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南京信息工程大学大气物理学院中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室

作品数：31 被引量：170H指数：8
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机构

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作者

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年份

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基于亚网格时域有限差分法的改进雷电电磁脉冲计算模型
2023年
在利用均匀网格时域有限差分法(finite-difference time domain,FDTD)计算地闪回击电磁脉冲时,空间步长选取较大会导致计算结果中后期出现震荡,所以为了计算结果的准确必须采用较小的空间步长,导致计算效率低、内存需求大。为了解决这一问题,提出利用惠更斯亚网格技术改进计算模型,改进后的模型可以实现在距离雷电通道近、高频分量多的区域采用较小的空间步长,其余区域仍采用较大的空间步长,从而以较高的计算效率消除计算结果中后期的震荡。首先,分析了空间步长对均匀网格FDTD法的各个场分量计算结果的影响;其次,通过与均匀网格FDTD计算结果对比,深入研究了改进模型对水平电场中后期震荡的消除作用。结果表明:随着步长的增大,水平电场中后期震荡剧烈;在不同地面电导率、地闪回击速度下,改进后的计算模型均能以较高的计算效率得到准确的、无震荡的计算结果。
刘银萍高骐森蒋雨卉
关键词：雷电电磁脉冲时域有限差分
城市污染地区与高山清洁地区新粒子生成事件特征分析
2022年
在中国复合型污染的大气环境背景下,新粒子生成(New Particle Formation,NPF)是大气颗粒物的重要来源之一,直接影响到空气质量、云物理过程、全球辐射平衡及人类的生产生活.本文通过分析城市污染地区和高山清洁地区新粒子生成天和非新粒子生成天的特征差异,研究新粒子生成事件的关键影响因素.利用2016年3月12日—4月6日北京的观测资料和2012年9月23日—10月28日黄山的观测资料,分别代表城市污染地区和高山清洁地区进行研究,同时,结合同期气态前体物浓度和气象要素进行详尽的分析.结果表明,观测期间,北京发生新粒子生成事件的频率为42.3%,黄山发生新粒子生成事件的频率为25%,北京的新粒子生成速率J3和J10、增长速率GR3~10和GR10~25及凝结汇分别为3.30~51.39 cm^(-3)·s^(-1)和3.37~35.21 cm^(-3)·s^(-1)、0.10~2.89 nm·h^(-1)和1.84~11.16 nm·h^(-1)及0.030~0.054 s^(-1),黄山的新粒子生成速率J10、增长速率GR10~25及凝结汇分别为0.31~4.32 cm^(-3)·s^(-1)、2.95~10.65 nm·h^(-1)及0.0014~0.040 s^(-1),主要受到气态前体物浓度、气象要素和背景颗粒物浓度的影响.气态硫酸H2SO4浓度是北京城市新粒子生成事件发生的限制因素,而非决定因素;黄山新粒子生成天的SO_(2)浓度是非新粒子生成天的2倍,是黄山新粒子生成事件的主要影响因素.在降水和大风天气后,北京和黄山大气中颗粒物质量浓度较低、太阳辐射强、相对湿度低的静稳条件下有利于新粒子生成事件的发生,此外,高山清洁地区的气态前体物浓度在大风天气后由于跨界输送的影响会显著上升.
黎思源马晓燕王琨陈魁
关键词：大气颗粒物气象要素
南京冬季晴天及雾-霾天气纳米气溶胶粒子谱日变化比较被引量：5
2019年
利用2017年12月南京气溶胶数浓度与气象参数资料,比较研究晴天及雾-霾天中10~1000nm纳米气溶胶粒子谱日变化规律及差异特征.结果表明,单峰谱型出现与污染加重有明显关系,分别出现在晴天午后、霾严重污染阶段和污染消散阶段、浓雾过程,峰值粒径分别为晴天(20~100nm)、霾天(27~144nm)和雾天(34~122nm).3种天气条件下,晴天较强的太阳辐射和较低的湿度适合小粒子生成,核模态占比在晴天最高;霾天气象场适合爱根态粒子大量稳定存在,爱根态占比在霾天最高;雾天大量气溶胶吸湿增长,导致积聚态占比在雾天最高.在霾天污染物累积阶段,大量积聚态粒子对核模态爱根态粒子的碰并增长作用抑制核模态爱根态粒子生成,核模态和爱根态粒子浓度变化率为-91.0%和-62.5%,而积聚态为89.7%.浓雾过程对爱根态粒子清除作用最明显.
