基于CCD的大气水平能见度测量方法研究

为了实现大气水平能见度的快速测量,设计了基于电荷耦合器件(CCD)的大气水平能见度测量系统,并对该系统采用的局部加权回归算法进行了研究.通过实验对比了局部加权回归和普通线性回归算法的拟合直线,并与商用NQ-1能见度仪进行了同步对比测量.结果表明:使用局部加权回归替换普通线性回归算法的CCD测量系统可以提高与能见度仪测量数据的相关性,相关系数从85%提高到96%;与能见度仪测量数据的实时对比表明,系统测量的误差值从3 km减小到0.8 km左右。可见采用局部加权回归算法的CCD测量系统基本满足大气水平能见度测量的要求。

大气水平逆温区及冻雨落区自动诊断分析方法应用研究

利用Micaps时探空资料,将单站大气逆温转换成水平逆温区,实现了大气水平逆温区的自动诊断分析;通过对大气水平逆温区与冻雨落区关系的研究,提出了由大气水平逆温区、地面0℃线、高空湿区、逆温层极值点0℃线构成的冻雨落区的基本概念模型;根据概念模型研制出了冻雨落区的自动诊断分析方法。利用该方法对2008年初发生在我国南方大部罕见冰冻灾害性天气落区进行诊断分析,结果表明,冻雨落区的定性诊断分析拟合率达94.4%,冻雨落区诊断分析面积与冻雨发生站数的定量相关系数为0.839。

基于尺度思想的自然地理知识结构化与教学示例——以大气水平运动(风)为例

将知识结构化有助于打破教材章节限制,帮助学生理解知识之间的内在逻辑。文章基于尺度思想六大维度将“风”的知识结构化,梳理高考试题中风的尺度思想体现维度,得出教学启示:创设问题研究情境,注重观测数据的获取与解读,描述风现象;强化空间分析视角,借助地形图进行空间推理,解释风现象。对教材情境与高考试题情境进行整合,设计将尺度思想贯穿整节课的教学示例。

水平均匀大气中多束照明光在目标上形成光斑的漂移

给出了用Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ谱描述大气湍流时，在水平均匀大气中多束照明光在目标上形成光斑的漂移角方差的解析表达式。分析结果表明，ｎ束互不相关的光所成光斑漂移角的均方根差与单束光所成光斑漂移角的均方根差相比，减小了ｎ倍。随着这些光相关系数的增加，叠加光斑漂移角的均方根差也增加。当这些光完全相关时，叠加光斑漂移角的均方根差和单束光所成光斑漂移角的均方根差变得没有区别。

水平非均匀大气条件下的抛物方程模型研究

在分析传统分步傅立叶(SSFT)和中心差分离散混合傅立叶变换(DMFT)算法的基础上,针对算法复杂度及数值稳定性问题,提出了前向-后向混合差分DMFT算法及其具体实现步骤,提高计算效率的同时解决了传统算法在复杂条件下的盲点问题。给出了算法中水平非均匀大气折射剖面及复杂条件下最大传播仰角θmax等关键参数的计算方法,并与传统模型及经典文献实验数据进行了仿真比较,验证了该算法及模型在复杂大气条件下的正确性和有效性。

基于概念图工具的地理教科书分析研究——以高中必修1两版本教科书“大气的水平运动”为例

概念图是组织和表示知识的图形工具，可以使用概念图软件CmapTools进行绘制。在基础教育研究中运用信息化教育科研方法是教育研究的发展方向。作为一种研究工具，概念图软件可以用于高中地理教科书分析研究。“节点频率”等5个定量分析指标可以帮助认识教科书和选用适合教学的教科书，“某节点与其他节点的联系”等3个方面的定性分析可以帮助认识教科书内容和修订教科书中的具体知识。

“大气的水平运动——风”的教学改进思考

深度教学是指在课堂教学中挖掘知识的内在联系,建构学生的内在思维逻辑,培养学生的地理核心素养。在教学中,教师在情境中教,学生在情境中学,随着新知识的增加,教师应完善学生的内在思维结构。在"大气的水平运动——风"一节教学中,教师要注重知识的逻辑性,提升学生的逻辑思维能力;创设问题情境,层层突破学生的思维障碍;立足学生主体地位,增强课堂教学的有效性。

水平大气信道对圆偏振光偏振特性的影响

基于Mie散射理论利用偏振相关的Monte Carlo仿真方法对圆偏振光在水平大气中传输进行建模仿真。仿真结果表明：在大气能见度为5 km、传输距离为11.16 km条件下,接收光斑中心处保偏性能很好,且优于接收光斑边缘处保偏性能。进行了11.16 km水平大气链路左旋圆偏振光退偏实验,实验结果表明：在大气能见度为5~10 km,大气折射率结构常数C2n=1.825×10-13m-2/3条件下,左旋圆偏振光经过长距离水平大气信道传输后偏振旋向不发生改变;接收光斑中心处保偏性能良好,优于接收光斑边缘处,和仿真结果趋势一致。

