关于学业预警成效的实证研究——以南京信息工程大学大气物理学院为例

学业预警是高校加强学风建设和教育教学质量监控的一项重要措施,其目的是通过采取针对性的防范措施,加强对学生学习情况的引导、监控,促使学生顺利完成学业。本文以南京信息工程大学大气物理学院为例,通过对实施学业预警的学生学籍数据的对比分析得出:实施学生学业预警措施在降低学籍处理率方面的绩效是显著的。因此,目前高校应进一步推进学业预警建设,建立预警的长效机制。

南京信息工程大学60年来在大气物理学领域的若干重要研究进展

着重对南京信息工程大学建校60年来在云雾理化特性及微结构、冰雹形成微物理机制、电线积冰机理、人工影响天气理论与实践、大气气溶胶的理化特性及其对云降水的影响、大气边界层物理以及雷电过程等大气物理学领域的几个主要方面所开展的科学研究工作做简要回顾。

气象万千探本索源——南京信息工程大学“大气探测学科”发展历程回顾与展望

大气探测学科是大气科学学科重要的核心学科分支之一。我校大气探测学科从1973年创建至今,经47年的风雨征程,几代人的努力与执着,历经重组和调整,始终围绕学校发展目标,将专业建设与国家需求紧密接合,不断探索和加强人才培养、师资建设和提升科研水平,建立了特色鲜明的学科体系,为学校和中国气象事业的发展做出了重要贡献。本文概略介绍了大气探测学科内涵和我校大气探测学科概况,从初始建立、改革发展、发展提升等三个阶段描述学科沿革拓展、师资队伍壮大、实习实验设备、课程教材建设、基础理论技术研究、气象系统开发、学科建设成果及未来发展规划等。

“二律背反”情境中的贫困生资助对策——以南京信息工程大学特困生群体为例

在现行的特困生资助体系中,往往会出现康德所谓"二律背反"的两难情境,即关注群体"趋同性"和注重个体连续性是"二律背反"的客观表现。其重要启示在于不但要在经济上给予困难学生及时的资助,更应创新方式方法,在心理、情感、需求等方面给予全方位的关注。具体到应对举措和路径选择上,贫困生资助工作应重点做好"三个环节"的施行与衔接工作。前期认定环节完善机制构建:一是创新贫困生认定程序,着力改变传统班委参与讨论模式;二是提升参与评定者的道德认知;三是注重贫困生的诚信教育。中期资助环节转变资助方式:一是设立更多带有"荣誉感"的资助项目;二是多渠道开拓勤工助学岗位;三是争取社会力量助学;四是建立应急助困资金库。资助后续环节指导、监督与人文关怀并重:一是对学生获助资金的使用进行指导和监督;二是注重人文关怀和心理疏导。

气象类高校毕业生就业工作状况跟踪调查——以南京信息工程大学2012届本科毕业生为例

本文以我校气象类2012届本科毕业生为例,通过设计毕业生、气象行业相关部门调查问卷,并采用电邮、邮寄、传真、网络、走访、座谈等形式,对我校气象类2012届本科毕业生进行跟踪调查,基于毕业生基本情况、工作情况、生活情况,对我校的意见和建议,通过文献分析、实践调查、交流研讨等,深入分析研究,旨在进一步分析目前气象类人才培养不足和探索新思维新理念而提供支持和服务。

《大气物理学》课程教学的几点思考

通过对《大气物理学》课程教学的讨论,对不同专业和层次的课程教学内容差别化选取,使学生更好地掌握课程的核心内容并学以致用。在教学过程中采用丰富的教学手段和互动式教学方法,以充分调动学生的学习兴趣和主观能动性,提高学习效率。将科研最新成果和业务需求融入课程知识点的教学中,使科研工作适时地服务于教学工作,这有助于提高学生分析和解决问题的能力。

基于地基MAX-DOAS和TROPOMI卫星遥感的南京地区大气NO_(2)污染特征

基于2018年5月至2020年12月多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)于南京北郊的观测资料,反演了二氧化氮(NO_(2))垂直柱浓度与垂直廓线,分析了对流层NO_(2)的污染特征,并与最新的TROPOMI NO_(2)产品进行了对比分析.MAX-DOAS观测结果表明,南京北郊的NO_(2)受温度和太阳辐射影响,呈现出夏季低冬季高、正午低早晚高的变化特征,且主要源于东南方向的污染输送.对比发现,TROPOMI数据与MAX-DOAS在春、秋、冬三季相关系数高于0.7,但在夏季由于多云及低浓度NO_(2),相关系数仅为0.544.此外,TROPOMI观测到了南京城区与长三角地区的主要污染热点,与MAX-DOAS高污染方向一致.同时,MAX-DOAS与TROPOMI均观测到了2020年春节后16~30d由于COVID-19封控,NO_(2)浓度相比2019年和2021年同期减少了50%以上,说明观测点的NO_(2)污染主要由人类活动产生.