张璐瑶牛生杰王天舒王元吕晶晶
关键词：粒子谱数浓度
东南亚生物质燃烧输送影响我国西南气溶胶辐射特性研究被引量：8
2020年
利用2013年地基CE-318太阳光度计观测数据,结合中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感产品和HYSPLIT后向轨迹分析,研究了一次东南亚生物质燃烧污染长距离输送至中国西南昆明站点过程(2013年4月5~8日)中,气溶胶光学特性和辐射特性的变化及其可能来源.结果表明,此次污染过程期间,我国西南地区生物质燃烧活动较少,而中南半岛地区生物质燃烧活动显著.4月5~7日,昆明站点气溶胶光学厚度(AOD)升高,消光波长指数(EAE)和吸收波长指数(AAE)均增大.此外,依据EAE和AAE分类方法,5~6日昆明站点以城市工业气溶胶为主,7~8日以生物质燃烧气溶胶为主,其细模态峰值半径(0.11μm)小于5~6日(0.15μm),7日细模态粒子体积浓度峰值(约为0.16μm^3/μm^2)是5日的2倍.气溶胶直接辐射强迫(ARF)日变化结果表明4月7日气溶胶对地表的降温效应达到最大,对大气的加热作用最强.气溶胶直接辐射强迫效率值(ARFE)的变化表明生物质燃烧气溶胶对大气顶的降温作用减弱.MODIS遥感以及HYSPLIT模式后向轨迹表明,此次昆明站点生物质燃烧气溶胶主要来源于东南亚地区(主要是印度北部、印缅北部和不丹地区).
周茹朱君
关键词：气溶胶光学特性生物质燃烧
大气冰核对雷暴云电过程影响的数值模拟
2023年
利用已有的二维雷暴云起、放电模式模拟了一次雷暴天气,并通过敏感性试验研究了冰核浓度变化对雷暴云动力、微物理及电过程的影响。结果表明:随着大气冰核浓度的增加,雷暴云发展提前,上升气流速度和下沉气流速度均呈现降低的趋势。大气冰核浓度提升有利于异质核化过程增强,冰晶在高温区大量生成,而同质核化过程被抑制,因此冰晶整体含量降低,引起低温区中霰粒含量降低和高温区中霰粒尺度降低。在非感应起电过程中,正极性非感应起电率逐渐减小,负极性非感应起电率逐渐增大。由于液态水含量随大气冰核浓度的增加逐渐降低,高温度冰晶携带电荷的极性由负转变为正的时间有所提前。在感应起电过程中,由于霰粒尺度减小及云滴的快速消耗,感应起电率极值逐渐降低。冰晶优先在高温区生成而带负电,不同大气冰核浓度下的雷暴云空间电荷结构在雷暴云发展初期均呈现负的偶极性电荷结构。在雷暴云旺盛期,随着冰核浓度增加,空间电荷结构由三极性转变为复杂四极性。在雷暴云消散阶段不同个例均呈现偶极性电荷结构,且随着冰核浓度的增加电荷密度值逐渐减小。
师正管啸林林晓彤谭涌波郭秀峰汪海潮
关键词：大气冰核电荷结构数值模拟
基于微气象学方法的麦田CO2和O3通量的观测与模拟被引量：4
2020年
利用涡度相关技术对长江三角洲地区冬小麦麦田白天时段CO2和O3通量进行连续观测,分析其变化特征.引入并参数化Jarvis乘法模型,预测冬小麦冠层尺度CO2和O3通量.结果表明:整个观测期间,麦田CO2浓度和通量的范围分别为372.3-487.1μL/L和-0.4-40.3μmol/(m2·s),均值分别为402.6μL/L和13.4μmol/(m2·s).O3浓度和通量的范围分别为4.6-116.6nL/L和-0.2-20.7nmol/(m2·s),均值分别为50.9nL/L和-6.8nmol/(m2·s).CO2和O3通量最高值出现在冬小麦的孕穗期和开花期,该时期冬小麦光合能力最强,对CO2与O3的吸收最大.冬小麦CO2和O3通量总体上呈相似的日变化模式,上午CO2通量明显高于下午,上午O3通量却低于下午.温度、水汽压差、光合有效辐射、物候期等环境因子驱动下的冬小麦冠层通量与叶片气孔导度具有相似的限制机制,利用修订后的Jarvis乘法模型模拟了CO2和O3通量,并与实测值进行对比验证,表明修订后的模型分别解释了CO2和O3通量62%和60%的变异性,适用于本地冬小麦CO2和O3通量的模拟.
