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中高层大气环境变异及天气气候致灾效应——重大项目简介及最新进展
1
作者 田文寿 卞建春 +7 位作者 陆高鹏 肖子牛 尹志聪 黄金龙 胡定珠 周放 张重阳 宋晓蕾 《大气科学学报》 北大核心 2025年第1期8-25,共18页
中高层大气因其对天气气候的显著影响而被列为世界天气气候研究计划前沿科学研究领域。同时,作为航空到航天的过渡空间,中高层大气被视为国防安全的“高边疆”。然而,由于观测数据不足以及缺乏完备的中高层大气模式,我国对中高层大气环... 中高层大气因其对天气气候的显著影响而被列为世界天气气候研究计划前沿科学研究领域。同时,作为航空到航天的过渡空间,中高层大气被视为国防安全的“高边疆”。然而,由于观测数据不足以及缺乏完备的中高层大气模式,我国对中高层大气环境变异及其天气气候致灾效应的认识还很薄弱。为了加深对中高层大气的认识,国家自然科学基金委资助了重大研究项目“中高层大气环境变异及天气气候致灾效应”,该项目旨在:1)发展中高层大气成分观测的新技术和方法,开展“天空地”一体化多要素协同观测,获取中高层大气的多时空尺度观测资料;2)研究跨大气层相互作用和多源扰动对中高层大气的影响,量化外部强迫因子和内部变率对中高层大气变异的影响及贡献;3)完善模式的中高层大气物理化学过程,发展中高层大气资料同化系统;4)揭示中高层大气环境变异对东亚极端天气气候的影响和机制,评估其致灾效应和风险。该研究将为防灾减灾、气候变化应对以及国防安全保障提供重要的科技支撑和决策依据。本文简要介绍了该项目的研究背景和内容、关键科学问题及最新研究进展。 展开更多
关键词 中高层大气 协同观测数据同化 化学-辐射-动力反馈 地球系统模式 极端天气气候事件
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“亚洲水塔”大气水分循环及其全球效应
2
作者 徐祥德 蔡雯悦 +3 位作者 孙婵 唐懿 董娜 马耀明 《气象学报》 北大核心 2025年第4期873-886,共14页
青藏高原是世界上总辐射量最高的地区,也是全球超太阳常数的极值区域之一,故形成了一个“嵌入”大气对流层中部巨大的热源,并可一直伸展到自由大气,其超越了世界上任何超级城市群所产生的“中空热岛”效应。青藏高原到黄土高原二阶梯大... 青藏高原是世界上总辐射量最高的地区,也是全球超太阳常数的极值区域之一,故形成了一个“嵌入”大气对流层中部巨大的热源,并可一直伸展到自由大气,其超越了世界上任何超级城市群所产生的“中空热岛”效应。青藏高原到黄土高原二阶梯大地形的“热力驱动”可作为“放大的海陆温差”季风效应,对区域乃至全球大气环流系统的动力“驱动”产生了难以估计的效应。青藏高原是亚洲区域低云量最为集中、对流活动最为活跃的地区,其特殊的湍流-对流触发机制为“亚洲水塔”云水资源提供了关键的能量驱动。青藏高原特殊的“热驱动”及其“二阶梯型水泵”效应为源自低纬度海洋乃至跨半球的水汽强“汇流”提供了动力机制。季风活跃期水汽输送“大三角扇形”关键影响域及其低纬度热带海洋成为“亚洲水塔”大气水分循环的重要水汽源,其水汽源区可跨越赤道追踪到南半球。夏季南、北半球跨赤道气流低层强偏南、高层强偏北气流出现在东亚地区(90°E)和北美区域(90°W)的赤道区,这两个高、低层跨赤道反向气流极值区恰与亚洲青藏高原和北美落基山位置对应。从行星尺度环流特征的视角,印证了青藏高原、落基山不同高度的大地形对跨半球尺度的垂直纬圈、经圈环流的塑造作用,揭示出青藏高原在全球能量与水汽输送交换中重要的“窗口效应”,表明青藏高原热源在驱动“亚洲水塔”能量、水分循环过程中扮演着重要角色。研究发现,青藏高原对流活动与南极、北极水汽输送呈显著相关,凸显了“三极”的关联。青藏高原上空热源驱动高层辐散、低层辐合的耦合机制,实现了青藏高原远距离的多尺度水汽输送强“汇合”效应,并形成了青藏高原热力驱动及其能量、水分循环“自激反馈”作用。青藏高原上星罗棋布的冰川、积雪和湖泊储存着丰富的水环境资源,某种程度可起到“水塔存储池”作用。青藏高原与全球大气能量、水分循环过程具有重要的互反馈作用,这一陆地-海洋-冰冻圈大气能量与水分交换机制可描绘出一个系统的青藏高原与全球大气多圈层水分循环交互的图像。 展开更多
关键词 青藏高原 “亚洲水塔” 大气水分循环 热驱动机制 物理图像
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基于多源遥感的香河地区气溶胶辐射特性研究
3
作者 毛前军 张晓燕 《环境科学与技术》 北大核心 2025年第4期144-152,共9页