基于中国中东部多站流星雷达的二维风场观测研究

全天空流星雷达广泛应用于中间层-低热层大气水平风场的观测,为研究该区域大气风场的变化特征提供了重要数据支持.目前流星雷达主要采用单站观测模式,没有水平分辨率,并且只能探测流星区域的大气平均水平风场.为了得到更加丰富且精准的中间层-低热层大气风场信息,本研究介绍了建设在中国安徽地区的多站流星雷达系统,该系统包括安装在蒙城(33.36°N,116.49°E)的一台单站流星雷达和长丰(31.98°N,117.22°E)的一台远程接收机,两地直线距离约为167 km.相比于单站流星雷达,多站流星雷达系统探测到的前向散射流星数目增加了约70%,并且一般可以提供400 km×400 km以上的水平观测区域.除此之外,多站流星雷达系统还可以提供更加丰富的流星观测角度.新多站系统可以实现中间层-低热层大气二维水平风场的观测,在获取平均水平风场以及风场水平梯度的同时,还可以估计水平风场的散度、相对涡度和拉伸、剪切形变信息.多站流星雷达能够提供更多的水平风场参数,对进一步研究中间层-低热层区域的大气动力学过程具有重要意义.不仅如此,未来即将建成的多站流星雷达观测网将会实现中国中东部地区上空的中间层-低热层大气高时空分辨率的三维风场观测,这将有利于促进我们对中间层-低热层区域内的各类波动过程的理解.

对流层大气折射误差的微波辐射计修正

目前,雷达的目标跟踪定位、卫星的测控定轨等对大气折射误差高精度修正的要求越来越高。针对传统大气折射误差修正方法的成本高、实时性差等问题,研究利用对水汽和液态水含量敏感的双通道微波辐射计测得的辐射亮温来反演大气折射率的方法。对微波辐射计的反演结果和探空数据的结果进行比较,计算不同海拔高度上反演的平均偏差和均方差,发现利用微波辐射计反演得到的折射率剖面与探空值吻合较好,验证了此方法的可行性。同时介绍了微波辐射计新的定标方法和微波辐射计对于水平不均匀大气的折射误差修正方法。

基于大气参数修正的时变大气透过率测试方法研究

为了解决航空发动机开车时外场水平大气透过率无法测量的问题,提出一种基于实测大气参数修正的时变大气透过率测试方法。以标准黑体为测试对象,沿着大面源黑体中轴线布设在线式传感器,获得测试路径上的大气参数分布。将实测大气参数输入大气透过率模型,获得理论计算的大气透过率,并对实测大气透过率进行修正。测试结果表明:长波波段修正后的大气透过率与理论计算的平均相对误差为2.81%,中波波段修正后的大气透过率与理论计算的平均相对误差为5.77%,验证了该方法的可行性。

大气折射与传播位形的关系

基于三个站,准同时观测的310组N剖面,统计了折射率的水平梯度,其大小较之于垂直梯度小2～3个量级,并指出了某些特点,应用这些剖面计算了距离误差(△R),从而统计出△R的水平梯度,此值可视为折射率水平不均匀性所致,又计算了△R随射线仰角的不同所导致的改变.其结果说明,△R随不同仰角的改变量较之于折射率水平梯度所引起的改变量大一个量级,此结论有实用意义.

宁东基地大气PAHs污染特征及呼吸暴露风险

利用主动观测技术对宁东能源化工基地大气PM2.5、PM 1.0和气相中的PAHs浓度水平、族谱特征、时空分布及来源进行研究,并基于该观测数据对居民呼吸暴露健康风险进行评估.结果表明,宁东基地大气PM2.5、PM 1.0及气相中∑1 6PAHs浓度范围分别为:17.95~325.12ng/m、12.66~311.96ng/m和26.33~97.88ng/m,年均浓度分别为(99.42±117.48)ng/m、(78.88±100.58)ng/m和(57.89±47.39)ng/m.宝丰基地冬夏季大气PM2.5、PM 1.0和气相中∑1 6PAHs浓度水平均明显高于英力特;宝丰和英力特基地冬季大气PM2.5、PM 1.0中∑1 6PAHs浓度水平均明显高于夏季浓度.宁东基地大气中∑1 6PAHs的浓度水平要高于国内外其他城市,大气PAHs污染较为严重.源解析表明夏季宁东基地PAHs的主要排放源是工业煤燃烧和机动车尾气,冬季则主要来自工业煤燃烧和木材、薪柴等生物质燃烧排放.宁东基地人群暴露于大气PAHs可能会造成平均冬季每百万人中约有33~2628人罹患癌症,夏季每百万人中约有11~834人罹患癌症的风险.