基于地基C波段垂直雷达的青藏高原大气边界层湍流特征研究

基于2014年7—8月那曲地区不同来源的边界层高度资料(包括C波段调频连续波垂直探测雷达(BLH_(CR))、L波段探空(BLH_(SD))、梯度塔观测及欧洲中心再分析数据集(BLH_(ERA5))),分析了边界层高度(BLH)、不同感热通量(SH)和稳定度(z/L或BLH_(CR)/L)条件下近地层和混合层湍流统计特征及湍流谱。主要结果如下:(1)BLH_(CR)、BLH_(SD)与BLH_(ERA5)互相之间有很好的相关,均方根偏差约为0.6 km。那曲地区BLH_(CR)的日变化较为明显,日较差中值为0.7—0.8 km。在北京时16时BLH_(CR)达最大,样本中值约为1.2 km。(2)随着感热通量增大,近地层垂直速度标准差(σ_(w))、温度标准差(σT)、温度与垂直速度相关系数(R_(wT))逐渐增大,σT增大速率呈线性,σ_(w)和R_(wT)的增大速率在感热通量超过一定阈值后逐渐减小。当-z/L<0.3时,σT和R_(wT)随-z/L增大迅速增大;-z/L≥0.3时增速明显趋缓。(3)混合层内湍流垂直速度方差(σ_(w)^(2))最大值出现在(0.25—0.3)×BLH_(CR)高度,平均值为1.2—1.3 m^(2)/s^(2)。强不稳定时混合层内σ_(w)^(2)略小于弱不稳定;σ_(w)^(2)平均值随感热通量增大而增大。归一化湍流垂直速度方差(σ_(w)^(2)/w_*2)随z/BLH_(CR)增大先迅速增大后逐渐减小,极大值出现在0.35×BLH_(CR)附近。(4)随着不稳定层结的增强,近地层和混合层的归一化垂直速度谱均谱峰左移,谱峰对应的归一化功率谱密度变大。强不稳定时湍流尺度变大、能量增强。

2000~2021年中国典型地区大气降水化学与沉降特征

基于2000~2021年中国东北、华北、华东、东南、西北、西南6个区域10个城市的大气降水组分资料,针对各地区降水量、pH值、降水电导率、水溶性离子浓度及其氮硫湿沉降特征开展了长期变化特征研究,分析了典型地区降水组分的离子中和特性.结果表明:2000~2021年中国各研究站点pH值总体呈上升趋势,但重庆和上海地区的年均pH值至今未达到5.6.济南、西安和重庆站电导率呈现出较明显的下降趋势.西北地区陆源性特征较为明显,Ca^(2+)浓度较高(可达1035.2μeq/L);NO_(3)^(-)浓度在重庆地区有上升趋势,这与城市机动车保有量的逐年增长有关;而NH_(4)^(+)在各个地区均有下降;东南地区受海盐影响,Na^(+)和Cl^(-)的浓度相对较高.西北和西南地区的硫、氮湿沉降量明显高于东南地区,NH_(4)^(+)-N/NO_(3)^(-)-N各地区均呈下降趋势,但该比值年平均值均大于1,说明大气降水中氮沉降以还原态氮为主.东南地区的降水酸度相对较高,然而酸性离子(SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-))浓度却较低,说明降水酸度还会受到碱性离子(Ca^(2+)和NH_(4)^(+))的影响.在厦门和西安NO_(3)^(-)、NSS-SO_(4)^(2-)和NH_(4)^(+)浓度年变化很小,而pH值、中和潜力和酸化潜力的比值(NP/AP)有明显上升趋势;但西安NP/AP值明显较高,反映西安土壤尘埃中的中和能力比东南地区强.