气溶胶辐射强迫(ARF)是描述大气气溶胶对地气辐射平衡的主要参数。该文结合地基数据验证了2019-2023年香河地区的高级向日葵成像仪(AHI)和中分辨率成像光谱仪(MODIS)不同气溶胶光学厚度(AOD)数据集的精度。选择AHI和MODIS精度最好的AOD... 气溶胶辐射强迫(ARF)是描述大气气溶胶对地气辐射平衡的主要参数。该文结合地基数据验证了2019-2023年香河地区的高级向日葵成像仪(AHI)和中分辨率成像光谱仪(MODIS)不同气溶胶光学厚度(AOD)数据集的精度。选择AHI和MODIS精度最好的AOD,进一步计算ARF,并结合云参数分析云对ARF的影响。结果表明:AHI和MODIS数据用于辐射强迫计算是可靠的,二者各有优势。在不同云类型的条件下,ARF表现不同,其中在低云时ARF最大,大气底层的ARF为(-111.00±54.03)W/m^(2),大气顶层的ARF为(-33.60±16.69)W/m^(2),大气中的ARF为(77.40±38.27)W/m^(2)。中云次之,高云时最小,约为低云时的76%。云参数中,云光学厚度与AOD和ARF相关性最高。该文有助于揭示气溶胶与云之间复杂的相互作用,深化对大气光学特性和气候影响的理解。 展开更多
关键词 气溶胶 辐射强迫 高级向日葵成像仪 中分辨率成像光谱仪
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大气压等离子体降解环境毒素的机理研究
4
作者 张远涛 柴兆男 +3 位作者 孙滢 刘亚迪 王晓龙 赵彤 《高电压技术》 北大核心 2025年第6期2850-2871,共22页
随着社会持续发展和人类需求提升,环境毒素污染(包括抗生素、药物和真菌毒素等有机污染)问题日益凸显,对公众健康与经济发展构成重大挑战,是“健康中国”建设中必须要关注的问题。大气压冷等离子体(cold atmospheric plasma,CAP)作为一... 随着社会持续发展和人类需求提升,环境毒素污染(包括抗生素、药物和真菌毒素等有机污染)问题日益凸显,对公众健康与经济发展构成重大挑战,是“健康中国”建设中必须要关注的问题。大气压冷等离子体(cold atmospheric plasma,CAP)作为一种新兴的非热处理技术,为环境毒素去除提供了新途径、新理念与新方法。CAP通过产生大量活性粒子,高效、环保且非选择性地与环境毒素作用,展现出良好降解效果。然而,CAP中各活性粒子与环境毒素相互作用的深层机制尚待阐明,这限制了等离子体降解技术的进一步发展与产业化应用。为此基于反应分子动力学模拟方法,研究并总结了大气压冷等离子体产生的4种主要活性氧粒子(reactive oxygen species,ROS),与14种环境毒素(四环素类4种、真菌毒素类5种及头孢菌素类1—4代各1种)相互作用的关键反应及最终产物,全面揭示了ROS通过脱氢反应、加成反应、氧化反应、断键反应和开环反应等破坏关键活性位点的机制,并通过计算数据与实验结果相互验证,阐明了等离子体降解环境毒素所可能发生的共性反应与一般性规律,从而使预测等离子体与其他类似环境毒素的降解规律和降解产物成为可能,为等离子体降解环境毒素提供了理论基础,并将推动其工业化应用的发展。 展开更多
关键词 大气压冷等离子体 活性氧粒子 环境毒素 反应分子动力学模拟 ReaxFF力场 降解机制
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基于艇载太赫兹辐射计的大气温度廊线反演
5
作者 朱家玮 周晨 +1 位作者 赵正予 刘祎 《空间科学学报》 北大核心 2025年第1期125-134,共10页
基于武汉大学研制的艇载式太赫兹探测仪ATMI(Airborne THz Measure Instrument),分析ATMI在地基与空基探测模式下对大气温度廊线的反演能力.针对ATMI样机的硬件参数,在空基和地基测量模式下,建立不同纬度下大气辐射传输模型,讨论在不同... 基于武汉大学研制的艇载式太赫兹探测仪ATMI(Airborne THz Measure Instrument),分析ATMI在地基与空基探测模式下对大气温度廊线的反演能力.针对ATMI样机的硬件参数,在空基和地基测量模式下,建立不同纬度下大气辐射传输模型,讨论在不同纬度下ATMI使用BP神经网络算法对于大气温度廊线的反演能力.样机出厂后在中纬度地区进行了一个月的地基实测,通过实测数据验证ATMI样机对于大气温度廊线反演的能力.实测结果表明,所研发的ATMI样机在地基反演中在0~36 km高度范围内精度优于1 K,在一定高度范围内最高精度可优于0.3 K,证明了所研制的艇载式太赫兹探测仪对大气温度廊线反演的有效性与准确性,稳定度与精度达到设计指标,显示其在太赫兹科学和临近空间环境监测中的广泛应用潜力. 展开更多
关键词 大气温度廊线反演 艇载式太赫兹探测仪 BP神经网络 大气辐射传输
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影响我国夏季臭氧浓度变化的大气环流特征及大气外强迫因子
6
作者 张脉惠 荀尚培 +5 位作者 霍彦峰 戴晓慧 何彬方 吴文玉 陈心桐 张宏群 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第1期67-76,共10页