赵辉郑有飞郑有飞袁月袁月刘俊刘俊
关键词：O3CO2通量
气溶胶对雷暴云起电过程影响的数值模拟研究
耦合了详细气溶胶活化方案和起电参数化方案的WRF模式,研究了气溶胶对理想超级单体雷暴起电过程的影响.研究发现,不同气溶胶背景下,雷暴云的微物理过程和电过程差别十分明显.气溶胶增加使雪和霰粒子的增长率增加,云内冰相粒子数浓...
赵鹏国银燕肖辉
关键词：闪电雷暴天气气溶胶电荷结构中尺度模式
南京市春节前后大气PM2.5中重金属来源及健康风险评价被引量：57
2016年
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.
王伟孔少飞孔少飞刘海彪严沁银燕张晓茹
关键词：春节PM2.5
亚青会期间南京地区气溶胶浓度变化及其与能见度的关系被引量：8
2014年
为保障2014年青奥会空气质量和制定控制措施提供科学支持,利用2013年8月南京市气溶胶的观测资料,结合气象要素,分析了南京地区气溶胶浓度变化特征,并深入研究了气溶胶质量浓度与相对湿度对能见度的影响.结果表明,观测期间PM10和PM2.5质量浓度平均值分别为67.44μg·m-3和31.92μg·m-3,0.1~10μm粒径范围内的气溶胶粒子数浓度和体积浓度的平均值分别为2466.25 cm-3和19.89μm3·cm-3;对数正态分布(log-normal)拟合平均谱分布得到两个模态的中值粒径分别为0.19μm和1.12μm;局地源强是影响南京气溶胶浓度的重要因子;PM10和PM2.5质量浓度日变化略有差异,PM10浓度日变化主要受交通和边界层活动影响,PM2.5浓度日变化则主要受交通排放和光化学反应生成的二次污染物的影响;对能见度的统计分析表明,能见度随PM2.5浓度和相对湿度的增加而降低,当相对湿度小于70%时,PM2.5浓度对能见度的影响较大,当相对湿度大于70%时,相对湿度对能见度的影响较大.
袁亮银燕李琦肖辉李力
关键词：气溶胶能见度相对湿度
不同时间尺度上PM_(2.5)与臭氧协同关系及其影响因素分析被引量：8
2022年
PM_(2.5)和O_(3)(P-O)协同控制是持续改善我国空气质量的关键,识别我国重要地区P-O协同关系及其影响因素是实施P-O协同控制的基础.本研究选取华北平原(NCP)地区和长江三角洲(YRD)地区,分析了2019年不同季节和时间尺度P-O协同关系.结合北京、石家庄、上海、南京全年PM_(2.5)化学组分和气象要素数据,运用相关性分析,探究主导P-O协同关系的化学组分以及气象条件对P-O关系的影响.结果表明,不同时间尺度P-O协同关系及其主导组分不同.日均尺度上,除NCP地区的秋、冬季外,两个地区其他季节的P-O之间皆呈现正协同关系,尤其夏季P-O为强的正协同关系(COR≥0.5);而小时尺度仅夏季仍为正协同关系.P-O关系还存在区域差异,南方皆强于北方,近海强于内陆.日均尺度,夏季P-O正相关是主要组分共同驱动,化学协同作用主导;除夏季外,组分硫酸盐(SO_(4)^(2−))和一次有机碳(POC)主导NCP城市的P-O协同关系,而主导YRD城市的是硝酸盐(NO_(3)^(−))和二次有机碳(SOC);小时尺度上,夏季4个城市P-O关系是由SO_(4)^(2−)和SOC主导,而春、秋季P-O关系由NO_(3)^(−)与O_(3)强的负相关主导.不同时间尺度上,气象条件的影响可以削弱P-O正协同(或增强负协同)关系.相对湿度是削弱P-O正协同关系的主控气象要素;冬季受到风速和边界层高度影响,增强P-O负协同关系.
孙金金谢晓栋秦墨梅于兴娜吉东生龚康佳李婧祎黄琳胡建林
关键词：化学组分气象要素不同时间尺度
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