings are in better agreement with observations. Sensitivity tests show that the column cloud droplet number concentrations calculated from two different droplet activation parameterizations are similar. However, ice crystal number concentration in mixed-phased clouds is sensitive to different heterogeneous ice nucleation formulations. The simulation with high ice crystal number concentration in mixed-phase clouds has less liquid water path and weaker cloud forcing. Furthermore, ice crystal number concentration in cirrus clouds is sensitive to different ice nucleation parameterizations. Sensitivity tests also suggest that the impact of pre-existing ice crystals on homogeneous freezing in old clouds should be taken into account. 相似文献
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本文对2016年12月4-5日新疆克拉玛依市出现历史罕见的冻雨天气过程,通过实况观测资料的综合分析,并利用WRF区域模式进行数值模拟,分析冻雨形成的环流形势、风场、大气层结以及冻雨区云系。结果表明,大尺度环流形势为西风带上弱波动东移,配合中低层西南急流,以及冷暖气团交汇,为冻雨的形成提供了必要的天气尺度条件。本次冻雨的形成机制为融化机制,水汽输送层主要位于冰晶层,水汽受冰晶效应充分凝结后再在暖层融化,落入冷层迅速冷却为冰粒或过冷却雨滴。逆温层是冻雨发生的主要条件,并且随着逆温层减弱,降水物的相态也从冰粒转为过冷却水。本次冻雨过程与南方冻雨不同的是,克拉玛依上空在降水前期就存在强逆温,并且在冻雨发生前逆温层出现减弱再加强的变化。 相似文献
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The present work analyzes the effect of aerosols on the evolution of the atmospheric boundary layer (ABL) over Shangdianzi in Beijing.A one-dimensional ABL model and a radiative transfer scheme are incorporated to develop the structure of the ABL.The diurnal variation of the atmospheric radiative budget,atmospheric heating rate,sensible and latent heat fluxes,surface and the 2 m air temperatures as well as the ABL height,and its perturbations due to the aerosols with different single-scattering albedo (SSA) are studied by comparing the aerosol-laden atmosphere to the clean atmosphere.The results show that the absorbing aerosols cause less reduction in surface evaporation relative to that by scatting aerosols,and both surface temperature and 2 m temperature decrease from the clean atmosphere to the aerosol-laden atmosphere.The greater the aerosol absorption,the more stable the surface layer.After 12:00 am,the 2 m temperature increases for strong absorption aerosols.In the meantime,there is a slight decrease in the 2 m temperature for purely scattering aerosols due to radiative cooling.The purely scattering aerosols decrease the ABL temperature and enhance the capping inversion,further reducing the ABL height. 相似文献
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基于2007~2021年CALIPSO和MODIS主、被动卫星遥感探测数据,对塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠的气溶胶时空分布特征进行探究及对比分析。结果表明:（1）两大沙漠的沙漠沙尘气溶胶对总气溶胶的贡献率最大,气溶胶类型季节变化的相对单一性反映了塔克拉马干沙漠和撒哈拉沙漠地区存在沙漠沙尘排放对总气溶胶成分的显著影响;（2）塔克拉玛干沙漠AOD的峰值出现在春季（春季>夏季>秋季>冬季）,而撒哈拉沙漠AOD的峰值出现在夏季（夏季>春季>秋季>冬季）;（3）撒哈拉沙漠总气溶胶抬升高度与塔克拉玛干沙漠相近,但近地面层消光系数明显小于塔克拉玛干沙漠;塔克拉玛干沙漠的消光系数平均值在所有季节中均是大于撒哈拉沙漠,故塔克拉玛干沙漠的沙尘气溶胶AOD比撒哈拉沙漠的大;相比沙漠沙尘气溶胶,塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠都无明显的污染沙尘和抬升烟活动。上述研究结果揭示了两大沙漠源区沙尘气溶胶光学特性的观测事实与利用大气气溶胶时空变化特征反映区域气候变化的可能性。 相似文献
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《Atmospheric Research》2005,73(1-2):131-148
The effect of pollution-derived sulphuric acid aerosols on wintertime arctic lower atmospheric ice crystals is investigated. These anthropogenic aerosols differ from natural background aerosols by their number concentration, strong solubility and reduced homogeneous freezing temperature when internally mixed with other compounds. Furthermore, observations suggest that the ice-forming nuclei concentration is reduced by one to four orders of magnitude when the sulphuric acid aerosol concentration is high.Simulations performed using a column model and analysis of observed data for the period of 1991–1994 at Alert (82° 30'N, 62°20'W) are used to assess the changes of the boundary layer cloud characteristics by sulphuric acid aerosols and the potential effect on arctic climate. Results show that aerosol acidification leads to depletion of the ice crystal number concentration and an increase of its mean size. As a result, low-level precipitating ice crystals occur more frequently than ice fog and thick nonprecipitating clouds during high concentration of pollution-derived aerosols. This result is in agreement with observations that indicate an increase by more than 50% of the frequency of precipitating ice crystals when the weight proportion of sulphuric acid is greater than its mean value of 20% of the total aerosol mass. Consequently, the ice crystal size increases and number decreases, and the sedimentation flux of ice crystals and the dehydration rate of the lower troposphere are accelerated in the presence of high sulphuric acid aerosol concentration. As a result, the infrared radiation flux reaching the surface and the greenhouse effect are decreased. This process is referred to as the dehydration–greenhouse feedback. One-dimensional simulation for Alert during the period of 1991 to 1994 shows that a negative cloud radiative forcing of −9 W m−2 may occur locally as a result of the enhanced dehydration rate produced by the aerosol acidity. 相似文献