利用观测和再分析数据,探讨了2013~2020年影响我国夏季臭氧浓度变化的主要大气环流异常和大气外强迫因子,结果表明:我国夏季臭氧浓度变化的主导模态表现出明显的全区一致型特征,且以我国中东部地区变化为主。与我国夏季臭氧浓度增加相... 利用观测和再分析数据,探讨了2013~2020年影响我国夏季臭氧浓度变化的主要大气环流异常和大气外强迫因子,结果表明:我国夏季臭氧浓度变化的主导模态表现出明显的全区一致型特征,且以我国中东部地区变化为主。与我国夏季臭氧浓度增加相关的环流异常主要是西北太平洋地区的低层气旋性环流和低压异常,该环流能减弱气候态水汽输送,减少大气水汽比湿,并通过增强太阳辐射和抑制湿清除作用从而增加近地表臭氧浓度。通过分析大气外强迫因子我们发现,显著影响我国夏季臭氧浓度变化及相应大气环流异常的强迫因子主要是夏季海洋性大陆全区一致型的海温分布,其冷暖状态能通过调节越赤道Hadley环流异常从而改变局地环流并进一步影响我国夏季臭氧浓度变化。海洋性大陆海温具有较好的持续性且能提前2个月与随后我国夏季臭氧浓度产生显著联系,因此我们可以利用该海温因子来对我国夏季臭氧浓度变化进行一定的可预测性研究。 展开更多
关键词 臭氧浓度 大气环流 外强迫因子
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人为辐射强迫加速近期冬春季青藏高原东部雪深消融速率
7
作者 廖舒洁 吴其冈 +2 位作者 孙冷 姚永红 户元涛 《大气科学》 北大核心 2025年第2期383-405,共23页
冬春季青藏高原东部平均雪深具有明显的年代际变化特征,大约20世纪90年代之前呈现显著增加趋势,之后为显著减少趋势。本文首先利用观测资料分析1960~1989年和1990~2014年两阶段青藏高原东部冬春季雪深与相关气象要素场(包括气温和降水)... 冬春季青藏高原东部平均雪深具有明显的年代际变化特征,大约20世纪90年代之前呈现显著增加趋势,之后为显著减少趋势。本文首先利用观测资料分析1960~1989年和1990~2014年两阶段青藏高原东部冬春季雪深与相关气象要素场(包括气温和降水)和大气环流条件等的趋势及其相互联系。其次选用CESM2模式的三套历史输出资料,包括:(1)全部外部辐射强迫、(2)温室气体辐射强迫和(3)人为气溶胶辐射强迫等不同模拟方案,评估辐射强迫和北大西洋涛动(NAO)对两个阶段冬春季青藏高原东部雪深趋势的分别影响。观测分析表明,1990年以后冬季雪深减少趋势主要由地表气温升高和降雪减少共同导致,而春季雪深减少则主要由地表气温升高所致。对比分析观测和模拟雪深及其与大气变量趋势之间的关系,结果表明,全部辐射强迫或者单独的温室气体和气溶胶辐射强迫对1960~1989年间高原东部雪深增加趋势贡献较少,NAO大约解释49%的冬季雪深增加趋势,但对春季增加趋势贡献较少。全部辐射强迫导致青藏高原东部1990~2014年间显著增温,降雪减少,对后期冬春季雪深均持续减少有显著贡献,可以解释后期观测大约29%的冬季和82%的春季站点平均积雪减少趋势。其中温室气体强迫和气溶胶辐射强迫对高原增温均有显著贡献,共同导致冬春季高原东部雪深的减少。NAO指数下降趋势可解释1990~2014年青藏高原东部冬季积雪雪深减少的22%,但对春季雪深减少贡献较小。随着未来人为温室气体增加和气溶胶排放减少,预期高原东部增暖将进一步加剧,冬春季节高原东部雪深将持续减少。 展开更多
关键词 青藏高原 雪深 年代际变化 辐射强迫 北大西洋涛动
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2022年夏季西北太平洋海洋热浪分布特征及形成机制
8
作者 周相润 王莹 智海 《热带海洋学报》 北大核心 2025年第1期82-92,共11页
本文基于卫星遥感的珊瑚礁热浪监测数据集,对2022年7月1日—9月30日西北太平洋海域海洋热浪的分布特征进行分析,主要研究了热浪较强的三个区域单站点的典型海洋热浪过程及区域海洋热浪的形成机制。结果表明:(1)西北太平洋海洋热浪各属... 本文基于卫星遥感的珊瑚礁热浪监测数据集,对2022年7月1日—9月30日西北太平洋海域海洋热浪的分布特征进行分析,主要研究了热浪较强的三个区域单站点的典型海洋热浪过程及区域海洋热浪的形成机制。结果表明:(1)西北太平洋海洋热浪各属性的空间分布,除了最大强度外,均具有一定的相似性,总体而言高值较为集中。(2)江苏外海海域的海洋热浪各属性显著高于其他海域;中国台湾附近黑潮流域海洋热浪最大强度不高,但持续时间较长;广东近海海域的海洋热浪属性值均高于西北太平洋的空间均值。(3)江苏外海海域92d内的一次海洋热浪生成,与西太平洋副热带高压扩张下的大气强迫联合作用,以及大气风场对黑潮流域大量感热以及潜热的输送过程密切相关。中国台湾附近黑潮流域以及广东近海海域的一次海洋热浪主要是由西太平洋副热带高压控制下增多的太阳辐射直接强迫所引起的。 展开更多
关键词 海洋热浪 西北太平洋 大气强迫 海表温度
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罗斯贝波和局地瞬变强迫对中国东部春季一次强降水事件的影响
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作者 王建波 于群 +3 位作者 韩艳凤 郭浩康 田莹 戈瑶 《气象学报》 北大核心 2025年第2期209-225,共17页
