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中国西北地区气溶胶的三维分布特征及其成因

中国沙漠 2021年第3期41卷 34-43页

作者：贾瑞李君祝清哲李妍田云菲李阳徐征豹兰州大学西部生态安全省部共建协同创新中心甘肃兰州730000 淄博市气象局山东淄博255000 山东理工大学山东淄博255000

利用CALIPSO卫星遥感资料研究中国西北地区气溶胶的三维分布,分区域按类别讨论气溶胶的出现频率和气溶胶光学厚度(AOD),并在此基础上,结合MERRA-2再分析数据探讨形成原因。结果表明:中国西北地区气溶胶含量较高,以沙尘和污染性沙尘为主... 详细信息

利用CALIPSO卫星遥感资料研究中国西北地区气溶胶的三维分布,分区域按类别讨论气溶胶的出现频率和气溶胶光学厚度(AOD),并在此基础上,结合MERRA-2再分析数据探讨形成原因。结果表明:中国西北地区气溶胶含量较高,以沙尘和污染性沙尘为主,主要分布在塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠和甘肃-内蒙古一带。气溶胶的出现频率季节变化不大,大气中气溶胶含量及其三维分布则有明显的区域性差异和季节变化。夏季,由于大气上升运动明显,气溶胶分布较高,部分气溶胶可以被输送到天山山脉、青藏高原主体,甚至8 km的高空。塔克拉玛干沙漠的气溶胶以自然沙尘为主,主要分布在4 km以下,受地形影响该地区局地环流明显,三维分布主要取决于局地排放和垂直输送,AOD的季节变化与沙尘排放一致,春季>夏季>秋季>冬季。古尔班通古特沙漠和甘肃-内蒙古一带的气溶胶消光系数较小且分布零散,气溶胶种类复杂,除了自然沙尘还有大量的污染性沙尘(出现频率约为0.15,AOD约为0.03,甚至可以大于自然沙尘)、污染性大陆气溶胶和烟尘。这是因为,这些地区受局地排放和远距离输送的共同影响,上游气溶胶在西北风的作用下输送而来和局地排放的气溶胶混合并继续向下游输送,沙尘气溶胶经过远距离输送变性为污染性沙尘。

关键词：中国西北地区气溶胶分类三维分布排放输送

CALIPSO最新产品(V4.10)的评估及对青藏高原气溶胶辐射效应的研究

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第34届中国气象学会年会

作者：贾瑞刘玉芝华珊祝清哲半干旱气候变化教育部重点实验室大气科学学院兰州大学

青藏高原是全球气候变化的敏感区域,同时也是气候恶劣、观测资料严重缺失的区域。卫星观测因其覆盖范围广、时空分辨率高等优点,可作为弥补高原地区常规观测资料缺失的有效研究手段。2016年11月,CALIPSO（Cloud-Aerosol Lidar and Infra... 详细信息

青藏高原是全球气候变化的敏感区域,同时也是气候恶劣、观测资料严重缺失的区域。卫星观测因其覆盖范围广、时空分辨率高等优点,可作为弥补高原地区常规观测资料缺失的有效研究手段。2016年11月,CALIPSO（Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations）发布了最新版本的的数据（V4.10）,改善了版本3（V3.01-3.03）中CAD（Cloud and Aerosol Distinction）判定云的算法（single-shots）和抬升沙尘的识别方法,提高了对云和气溶胶的判定准确度。本研究结合Cloud Sat、MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）等卫星数据,对CALIPSO V4.10的Level 2产品（包括气溶胶和云分类数据、气溶胶廓线数据）进行评估,并提出一种新方法修订气溶胶廓线数据,在此基础上通过CERES（Clouds and the Earth’s Radiant Energy）、Cloud Sat等卫星数据以及辐射传输模式探讨青藏高原上空气溶胶的辐射效应。通过Cloud Sat云分类产品（2B-CLDCLASS-LIDAR）和MODIS卫星云图,统计分析了2007-2010年夏季CALIPSO V4产品对气溶胶的缺测频率（青藏高原上空）,研究发现,新产品大大改进了气溶胶的夜间数据,但白天仍存在很多气溶胶的缺测（误判成云或者气溶胶含量太小）。基于此,本研究提出一种新方法对CALIPSO卫星Level 2的气溶胶廓线产品的缺失值进行补正,并利用辐射传输模式和CERES、Cloud Sat（2B-FLXHR-LIDAR产品）等辐射数据对订正后的资料进行验证,在此基础上计算了气溶胶的直接辐射强迫和大气加热率。计算表明,订正后的CALIPSO卫星Level 2气溶胶廓线数据能够大大优化模式计算结果,特别是改善气溶胶含量较小情况下存在的误差;青藏高原南、北坡上空的气溶胶多为弱吸收性的沙尘气溶胶,南坡的沙尘气溶胶常被人为气溶胶污染。这些吸收性气溶胶通过吸收太阳短波辐射进而加热大气,其瞬时的大气加热率为2-4 K day,在沙尘层较厚的北坡甚至超过5 K day;在沙尘层以下,由于沙尘粒子的散射和吸收过程减少了到达地表的太阳辐射,对地表有冷却作用。除了强沙尘事件中气溶胶的辐射效应,本文还探讨了气溶胶对青藏高原夏季气候的影响。本研究对于提高卫星资料在数值模式中的应用、改进模式模拟性能具有重要意义。

