【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器設(shè)備，觀測(cè)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(lèi)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(duì)太陽(yáng)輻射在不同高度的影響，以及不同粒徑段氣溶膠粒子對(duì)太陽(yáng)輻射的影響；同時(shí)有針對(duì)性的開(kāi)展多架探測(cè)飛機(jī)同時(shí)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(cè)，將對(duì)比分析觀測(cè)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(guó)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(duì)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(kāi)展一架（或多架）專(zhuān)門(mén)探測(cè)飛機(jī)在對(duì)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(cè)， 研究氣溶膠遠(yuǎn)距離輸送過(guò)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(shí)驗(yàn)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)這方面的研究要認(rèn)識(shí)的兩個(gè)具體科學(xué)問(wèn)題是：實(shí)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(guò)程如何隨大氣環(huán)境條件改變？ 為此，我們將建立2個(gè)針對(duì)這2個(gè)問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)系統(tǒng)：1）環(huán)境氣溶膠單譜活化特性的觀測(cè)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(guò)測(cè)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(cè)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(shí)驗(yàn)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，觀測(cè)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(zhǎng)蒸發(fā)等微物理過(guò)程。利用電場(chǎng)將單個(gè)帶電粒子懸浮在云室內(nèi)，通過(guò)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(lái)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(lái)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(guò)程及其影響的非均相化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)擬建立用于SOA形成和老化過(guò)程研究的在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)設(shè)備，并集成多種氣溶膠性質(zhì)檢測(cè)手段對(duì)這一問(wèn)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(guò)程（均相和非均相），對(duì)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(cè)，并監(jiān)測(cè)氣溶膠活化為CCN的活化效率與上述過(guò)程的聯(lián)系，并探索這些過(guò)程對(duì)SOA輻射特性的影響。8. 珠三角典型季風(fēng)區(qū)氣溶膠對(duì)亞洲季風(fēng)影響的實(shí)驗(yàn)研究依托珠三角城市群大氣成分監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、茂名市博賀海洋監(jiān)測(cè)平臺(tái)、廣東省的業(yè)務(wù)天氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)與大氣化學(xué)實(shí)驗(yàn)室精密的大氣氣溶膠粒子譜與成分譜、長(zhǎng)短波輻射、湍流通量、微波輻射計(jì)、雷達(dá)風(fēng)廓線、激光雷達(dá)等觀測(cè)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(kāi)展野外綜合觀測(cè)試驗(yàn)，同時(shí)收集華南、珠三角常規(guī)天氣監(jiān)測(cè)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(dòng)、降水、輻射、邊界層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)資料集。通過(guò)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(guó)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(shí)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(cè)儀（TSI 3936 DMA+CPC、MSP 1000XP）以及氣溶膠可溶性粒子譜監(jiān)測(cè)儀（Ambient Ion Monitor URG 9000 Series），特別設(shè)計(jì)針對(duì)核模態(tài)－積聚模態(tài)的氣溶膠粒子譜與成分譜的觀測(cè)試驗(yàn)，研究氣溶膠譜的吸濕增長(zhǎng)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(cè)、衛(wèi)星遙感資料分析氣溶膠對(duì)季風(fēng)區(qū)云降水過(guò)程的影響機(jī)制。利用加強(qiáng)地基觀測(cè)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(shí)空變化特征，分析并估計(jì)不同時(shí)間尺度和空間尺度上氣溶膠云時(shí)空變化特征對(duì)大氣加熱場(chǎng)的影響，特別是研究大氣加熱場(chǎng)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(duì)珠三角區(qū)域季風(fēng)的發(fā)生、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間的影響。從宏微觀上兩方面著手，第一：研究氣溶膠通過(guò)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(duì)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(guò)程對(duì)亞洲季風(fēng)的影響與反饋?zhàn)饔谩?. 完善和更新自主研發(fā)中國(guó)氣溶膠排放源清單，并建立排放源清單評(píng)估及反演系統(tǒng)通過(guò)收集、整理最新的國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)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(kù)，為更新排放源清單打下基礎(chǔ)。整理、過(guò)濾有關(guān)中國(guó)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(jì)并實(shí)施關(guān)鍵性的試驗(yàn)，得到中國(guó)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。空間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(shí)空分辨率。利用地面觀測(cè)和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)資料，分別利用卡爾曼濾波和伴隨等方法，并與觀測(cè)對(duì)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(shí)空分辨率的動(dòng)態(tài)的大氣氣溶膠及其前體物排放源清單，驗(yàn)證和完善源調(diào)查獲得的清單。在氣溶膠模式中在線計(jì)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(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)排放源模塊，開(kāi)發(fā)可計(jì)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(dòng)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(guó)氣象科學(xué)研究院人影中心從1990年以來(lái)一直得到了自然科學(xué)基金和國(guó)家973項(xiàng)目的系列支持，發(fā)展了系列三維CAMS對(duì)流云、層狀云和中尺度云系模式，“中國(guó)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(kāi)發(fā)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。在CAMS雙參數(shù)云模式中，實(shí)現(xiàn)了預(yù)報(bào)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(guò)飽和度，雨滴凍結(jié)、雹融化等，以及預(yù)報(bào)云滴濃度和CCN變化的云滴活化過(guò)程等。提出的準(zhǔn)隱式方案解決了水物質(zhì)正定、守恒和計(jì)算穩(wěn)定。該模式系統(tǒng)具備對(duì)4種對(duì)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(duì)流云群、低渦、冷鋒降水等過(guò)程，并通過(guò)改進(jìn)云物理量初始化方法，能明顯改進(jìn)初始6小時(shí)降水預(yù)報(bào)。在本申請(qǐng)中，還將對(duì)雙參數(shù)云物理方案進(jìn)行對(duì)比，研究改進(jìn)CAMS雙參數(shù)云降水方案中云滴核化過(guò)程和云滴數(shù)濃度的模擬技術(shù)，研究與氣溶膠模式嵌套