为探讨2023年4月初中国东部极端强降水事件大气环流异常的演变机理,基于逐日NCEP再分析资料,通过诊断罗斯贝波能量频散和瞬变波强迫,研究了罗斯贝波传播和局地瞬变波强迫在欧亚中高纬度大气环流“双阻”形势建立与维持过程的作用以及可... 为探讨2023年4月初中国东部极端强降水事件大气环流异常的演变机理,基于逐日NCEP再分析资料,通过诊断罗斯贝波能量频散和瞬变波强迫,研究了罗斯贝波传播和局地瞬变波强迫在欧亚中高纬度大气环流“双阻”形势建立与维持过程的作用以及可能的前兆信号,提出了中高纬度“双阻”型环流分布影响2023年4月初中国东部极端强降水的可能机制,结果指出:前期极涡较强,类似极地欧亚遥相关(类POL)作用引起乌拉尔山至东北亚地区高压脊发展,由北大西洋强降水激发的罗斯贝波向下游传播,在上游罗斯贝波和贝加尔湖西部冷空气瞬变强迫的共同作用下,乌拉尔山至东北亚地区上空形成较为稳定的“+−+”型,即“乌拉尔山阻塞高压、贝加尔湖低压槽和东北亚阻塞高压”双阻型分布形势:乌拉尔山、东北亚阻塞高压为异常热源,具有上下相当正压结构;贝加尔湖低压槽为异常冷源,上下为斜压结构;“双阻”型环流分布中的经向风异常增大了冷(暖)空气的向南(北)输送,当副热带西风急流中频散到中国东部的弱波动与中高纬度罗斯贝波同位相叠加时,中高纬度“+−+”型罗斯贝波向南伸展,加强经向风。在低空反气旋西南侧较强的南风和东北亚阻塞高压下沉气流增温的共同作用下,中国东部显著增温,随着贝加尔湖西部强冷空气下沉南压,中国东部相继形成了强冷锋、气旋和切变线,产生暴雪、寒潮、强对流和强降水天气。当北大西洋再次激发罗斯贝波向下游传播时,北大西洋东部阻塞高压加强东移,乌拉尔山阻塞高压减弱崩溃,中国东部降水结束。 展开更多
关键词 大气环流异常 罗斯贝波 瞬变强迫 “双阻”型环流分布 强降水
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高太阳天顶角下libRadtran与SBDART辐射传输模式地表辐亮度偏差及其来源分析
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作者 王子琛 吕新荣 +1 位作者 马毅 肖艳芳 《遥感信息》 北大核心 2025年第4期120-127,共8页
大气辐射传输模式在不同高度地表辐射信息的模拟中具有重要作用,并在卫星遥感数据处理和参数反演中发挥关键作用。针对高太阳天顶角(SZA)下的卫星遥感数据辐射订正,分析了两种经典辐射传输模式SBDART和libRadtran在高SZA下地表辐亮度的... 大气辐射传输模式在不同高度地表辐射信息的模拟中具有重要作用,并在卫星遥感数据处理和参数反演中发挥关键作用。针对高太阳天顶角(SZA)下的卫星遥感数据辐射订正,分析了两种经典辐射传输模式SBDART和libRadtran在高SZA下地表辐亮度的模拟偏差及其影响因素,探讨了大气几何假设和模式设置差异对偏差的贡献。结果显示,高SZA时,两种模式的模拟偏差显著增加,SZA=85°时平均偏差超过10%,且SBDART的模拟值整体低于libRadtran。同时,观测天顶角(OZA)、太阳-观测方位差(RAA)和气溶胶光学特性等因素也会显著影响两种模式之间的模拟偏差,偏差主要来源于大气几何假设(平面平行大气/球面大气)。对于高SZA(70°以上),应优先选择基于球面大气假设的辐射传输模式,并尽量剔除高OZA(≥75°)和高RAA(135°~225°)的数据。该研究为高SZA条件下辐射传输模式的选择和地表辐亮度模拟提供了参考依据,是通过辐射订正提升高SZA下卫星遥感数据质量的基础。 展开更多
关键词 SBDART libRadtran 大气辐射传输模式 高太阳天顶角 模式对比
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能量收支框架下从辐射强迫-气候反馈到气候敏感度的研究进展
11
作者 于晓超 张华 +7 位作者 王秋艳 赵树云 王菲 柳丽婷 刘梦婷 马馨宇 杨冬冬 李帅 《气候变化研究进展》 北大核心 2025年第2期169-185,共17页
从能量框架出发,对地球能量收支、有效辐射强迫、气候反馈和气候敏感度的相关研究做出系统的梳理。自20世纪80年代以来,地球能量收支增加0.28~0.52 W/m^(2),主要来源于大气顶反射太阳辐射持续减少,这是该时期全球升温的重要决定性因素... 从能量框架出发,对地球能量收支、有效辐射强迫、气候反馈和气候敏感度的相关研究做出系统的梳理。自20世纪80年代以来,地球能量收支增加0.28~0.52 W/m^(2),主要来源于大气顶反射太阳辐射持续减少,这是该时期全球升温的重要决定性因素。这些能量收支的改变与人为强迫及其气候影响密切相关。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)指出,1750—2019年,总的人为有效辐射强迫的最佳估计为(2.72±0.76)W/m^(2),引起的全球地表温度变化预计可达1.29(1.00~1.65)℃。气候反馈总体上能够抵消辐射强迫对地球系统的整体扰动,使气候状态趋于稳定。IPCC AR6给出的净反馈最佳估计结果为-1.16(-1.81~-0.51)W/(m^(2)∙℃)。为了预估未来气候变化,IPCC AR6给出了平衡态气候敏感度和瞬态气候响应的最佳估计值,分别为3.0(2.0~5.0)℃和1.8(1.2~2.4)℃。依据能量收支平衡下强迫-反馈理论框架,科学界通过量化地球能量收支及其长期变化、区分辐射强迫与气候反馈,厘清了人为和自然等外部强迫对气候变化的影响;依据气候反馈参数和气候敏感度的估算结果,可量化气候对强迫的响应幅度,实现对未来气候的合理预估。 展开更多