大气多参数激光雷达在化工园区的安全环保和碳监测中的应用

化工产业是国家经济发展的基础,但其在促进经济发展的同时也面临着高碳排放、环境污染和安全风险等挑战。为了保障化工园区的平稳运行,团队研制了一套全光纤体制的1.5μm大气多参数激光雷达系统,并应用于化工园区的污染强度、气体浓度、风场和降雨信息的监测和预警。该激光雷达系统集成了直接探测模块和相干探测模块,在直接探测模块中,基于扫描光源和超导纳米线单光子探测器进行气体浓度的监测。在相干探测模块中,基于对距离修正回波信号、载噪比和多普勒频移的分析获得颗粒物污染强度和风场分布;基于湍流动能耗散率和风廓线的速度梯度获得湍流和风切变信息;基于深度功率谱分析获得谱宽和偏度,用于区分风速和雨速,获得精准的降雨信息。大气多参数激光雷达分别在江苏省南京市江北新区和内蒙古自治区鄂尔多斯自治旗棋盘井镇进行外场实验,通过多次实验验证了该大气多参数激光雷达在化工园区进行环保、安全和精细化气象保障的能力。文中还进一步设计展望了该系统在化工园区探测多种危化气体浓度的潜力。

η坐标系下假不可压大气模式动力框架改进

发展高分辨区域中尺度天气预报模式是改进暴雨落区预报的一个重要途径。区域中尺度模式空间分辨率达到100 m,对当前计算资源提出了严峻挑战。一种可行的解决方案是发展滤除声波的模式替代全弹性模式。滤除声波的模式可以使用较大的时间步长积分,能显著提高积分效率。作者在2018年利用一种声波滤除理论——假不可压理论,初步在地形追随质量坐标系(η坐标系)下建立了假不可压模式。数值试验表明模式的结果是合理可信的,然而关键问题是没有滤除声波。本文改进了假不可压模式,建立新的假不可压模式干动力框架。新动力框架控制方程的关键改进是使用椭圆方程求解扰动气压,理论上保证了声波的滤除。新动力框架的时间积分方案更简洁,不使用时步分裂算法。对比改进的假不可压模式和WRF(Weather Research and Forecasting)模式的干热泡对流数值试验结果,发现假不可压模式获得了与WRF模式相似的动力场和热力场分布,且模拟的气压扰动时间序列平滑,说明声波已被滤除,相比2018版本的假不可压模式,这是较大的改进。

亚青会期间南京大气PM_(2.5)中重金属来源及风险

为探究亚青会期间南京奥体中心附近大气PM2.5中重金属来源及潜在的健康风险,于2013年8月3~28日对PM2.5中重金属元素V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sn、Sb和Pb进行了观测分析.结果表明：受亚青会污染源调控和气象要素影响,亚青会前、中、后不同时期重金属浓度存在差异,亚青会期间各重金属的浓度均值低于亚青会前期.富集因子分析显示Cu、Zn、Cd、Sn、Sb和Pb为重度富集元素,污染程度为Cd〉Cu〉Zn〉Pb〉Sb〉Sn.聚类分析表明工业排放、燃煤、道路尘和机动车尾气排放是这些重金属的主要来源.亚青会期间,PM2.5中各重金属通过呼吸途径对运动员造成的非致癌风险均小于1,5种致癌重金属的风险指数均低于致癌风险阈值范围.

南京市冬季雾的物理化学特征

为研究南京冬季浓雾的宏微观物理结构和物理化学过程,揭示空气污染物与雾水化学结构的关系,2006—2007年冬季,在南京信息工程大学院内进行了雾的综合观测试验。观测项目包括雾的宏微观结构、雾水化学、大气气溶胶粒子谱及化学成分、辐射和热量平衡各分量、湍流以及常规气象和环境监测。在雾的生消过程中,各项目的观测是连续进行的。两年共观测到27次雾过程,并采集到37个雾水样本。按其形成,将南京冬季雾分为辐射雾、平流辐射雾和蒸发雾三类。该文详细分析了各类雾的宏微观结构,研究了强浓雾(能见度小于50m)发展的物理过程。结果指出,南京冬季雾多属暖雾,雾顶高度以平流辐射雾最高,平均顶高851m,辐射雾次之,平均顶高486m,蒸发雾偏低,平均顶高428m;各微物理参数均以平流辐射雾最大,辐射雾次之,蒸发雾最小,平流辐射雾含水量最大时可达1g/m3。通过对微物理参量连续变化分析发现,平流辐射雾和辐射雾进入强盛阶段时,都具有明显的爆发性增强特征。雾水化学分析结果表明,南京雾水离子浓度比较高,酸雾约占43%,属于硫酸型,均与空气污染物SO2、NO2和颗粒物有关。