基于MODIS资料反演海上能见度的经验模型

利用2002年10月～2003年8月的中分辨率成像光谱数据MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）和华南沿海及海上能见度观测数据，对华南海域连续的、长时间序列的能见度遥感监测和定量反演进行了试验。将MODIS影像分为：晴空（Ⅰ）；雾和低云（Ⅱ）；有降水积云（Ⅲ）和其它（Ⅳ）4类，并按照通道间相关性最小和与大气水平能见度相关最大的原则进行通道筛选。初步分析表明，水平能见度确实与MODIS卫星表观反照率存在一定的函数关系。在此基础上，对每一类进行通道筛选和特征因子提取，建立分类的反演经验模型进行大气水平能见度的遥感反演。并与观测结果进行了比较。结果表明，在Ⅰ和Ⅲ类大气状况条件下，能见度的反演结果较好（相关系数分别达到0．6和0．9，远大于95％信度检验水平），而大气状况较为复杂的Ⅱ类反演精度较低，相关系数只有0．5（仅达94．2％显著性检验水平）。由此可见，对于海上下垫面均一、而大气状况复杂的遥感反演问题，根据大气状况分类简化的统计反演是较为有效的1种方法。同时，对大气的辐射消光特性的了解和MODIS通道特性的分析，也是决定反演结果的重要因素。

不同炉型燃煤电厂砷的行为特征及大气排放水平

为了解贵州省燃煤电厂中砷元素(As)的行为特征及大气排放水平,采集了该省4座不同炉型燃煤电厂的输入和输出样品,分析了不同物料中的As含量,并结合不同物料的输入、输出信息。结果表明:4座电厂入炉煤的As含量为2.19~8.35 mg/kg,大部分电厂的入炉煤As含量低于全国平均值,入炉煤是电厂As的主要输入来源,占比达到93%~99%,石灰石贡献较小(<7%)。As在循环流化床锅炉与煤粉炉锅炉内的行为特征明显不同,循环流化床电厂的底灰和飞灰As含量相当,As表现出难挥发的特性,而煤粉炉在燃烧过程表现出As的易挥发性,飞灰As含量明显高于底灰。尽管输出模式有一定差异,2种锅炉的As输出途径主要为飞灰,其次为底灰和脱硫石膏,大气排放的比例较低,仅为0.01%~0.08%,且循环流化床锅炉的大气排放浓度和排放因子均明显低于煤粉炉。

青海省西宁市与天峻县大气中得克隆与十溴联苯醚的水平与来源

十溴联苯醚(BDE-209)与得克隆(DP)是两种常见的添加型卤代阻燃剂,被广泛应用于各种电子产品中.由于其普遍存在于多种环境介质中,现已成为一种广泛存在的污染物,可能会对人体及生态系统产生潜在的危害.本研究测定了青海省西宁市与海西蒙古族藏族自治州天峻县夏、冬两季大气中BDE-209与DP的水平.结果表明,青海省西宁市夏、冬两季大气中BDE-209的平均水平分别为370 pg·m-3、470 pg·m-3,天峻县为220 pg·m-3、390 pg·m-3,与其他城市和地区相比,属于水平较高的地区.而西宁市大气中DP的平均水平为0.85 pg·m-3、0.25 pg·m-3,天峻县为0.24 pg·m-3、0.16 pg·m-3,西宁市水平高于天峻县,夏季水平高于冬季,与其他地区相比,青海省DP整体水平较低.西宁市与天峻县DP的同分异构体中,anti-DP所占比例分别是0.66±0.04与0.68±0.06,在时间与时空上的变化均不明显.青海省BDE-209与DP呈现弱的负相关性,说明两种污染物在青海省可能没有相同的本地源.

1981～2010年深圳市不同等级霾天气特征分析

利用1981～2010年深圳市地面观测及空气质量监测资料,分析深圳不同等级霾天气的长期变化特征以及大气水平能见度、空气质量与霾的关系.结果表明:深圳霾日数总体呈增多趋势,强度增强,中度以上霾增多;各等级霾日数均呈增多态势,但不同等级霾日占年总霾日的比例变化趋势不同,轻微霾所占比例下降,轻度以上霾上升;霾天气呈现冬季>秋季>春季>夏季的季节特征,但重度霾却是夏季最多;霾导致大气水平能见度明显下降,霾日平均能见度较非霾日低6～7km,霾等级越高,能见度下降越明显,霾日能见度日变化幅度较非霾日小;霾日SO2、NO2浓度为非霾日的1.4～1.7倍,PM10是非霾日的2.2倍,大气颗粒物污染加剧可能是深圳能见度恶化、霾天气增多的一个重要原因;针对荔香站霾日SO2浓度日变化不明显,PM10、NO2浓度呈双峰型分布,与上下班时段吻合,说明机动车的增加也是深圳霾天气增多的主因之一;霾等级越高,空气中PM10、SO2、NO2的浓度越高,从轻微到重度霾各级之间SO2、NO2和PM10浓度增幅大都在15%～20%.

GPT3模型估计对流层产品精度检验与分析

利用全球范围内224个IGS测站2019年的高精度对流层产品,对GPT3模型估计的天顶对流层延迟和大气水平梯度信息进行精度检验和分析。结果表明,精度在空间和时间分布上存在差异性,天顶对流层延迟、南北和东西方向大气水平梯度的平均偏差和均方根误差分别为0.12 mm/37.2 mm、-0.05 mm/0.49 mm、0.08 mm/0.57 mm。