关键词 地球能量收支 有效辐射强迫 气候反馈 气候敏感度
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数据驱动的多光谱卫星遥感大气校正
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作者 余雨棠 余涛 +3 位作者 谢东海 吴俣 张丽丽 左欣 《航天返回与遥感》 北大核心 2025年第4期101-115,共15页
地表与大气的辐射传输耦合过程复杂,造成传统大气校正技术存在精度和效率的局限。基于经验线性方法的校正效率较高但精度有限,辐射传输模型方法虽精度较高但其高计算开销制约了多光谱卫星遥感的定量应用。随着神经网络的发展,物理模型... 地表与大气的辐射传输耦合过程复杂,造成传统大气校正技术存在精度和效率的局限。基于经验线性方法的校正效率较高但精度有限,辐射传输模型方法虽精度较高但其高计算开销制约了多光谱卫星遥感的定量应用。随着神经网络的发展,物理模型与数据驱动方法的融合为大气校正提供新思路。文章提出一种深度神经网络框架,学习物理模型模拟数据集,在保证精度的同时显著提升处理效率。首先通过辐射传输模型在不同观测几何、大气状态和地表反射率特性下模拟卫星入瞳辐射数据,构建正向模拟多光谱遥感数据集。随后神经网络学习其中的地理几何和光谱特征,实现像素级的大气校正。实验表明,该方法相对于6S方法处理速度提升约六个数量级,平均绝对误差与相对误差分别为0.028和0.82;与主流物理模型工具在图像质量、定量指标及实测植被光谱对比中表现良好。该研究为多光谱遥感影像的定量应用提供了一种高效的大气校正路径。 展开更多
关键词 多光谱遥感 数据驱动大气校正 地表反射率 辐射传输模型 神经网络
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表面织构化的PDMS辐射制冷薄膜制备及其在光伏中的应用
13
作者 江清阳 余晓梅 +2 位作者 罗成龙 杨永朴 符慧德 《太阳能学报》 北大核心 2025年第8期423-429,共7页
以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料,采用一种简易的表面织构方法制备具有微结构表面的PDMS薄膜,再通过表面修饰及优化,最终获得具有理想光谱选择性且表面超疏水的PDMS(SH-PDMS)薄膜。该薄膜在8~13μm的“大气窗口”波段平均发射率接近97.0%,... 以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料,采用一种简易的表面织构方法制备具有微结构表面的PDMS薄膜,再通过表面修饰及优化,最终获得具有理想光谱选择性且表面超疏水的PDMS(SH-PDMS)薄膜。该薄膜在8~13μm的“大气窗口”波段平均发射率接近97.0%,在300~1100 nm区间的平均太阳光透过率也高达94.8%,是一种理想的光伏表层辐射制冷膜。将SH-PDMS薄膜应用于商业光伏的表层封装时,可观察到光伏表层表现出优异的疏水性及自清洁效果;同时户外日间测试结果显示,表层具有SH-PDMS薄膜的光伏组件比原始组件温度降低1.0~1.5℃;相比平滑封装的光伏表面,以SH-PDMS薄膜作为光伏表层还可减少光反射,提升组件的光电输出。 展开更多
关键词 辐射制冷 超疏水 光伏 表面织构 光谱选择性 大气窗口
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用辐射传输方程改进算法反演LandSAT8海表温度的效果检验和适用条件分析 被引量：4
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作者 黄路 邵浩 +2 位作者 张彩云 夏文杰 杨星晨 《应用海洋学学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期714-720,共7页
