【文章內(nèi)容簡介】 器設(shè)備，觀測不同季節(jié)、不同天氣條件下，云中不同部位氣溶膠的成分、粒子譜，氣溶膠活化成CCN的活化性特性，以及云的各種特征參量的水平和垂直分布特征，弄清不同種類氣溶膠在不同污染程度下活化為CCN的活化特性；并分析氣溶膠對太陽輻射在不同高度的影響，以及不同粒徑段氣溶膠粒子對太陽輻射的影響；同時有針對性的開展多架探測飛機(jī)同時進(jìn)行的云下、云內(nèi)、云外氣溶膠、CCN以及云滴數(shù)濃度和譜分布的同步觀測，將對比分析觀測結(jié)果，研究云體的垂直結(jié)構(gòu)、云中氣溶膠的活化率，并在我國高濃度氣溶膠區(qū)域?qū)ふ覛馊苣z與云滴數(shù)濃度的定量關(guān)系，分析氣溶膠對云體發(fā)展和生命期的影響，建立氣溶膠與云微物理量間參數(shù)化方案。組織開展一架（或多架）專門探測飛機(jī)在對流層中層（3000米）以上不同高度的跨區(qū)域、不同季節(jié)遠(yuǎn)距離飛行探測， 研究氣溶膠遠(yuǎn)距離輸送過程中與云的聯(lián)系及可能發(fā)生的變化。6. 環(huán)境氣溶膠活化特性和單粒子懸浮實驗的室內(nèi)實驗這方面的研究要認(rèn)識的兩個具體科學(xué)問題是：實際大氣中氣溶膠活化為CCN的活化效率是如何變化的？氣溶膠或者云滴的凝結(jié)和蒸發(fā)過程如何隨大氣環(huán)境條件改變？ 為此，我們將建立2個針對這2個問題的實驗觀測系統(tǒng)：1）環(huán)境氣溶膠單譜活化特性的觀測系統(tǒng)，由氣溶膠進(jìn)氣系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、DMA、CCNC、和CPC等儀器組成，通過測量300 nm以下粒子的活化特性，得到該地區(qū)的活化曲線，這些觀測結(jié)果將被用于大氣氣溶膠與云相互作用的模式研究；2）單粒子懸浮實驗的室內(nèi)實驗系統(tǒng)，觀測包括氣溶膠譜、環(huán)境氣溶膠整體和單譜活化特性、霧滴譜、污染氣體和氣溶膠化學(xué)成分、和云滴增長蒸發(fā)等微物理過程。利用電場將單個帶電粒子懸浮在云室內(nèi)，通過改變環(huán)境參數(shù)(溫度、濕度、大氣壓、痕量氣體濃度)及粒子本身的物理化學(xué)特性(大小、成分、相態(tài))，來研究氣溶膠粒子和云滴在不同的環(huán)境條件下的響應(yīng)。性(大小、成分、相態(tài))，來研究氣溶膠粒子和云滴在不同的環(huán)境條件下的響應(yīng)。7. 二次有機(jī)氣溶膠形成與老化過程及其影響的非均相化學(xué)反應(yīng)實驗擬建立用于SOA形成和老化過程研究的在線動態(tài)檢測設(shè)備，并集成多種氣溶膠性質(zhì)檢測手段對這一問題進(jìn)行深入研究。模擬典型揮發(fā)性有機(jī)物（異戊二烯、蒎烯及其揮發(fā)性氧化產(chǎn)物）等的主要大氣化學(xué)過程（均相和非均相），對形成SOA的化學(xué)成分、粒徑、吸濕性及光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行原位在線監(jiān)測，并監(jiān)測氣溶膠活化為CCN的活化效率與上述過程的聯(lián)系，并探索這些過程對SOA輻射特性的影響。8. 珠三角典型季風(fēng)區(qū)氣溶膠對亞洲季風(fēng)影響的實驗研究依托珠三角城市群大氣成分監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、茂名市博賀海洋監(jiān)測平臺、廣東省的業(yè)務(wù)天氣監(jiān)測網(wǎng)與大氣化學(xué)實驗室精密的大氣氣溶膠粒子譜與成分譜、長短波輻射、湍流通量、微波輻射計、雷達(dá)風(fēng)廓線、激光雷達(dá)等觀測儀器，在亞洲季風(fēng)特別是南海季風(fēng)爆發(fā)、建立、維持（活躍/非活躍期、雨期/非雨期）期間布點(diǎn)開展野外綜合觀測試驗，同時收集華南、珠三角常規(guī)天氣監(jiān)測網(wǎng)的氣象資料，獲取一套反映珠三角季風(fēng)區(qū)氣溶膠物理/化學(xué)/光學(xué)特性、以及季風(fēng)活動、降水、輻射、邊界層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)資料集。通過分析研究珠三角天氣氣候的特征、氣溶膠和亞洲季風(fēng)各自變化規(guī)律的研究，得到中國關(guān)鍵季風(fēng)區(qū)之一的珠三角大氣中氣溶膠濃度、化學(xué)組成、物理特性、關(guān)鍵光學(xué)特性的時空分布特點(diǎn)和變化；以及相應(yīng)季風(fēng)影響期的輻射、云、降水與邊界層結(jié)構(gòu)等要素的特征。