南京市春节前后大气PM2.5中重金属来源及健康风险评价

选择南京某居民区采样点,于2014年春节前后,采集大气PM_(2.5)样品,分析其中的V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Ba、Sb和Pb等12种金属元素,结合富集因子、聚类分析和主成分分析对其来源进行了探讨,并采用健康风险评价模型对其危害进行评估.结果表明:春节期间大气PM2.5的平均浓度相比春节前上升11.4%,春节后相比春节期间下降31.1%.V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb和Pb的平均浓度相比春节前下降了5.5%(V)~56.7%(Zn).PM_(2.5)及其载带元素浓度的变化反应了节日前后工厂、机动车排放及烟花燃放等污染源的变化.春节期间Ba平均浓度相比节前增加了16.2倍,而在节后下降了94%,表明节日期间的烟花燃放是Ba的一个重要来源.富集因子和地累积指数分析显示,Cd、Sb、Pb、Cu、Zn、As、Ni和Ba属于重度富集元素,其富集因子范围为21~2259.主成分分析和聚类分析表明,金属冶炼和燃煤、烟花燃放和机动车尾气、工业过程是采样期间重金属的主要来源,贡献率分别为57.5%、12.4%和9.9%.风险评价结果表明致癌性元素(Cr、Co、Ni、As和Cd)的风险指数分别为2.0×10^(-6),8.9×10^(-9),1.3×10^(-8),1.9×10^(-7)和7.7×10^(-9).除Cr外,其它值均低于致癌风险阈值范围(10^(-6)~10^(-4)),处于可接受水平.

青年奥林匹克运动会期间南京市主要大气污染物浓度变化与分析

为了解青年奥林匹克运动会期间南京市主要大气污染物浓度变化趋势,通过南京空气质量发布系统实时监测的数据,对青奥会举办前(2014年8月3日—16日)、举办期间(2014年8月17日—28日)以及举办之后(2014年8月29日—9月9日)南京市主要大气污染物浓度变化特征进行比较分析,结果表明,青奥会前的14 d南京市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3浓度均值为51.6、72.2、13.5、33.1、41.7μg·m-3,青奥会期间各浓度均值为37.9、49.1、12.4、36.5、38.8μg·m-3,大气污染物浓度下降显著;而在青奥会之后,随着减排措施的取消,南京市大气污染物浓度均呈现反弹上升的趋势,各浓度均值依次为56.1、79.6、15.3、38.5、58.6μg·m-3.不同时段,PM2.5、PM10、SO2和O3浓度变化特征相似,均为青奥会之后>青奥会之前>青奥会期间,而NO2为青奥会之后>青奥会期间>青奥会之前.PM2.5、PM10、SO2、NO2日变化呈现双峰型,O3呈现单峰型的特点.

南京北郊冬季大气粗细颗粒物中PAHs来源解析

为研究南京冬季大气颗粒物中PAHs来源情况,利用FA-3型气溶胶采样器从2007年11月20日到12月30日在南京郊区分昼夜采集气溶胶样品,并用GC-MS对16种优控PAHs浓度进行定量分析,采用PCA法对其来源进行解析.结果表明,南京冬季细颗粒物中PAHs浓度明显高于粗颗粒物中PAHs浓度,单种类PAH浓度表现出昼夜差异,日间低分子量PAHs含量高于夜间,而夜间高分子量PAHs浓度则相对较高;主成分分析对PAHs源解析结果表明,南京北郊大气颗粒物中PAHs主要来源为机动车尾气、燃煤源、焦化源、天然气燃烧和烹调源等,粗细颗粒物中PAHs排放源差异明显,细颗粒物部分表现出明显的昼夜差异,同时,外来源和不确定源占有较大比重.