为检验辐射传输方程改进算法推广用于反演LandSAT8海表温度(SST)的可行性及适用条件,本研究在修订算法部分参数的基础上,分别反演出算法改进前后的LandSAT8 SST并进行比较。MODIS SST验证表明改进算法对大气透过率偏差和SST偏差均有明... 为检验辐射传输方程改进算法推广用于反演LandSAT8海表温度(SST)的可行性及适用条件,本研究在修订算法部分参数的基础上,分别反演出算法改进前后的LandSAT8 SST并进行比较。MODIS SST验证表明改进算法对大气透过率偏差和SST偏差均有明显改善,除2019-08-21图像外,其他3景图像SST偏差在0.5℃左右;浮标SST验证表明改进算法在近岸海域对SST偏差改善效果同样显著,其平均偏差bias和均方根误差rmse分别减少到0.14、0.18℃,基本可以忽略不计;进一步研究发现,改进算法SST反演精度与研究海域大气透过率分布均匀程度呈显著的正相关关系,R^(2)[bias(SST)]=0.9207,R^(2)[rmse(SST)]=0.9340。使用改进算法遥感监测电厂温排水:嵩屿电厂表层海水温升羽流不明显;而后石电厂表层温升现象最显著,温升幅度和扩散影响范围最大,在其排水口附近存在稳定的高温水体(温升>3℃);晋江电厂表层温升羽流呈扇形分布,流轴短,主要集中在排水口附近。 展开更多
关键词 海洋遥感学 辐射传输方程改进算法 LandSat8 SST MODIS SST 大气透过率 温排水
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严寒干热地区集热冷却联用系统试验研究
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作者 齐典伟 饶博闻 +2 位作者 徐凤 谢丽蓉 张佳琦 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期102-108,共7页
该文结合新疆地区昼夜大温差气候特性,在乌鲁木齐市搭建一套小型太阳能集热——天空辐射冷却两用系统,通过对比PE防风膜层数和测试不同流速工况下的系统运行结果来探究两用装置的集热/冷却潜力。试验结果表明:系统在日间集热模式下的最... 该文结合新疆地区昼夜大温差气候特性,在乌鲁木齐市搭建一套小型太阳能集热——天空辐射冷却两用系统,通过对比PE防风膜层数和测试不同流速工况下的系统运行结果来探究两用装置的集热/冷却潜力。试验结果表明:系统在日间集热模式下的最大进出口温升为6.40℃,最大瞬时集热功率为721.88 W/m^(2);夜间冷却模式下最大进出口温降为0.94℃,出口温度相对环境温降可达1.43℃,最大瞬时冷却功率为50.89 W/m^(2),这为其在实际中的工业集热应用和本地区的温湿度独立控制空调系统高温冷冻水制备提供可能。 展开更多
关键词 辐射冷却 太阳能集热 被动冷却 太阳辐射 大气窗口
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基于多源资料的徐州地区气溶胶时空变化特征 被引量：1
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作者 罗天阳 许潇锋 +2 位作者 邬昊鹏 杨语迪 熊梓旭 《中国环境监测》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期206-223,共18页
综合利用AERONET、MODIS、CALIPSO、MERRA-2气溶胶反演产品和CHAP PM_(2.5)产品,对徐州地区2014—2020年的气溶胶光学特性水平和垂直分布、气溶胶组分和PM_(2.5)质量浓度的时空变化进行了综合分析。分析AERONET数据发现,徐州地区气溶胶... 综合利用AERONET、MODIS、CALIPSO、MERRA-2气溶胶反演产品和CHAP PM_(2.5)产品,对徐州地区2014—2020年的气溶胶光学特性水平和垂直分布、气溶胶组分和PM_(2.5)质量浓度的时空变化进行了综合分析。分析AERONET数据发现,徐州地区气溶胶光学厚度(AOD,550nm)夏季最高,其次为春季和秋季,冬季最低,而波长指数(AE)则相反;季节平均AOD和AE分别为0.53~0.71和1.11~1.33;2014—2018年平均AOD为0.70~0.47,呈显著下降趋势。粒子谱呈双峰分布,且季节差异显著,其中春夏季主导粒子分别为粗、细粒子,秋冬季的粗、细粒子浓度相当。粒子有效半径在春季最大、夏季最小。冬季单次散射反照率(SSA,440~1020 nm)最小,气溶胶吸收光学厚度(AAOD,440 nm)最大,而夏季相反。气溶胶直接辐射强迫(ARF)与AOD呈显著正相关,大气层底部ARF对AOD的变化更敏感,且其辐射强迫效率(ARFE)与SSA有较强负相关。分析CALIPSO气溶胶廓线发现,冬春季气溶胶消光系数随高度减小的趋势更显著;受边界层高度影响,夏季气溶胶消光系数随高度减小的趋势显著减缓。近地面气溶胶消光系数有逐年减小趋势,其中冬春季的下降更显著。分析MODIS AOD空间分布发现,AOD总体呈市区高、周边地区低的分布特征。徐州全域AOD年均值呈下降趋势,其中市区下降最快,年下降率约为-0.12。从CHAP PM_(2.5)空间分布来看,徐州西北部PM_(2.5)最高,所有区域均呈下降趋势,其中冬季下降幅度最大,年下降率为-6μg/m^(3)。从MERRA-2再分析资料来看,颗粒物柱质量浓度中沙尘占比最大,其次为硫酸盐。颗粒物柱质量浓度总体呈逐年下降趋势,年下降率为-0.29 mg/m^(2),其中沙尘气溶胶下降最大。 展开更多
关键词 气溶胶 光学特性 辐射强迫 垂直分布 徐州