利用細(xì)粒子譜監(jiān)測儀（TSI 3936 DMA+CPC、MSP 1000XP）以及氣溶膠可溶性粒子譜監(jiān)測儀（Ambient Ion Monitor URG 9000 Series），特別設(shè)計針對核模態(tài)－積聚模態(tài)的氣溶膠粒子譜與成分譜的觀測試驗，研究氣溶膠譜的吸濕增長特性，分析氣溶膠作為CCN的活化率，結(jié)合輻射以及云量觀測、衛(wèi)星遙感資料分析氣溶膠對季風(fēng)區(qū)云降水過程的影響機(jī)制。利用加強(qiáng)地基觀測資料、衛(wèi)星資料和再分析資料等多種大氣氣溶膠粒子譜、成分譜、CCN活化率、地表輻射與邊界層結(jié)構(gòu)等大氣成分與氣象要素耦合配套的資料集，分析亞洲季風(fēng)特別是南海季風(fēng)爆發(fā)、建立、維持（活躍/非活躍期、雨期/非雨期）期間氣溶膠、云、降水和亞洲季風(fēng)環(huán)流的時空變化特征，分析并估計不同時間尺度和空間尺度上氣溶膠云時空變化特征對大氣加熱場的影響，特別是研究大氣加熱場的垂直結(jié)構(gòu)（如地表輻射強(qiáng)迫、邊界層結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定度）發(fā)生變化對珠三角區(qū)域季風(fēng)的發(fā)生、強(qiáng)度、持續(xù)時間的影響。從宏微觀上兩方面著手，第一：研究氣溶膠通過直接效應(yīng)影響輻射加熱，使大氣穩(wěn)定度改變，從而出現(xiàn)對流的異常（云的異常）；氣溶膠影響輻射加熱，改變大氣環(huán)流，使水汽輸送出現(xiàn)異常，從而水汽輻合輻散的變化將導(dǎo)致云的異常；第二：研究氣溶膠的間接效應(yīng)，研究氣溶膠影響云雨的微觀結(jié)構(gòu)與微物理過程對亞洲季風(fēng)的影響與反饋作用。9. 完善和更新自主研發(fā)中國氣溶膠排放源清單，并建立排放源清單評估及反演系統(tǒng)通過收集、整理最新的國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、自然環(huán)境數(shù)據(jù)等資料，建立和完善全面、可靠的資料庫，為更新排放源清單打下基礎(chǔ)。整理、過濾有關(guān)中國區(qū)域氣溶膠及其前體物的排放因子資料，在已有工作基礎(chǔ)上，設(shè)計并實施關(guān)鍵性的試驗，得到中國某些典型氣溶膠及其前體物的特有排放因子?；谧钚沦Y料，176。176?？臻g分辨率的排放源清單。結(jié)合氣科院氣溶膠理化數(shù)值模擬系統(tǒng)CUACE/Aero的使用，完善、改進(jìn)氣溶膠排放源清單，提高排放源的時空分辨率。利用地面觀測和衛(wèi)星監(jiān)測資料，分別利用卡爾曼濾波和伴隨等方法，并與觀測對比分析，建立基于源同化技術(shù)的源反演模型，獲得具有較高時空分辨率的動態(tài)的大氣氣溶膠及其前體物排放源清單，驗證和完善源調(diào)查獲得的清單。在氣溶膠模式中在線計算當(dāng)前的氣溶膠及其前提物的排放強(qiáng)度，并基于現(xiàn)有排放源系統(tǒng)以及開發(fā)動態(tài)排放源模塊，開發(fā)可計算不同氣候變化情景下因工業(yè)布局、新科技、人口以及其它因子變化的情況下的動態(tài)排放源預(yù)估系統(tǒng)。10. 氣科院雙參數(shù)云模式CAMS的發(fā)展及應(yīng)用中國氣象科學(xué)研究院人影中心從1990年以來一直得到了自然科學(xué)基金和國家973項目的系列支持，發(fā)展了系列三維CAMS對流云、層狀云和中尺度云系模式，“中國氣象科學(xué)研究院CAMS云分辨模式系列的研制和應(yīng)用”獲得2005年度氣象局研究開發(fā)獎一等獎。在CAMS雙參數(shù)云模式中，實現(xiàn)了預(yù)報各種水凝物比質(zhì)量和比濃度的全面雙矩量云分辨模式，包括云雨轉(zhuǎn)化、冰晶核化、繁生；凝結(jié)凝華和水汽過飽和度，雨滴凍結(jié)、雹融化等，以及預(yù)報云滴濃度和CCN變化的云滴活化過程等。提出的準(zhǔn)隱式方案解決了水物質(zhì)正定、守恒和計算穩(wěn)定。該模式系統(tǒng)具備對4種對流云、4種三維中尺度層狀云進(jìn)行模擬的能力，較好地模擬了雹暴和山地對流云群、低渦、冷鋒降水等過程，并通過改進(jìn)云物理量初始化方法，能明顯改進(jìn)初始6小時降水預(yù)報。在本申請中，還將對雙參數(shù)云物理方案進(jìn)行對比，研究改進(jìn)CAMS雙參數(shù)云降水方案中云滴核化過程和云滴數(shù)濃度的模擬技術(shù)，研究與氣溶膠模式嵌套