南京地区大气气溶胶及水溶性无机离子特征分析

于2010~2011年在南京市城郊两个采样点收集了气溶胶样品，并利用离子色谱（IC）法分析了其中的水溶性无机离子成分．结果表明，采样期间除了夏季，其他3个季节南京城郊气溶胶污染都较严重．南京城郊气溶胶谱分布特征基本在0．65～2．1gm和5．8～9岫粒径段出现峰值．PM25与能见度的相关性很大．城郊离子总质量浓度均是春冬季高于夏秋季，四季阴离子质量浓度明显高于阳离子，且这一特征在细粒子上表现明显．水溶性离子在气溶胶中所占比例是夏秋冬季城区高于郊区．南京城郊N03／5042年均值表明采样期间燃煤仍然是主要污染源，且该比值夏季最低，冬季最高．NI-h＋、K＋、N03和S042主要富集在细粒子上；Na＋、C1和NO2在粗粒子和细粒子上都有富集；Ca2＋、Mg2＋和F主要在粗粒子上富集．因子分析（FA）的方法表明南京城区气溶胶主要有3个来源．

南京市区郊区大气PM_(10)、PM_(2.1)中PAHs的分布特征及影响因素

2009年11月~2010年7月,同步采集了南京市区郊区大气PM_(10)、PM_(2.1)样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对其中16种PAHs进行定量分析.结果表明,南京市区、郊区大气PM_(10)中ΣPAHs浓度范围分别为32.84~245.35ng/m^3、21.43~225.72ng/m^3.PM_(2.1)中分别为19.11~111.57ng/m^3、19.69~125.21ng/m^3,市区和郊区PAHs分布差异不大,均呈现冬季>夏季的季节特征.PM_(10)、PM_(2.1)中PAHs均以4、5、6环为主,占总质量浓度的78.7%~83.1%(PM_(10))、80.5%~87.1%(PM_(2.1)),冬季4环PAHs的比例明显增加.市区和郊区PAHs浓度昼夜变化趋势不同,即市区白天大于夜间,而郊区夜间大于白天.在所测定的气象条件中,温度、相对湿度和PM_(10)浓度对PAHs影响显著,温度、相对湿度对PAHs的贡献为负,而PM_(10)对PAHs贡献为正,暖季(夏秋)PAHs受到气象条件的影响大于冷季(冬春),O_3对5、6环PAHs表现出显著的负贡献.利用后向轨迹分析发现南京受到本地排放和周边地区污染源的影响,来自南京东南和西南方向的短距离输送气团对PAHs浓度上升影响较大.

南京上空大气边界层的激光雷达观测研究

为了研究南京地区大气边界层结构的变化特征,利用2010年11月到2011年10月期间米散射激光雷达对南京上空大气散射特性的连续观测资料,通过小波协方差法得到了该地区的大气边界层高度,分析了其日变化和季节变化特性以及夹卷层的日变化特性,并讨论了引起这些变化的原因,得到以下主要结论:南京上空边界层具有典型的日变化特征以及季节变化特征,夜晚低(小于0.5 km),白天高(大于1 km);最大混合层高度春季高(1.77 km),冬季低(1.34 km);边界层的日变化以及最大混合层高度与地表温度存在明显的正相关,与地表的相对湿度存在负相关;云层可以有效的降低最大混合层高度并且使最大混合层高度出现的时间提前。

南京四季大气粗细粒子中PAHs的污染特征及来源

研究了南京2009—2010年大气粗、细粒子中PAHs(多环芳烃,Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)在四季不同的组成特征及来源。结果表明,南京细粒子中PAHs的浓度范围是19.11~131.31 ng/m^3,而粗粒子是17.77~134.85 ng/m^3。局地排放与区域传输的综合作用,使得南京不同采样点的PAHs浓度相关度较高,具有相同的污染源及污染过程。除了秋季PAHs主要分布于粗粒径段,南京大气中PAHs以细粒子为主。春、冬季分别受到了来自ENE-S和NNW-NE方向污染气团的远距离输送影响,夏季局地排放的污染物受到了西南清洁气团的稀释作用,秋季不同于其他季节,仅以局地贡献为主。源解析结果显示,不同季节PAHs来源存在差异,最主要的排放源是机动车源,其次是燃煤/焦化,秋季受较多的生物质燃烧贡献。秋季特殊的排放源贡献,以及局地贡献为主的污染形式,可能是其浓度分布不同于其他季节的根本原因。