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H_(2)O气氛下富油煤热解过程的反应分子动力学模拟 被引量：1
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作者 黄淄博 刘倩如 +2 位作者 刘红 周文静 魏进家 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期189-199,共11页
【目的】我国富油煤资源丰富,通过热解技术可将其转化为能源产品(化学品、气体或液体燃料等),缓解我国油气资源的对外依存程度。深入认识热解过程中的产物变化规律和反应机理,对于煤炭清洁高效转化工艺的研究至关重要。【方法】采用反... 【目的】我国富油煤资源丰富,通过热解技术可将其转化为能源产品(化学品、气体或液体燃料等),缓解我国油气资源的对外依存程度。深入认识热解过程中的产物变化规律和反应机理,对于煤炭清洁高效转化工艺的研究至关重要。【方法】采用反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究富油煤(长焰煤)热解过程以及H_(2)O气氛对热解产物分布的影响和作用机制。【结果和结论】结果表明,富油煤(长焰煤)热解的温度范围为1200~2800 K,热解过程主要分为热解(1200~2000 K)和缩聚(2000~2800 K)两个阶段。在热解阶段,随着温度的升高,煤分子快速裂解,焦炭产物不断减少,焦油和气体产物不断增加;在缩聚阶段,焦油产物之间发生缩聚反应生成焦炭,同时释放小分子气体,导致焦油产物减少,焦炭和气体产物增加。因此,提高热解温度、延长热解时间可得到更多的气体产物,而提升焦油产量的关键则是抑制缩聚反应发生。在高温缩聚阶段引入H_(2)O气氛热解,结果表明,H_(2)O能够有效地促进煤分子的裂解,随着H_(2)O占比的增加,煤热解体系中C―C键减少,C―H和C―O键增加。分析二者之间的交互作用发现,煤热解产生的自由基与H_(2)O反应,促进H_(2)O分子分解,H_(2)O分解产生的H•和OH•又进一步促进煤裂解,并与煤热解产物反应,生成更多的焦油和气体。研究加深了对富油煤热解过程的理解,对煤炭资源的清洁高效利用具有一定指导意义。 展开更多
关键词 富油煤 热解 反应机理 H_(2)O气氛 反应分子动力学
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中南半岛春季气溶胶直接辐射强迫时空演变特征分析
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作者 何舒璇 樊雯璇 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第4期1039-1051,共13页
中南半岛国家春季存在大量的生物质燃烧活动,生成的气溶胶会通过大气环流影响我国西南地区大气辐射收支,探究其对大气加热率的影响可为研究它对天气和气候的影响提供依据。基于MERRA-2再分析数据中逐时的气溶胶和晴空下的辐射通量等资料... 中南半岛国家春季存在大量的生物质燃烧活动,生成的气溶胶会通过大气环流影响我国西南地区大气辐射收支,探究其对大气加热率的影响可为研究它对天气和气候的影响提供依据。基于MERRA-2再分析数据中逐时的气溶胶和晴空下的辐射通量等资料,首先分析其时空特征,其次利用EOF、合成分析等统计方法,讨论中南半岛气溶胶光学厚度(AOD)、地表气溶胶直接辐射强迫(ADRF)的时空演变特征及其与大气短波加热率的关系。结果表明:(1)在3-4月生物质燃烧季节,中南半岛与云南省均存在AOD极大值,它们的时间序列变化趋势具有较高的一致性,主要表现为老挝和越南北部地区AOD中心值超过1,受其影响云南省的AOD由北向南逐渐增强。(2)3-4月中南半岛生物质燃烧AOD与总AOD的高值中心一致,说明该区域气溶胶主要来源于生物质燃烧,老挝北部存在高达28 kg·m^(-1)·d^(-1)的生物质燃烧气溶胶的水平通量散度,能将气溶胶向东北方向输送至中国。(3)地表ADRF与AOD时空分布存在较高的一致性,3-4月老挝和越南的北部地区同样存在地表ADRF高值中心,其值可达-36 W·m^(-2)。EOF第一模态中,印度东北角与我国西藏东南部交界处、老挝、越南和泰国地区均为正位相区域,主要在3-4月出现极大值,2017-2018年间极值减弱,2019年再次增大。云南省地表ADRF时间变化趋势与中南半岛变化一致。(4)地表负ADRF和大气短波加热率的统计关系为:地表的净辐射通量减少越多,低层大气吸收短波辐射造成的加热越大,表明大气内气溶胶截留的短波辐射通量越多,该现象在700 hPa上最为明显,尤其是3-4月。 展开更多
关键词 中南半岛 生物质燃烧气溶胶 气溶胶直接辐射强迫 大气短波加热率
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天津地区气溶胶光学特性及直接辐射强迫研究
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作者 刘敬乐 史静 +3 位作者 姜明 蔡子颖 姚青 韩素芹 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期6590-6599,共10页
利用2021年天津地区太阳光度计观测数据分析获得AOD、AE、FMF、体积谱分布、复折射指数及直接辐射强迫变化特征,结果表明,受春季沙尘天气和夏季气溶胶吸湿增长及二次转化生成影响,春、夏季AOD值分别为0.64和0.61,明显高于秋、冬季,AE季... 利用2021年天津地区太阳光度计观测数据分析获得AOD、AE、FMF、体积谱分布、复折射指数及直接辐射强迫变化特征,结果表明,受春季沙尘天气和夏季气溶胶吸湿增长及二次转化生成影响,春、夏季AOD值分别为0.64和0.61,明显高于秋、冬季,AE季节变化在0.99~1.29.气溶胶粒子体积谱分布呈双峰型特征,粗、细模态粒径谱的峰值分别在春、夏季达到最高,值分别为0.07和0.05μm^(3)/μm^(2).当AOD>0.4时,细模态粒子峰值浓度明显升高并与粗模态粒子峰值浓度接近.夏季SSA达到0.93,复折射指数实部为1.43,虚部为0.07.冬季AAOD值为0.10,AAE为1.15.较强消光能力的气溶胶粒子集中在AAE为1.0~1.2,SSA为0.90~0.95的范围内.天津地区气溶胶类型主要为混合吸收型粒子,占比为40%,其次为细模态吸收性粒子,占比为33%.气溶胶散射消光能力与相对湿度和FMF增长有直接关系,相对湿度高于60%情况下,气溶胶多为第Ⅲ~第Ⅵ类,当气溶胶为第Ⅶ类时,FMF<0.4;为第Ⅴ类时,FMF为0.4~1.0;为第Ⅰ~第Ⅲ类时,FMF为0.8~1.0.地面、大气层顶和大气中的气溶胶直接辐射强迫均值分别为-71.9,-14.9和57.1W/m^(2).气溶胶直接辐射强迫与AOD和SSA密切相关,增加单位AOD值,大气层顶、地面和大气中气溶胶直接辐射强迫分别变化-28.4,-99.4和70.9W/m^(2),其与SSA的相关系数分别为-0.85、0.89和-0.93.随着SSA增大,地面和大气的直接辐射强迫效率绝对值减小,大气层顶直接辐射强迫效率从加热效应逐步转变为冷却效应.对2021年3月9~16日一次雾霾-沙尘天气过程的分析,发现雾霾天气中以城市-工业型气溶胶类型的细粒子污染为主,气溶胶粒子吸湿增长导致细粒子的粒径随污染物的积累增长,同时增强气溶胶的散射能力及其对近地面的冷却作用,对边界层发展起到抑制作用,造成污染物与边界层之间的正反馈机制. 展开更多
关键词 气溶胶 光学特性 直接辐射强迫 太阳光度计 天津
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CO_(2)辐射效应与生理效应对气候系统影响异同的模拟研究
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作者 吴星怡 曹龙 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2024年第2期170-181,共12页
基于CESM地球系统模式,模拟研究不同CO_(2)浓度变化情景下,在快响应阶段和平衡阶段,CO_(2)通过影响大气辐射传输过程的辐射效应和通过影响植被气孔的生理效应对气候系统的影响和作用机制异同。试验结果表明,在CO_(2)倍增的情况下,CO_(2... 基于CESM地球系统模式,模拟研究不同CO_(2)浓度变化情景下,在快响应阶段和平衡阶段,CO_(2)通过影响大气辐射传输过程的辐射效应和通过影响植被气孔的生理效应对气候系统的影响和作用机制异同。试验结果表明,在CO_(2)倍增的情况下,CO_(2)辐射效应和生理效应都会引起全球地表的增温。辐射效应在两个阶段的地表增温中均起主导作用,而在快响应阶段,生理效应在全球陆表增温中贡献率达到了(27.5±0.9)%。CO_(2)辐射效应和生理效应对全球水循环的影响有明显差异。在平衡阶段,CO_(2)辐射效应使全球地表蒸散增加(5.2±0.1)%,径流量增加(8.0±0.4)%;而CO_(2)生理效应使全球地表蒸散量下降(3.9±0.1)%,径流量增加(10.1±0.4)%。在快响应阶段,生理效应在蒸散量的变化中占据主导作用。在CO_(2)倍增试验基础上,又进行了大气CO_(2)浓度分别为400×10^(-6)、600×10^(-6)、800×10^(-6)、1000×10^(-6)的模拟试验。随着CO_(2)浓度的增加,受辐射效应影响,地表温度、蒸散量和降水量出现持续增加,但增幅有所放缓;受CO_(2)生理效应影响,地表蒸散量持续减少,下降幅度并未出现明显变化。CO_(2)辐射效应和生理效应的协同作用具有非线性。对于地表温度、降水和蒸散等变量,CO_(2)辐射效应和生理效应共同作用引起的变化与两者单独作用时引起的变化之和存在差异,且这种差异随着CO_(2)浓度的增加越来越显著。 展开更多
关键词 气候变化 CO_(2)辐射效应 植被气孔 CO_(2)生理效应
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