关键词：青藏高原 CALIPSO 气溶胶辐射效应大气加热率

青藏高原地区CALIPSO卫星气溶胶观测资料的订正研究

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青藏高原地区CALIPSO卫星气溶胶观测资料的订正研究

第33届中国气象学会年会

作者：贾瑞刘玉芝华珊祝清哲半干旱气候变化教育部重点实验室大气科学学院兰州大学

青藏高原是全球气候变化的敏感区域,对灾害性天气的形成和发展、东亚季风系统以及气候变化都有重要影响,同时也是气候恶劣、观测资料严重缺失的区域。与常规资料相比,卫星观测资料覆盖范围广,空间分辨率高,能够很好地弥补海洋、高原等... 详细信息

青藏高原是全球气候变化的敏感区域,对灾害性天气的形成和发展、东亚季风系统以及气候变化都有重要影响,同时也是气候恶劣、观测资料严重缺失的区域。与常规资料相比,卫星观测资料覆盖范围广,空间分辨率高,能够很好地弥补海洋、高原等常规观测资料严重缺失的问题。然而,目前的研究也表明,青藏高原地区的卫星观测同样也存在很多资料缺失的问题。本研究利用Klett方法对CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星level 2的气溶胶廓线产品缺失值进行补正,并利用辐射传输模式和CERES(Clouds and the Earth’s Radiant Energy)卫星资料对订正后的资料进行验证。利用订正后的CALIPSO卫星产品,计算夏季青藏高原上空气溶胶的直接辐射强迫和大气加热率。研究结果表明,订正后的CALIPSO卫星level 2气溶胶廓线产品能够大大优化模式计算结果,特别是,这种方法能够订正CALIPSO产品处理气溶胶量较小的情况时存在的误差。青藏高原南、北坡上空的气溶胶多为弱吸收性的沙尘气溶胶,南坡的沙尘气溶胶常被人为气溶胶污染。这些吸收性气溶胶通过吸收太阳短波辐射进而加热大气,其瞬时的大气加热率为2-4 K day-1,在沙尘层较厚的北坡甚至超过5 K day-1;在沙尘层以下,由于沙尘粒子的散射和吸收过程减少了到达地表的太阳辐射,对地表有冷却作用。本研究对于提高卫星资料在数值模式中的应用、改进模式模拟性能具有重要意义。

关键词： CALIPSO卫星订正青藏高原气溶胶辐射效应大气加热率

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中亚沙尘向中国地区输送的数值模拟研究

中亚沙尘向中国地区输送的数值模拟研究

第34届中国气象学会年会

作者：祝清哲刘玉芝贾瑞华珊半干旱气候变化教育部重点实验室大气科学学院兰州大学

中亚地区位于亚欧大陆腹地,是典型的干旱半干旱气候区,对全球沙尘气溶胶的贡献较大。本研究利用CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization)及MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectrometer)卫星观测数据,分析了中亚地区沙尘事件中沙尘光学特性的时空分布特征,结合欧洲中心再分析资料(ERA-interim),探讨了中亚强沙尘事件的起沙机制及输送过程,并利用拉格朗日粒子扩散模式(FLEXPART)对中亚沙尘向中国区域的的输送进行数值模拟。研究中,利用CALIPSO的Level 1产品(532nm总消光后向散射、退偏比和色比),结合CALIPSO Level 2的VFM(Vertical Feature Mask)产品及卫星云图挑选2007-2016年春季和夏季发生在中亚地区的强沙尘事件。资料分析和FLEXPART数值模拟结果表明,发生在中亚地区的沙尘过程与天气形势密切相关,一般是由中亚地区低压中心的产生和发展所引起的,同时冷平流的产生和向中亚地区的移动也诱导了沙尘事件的产生;根据风场图也可以看出,沙尘气溶胶将顺着西风向中国及太平洋地区输送。本研究在提高对中亚地区沙尘气溶胶的特性及输送特征具有重要意义。

关键词：中亚沙尘气溶胶 CALIPSO卫星拉格朗日粒子扩散模式

俄罗斯森林火灾烟尘气溶胶对亚洲空气质量的影响

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俄罗斯森林火灾烟尘气溶胶对亚洲空气质量的影响

第35届中国气象学会年会

作者：祝清哲刘玉芝贾瑞华珊邵天彬汪兵兰州大学

本文基于MODIS(ModerateResolutionImagingSpectroradiometer)和CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星观测结果,利用拉格朗日粒子扩散模型(FLEXPART-WRF),对卫星监测到的2016年7月18-27日发生在西伯利亚地区严重的森林火灾引起的烟尘气溶胶的输送过程进行了数值模拟,量化了俄罗斯森林火灾对亚洲空气质量的影响。模式模拟结果表明,俄罗斯森林火灾产生的烟尘的有两条主要的输送路径,一条是自俄罗斯途经中亚、最终到达中国新疆西南部;另一条由西伯利亚向蒙古国东南地区移动,最终输送至中国东北地区。进入中亚、蒙古国和中国北方的烟尘气溶胶的浓度分别为60-300μg m,40-250μg m和5-140μg m。俄罗斯森林大火产生的烟尘气溶胶对亚洲的空气质量造成了影响,随着这些烟尘气溶胶的输送,阿勒泰、呼伦贝尔和哈尔滨的近地表PM10浓度分别增至61,146和42μg m。来自俄罗斯森林火灾的烟尘不同程度地影响了中亚,蒙古国和中国北方的空气质量。

关键词：烟尘气溶胶输送 AOD FLEXPART-WRF PM10

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四川盆地人为气溶胶的特性研究

四川盆地人为气溶胶的特性研究

第33届中国气象学会年会

作者：刘玉芝华珊贾瑞祝清哲黄建平半干旱气候变化教育部重点实验室大气科学学院兰州大学

利用MISR卫星资料反演的气溶胶光学厚度（AOD）产品,结合三维气溶胶辐射传输模式（SPRINTARS）模拟结果,分析四川盆地气溶胶光学特性的时空分布特征,研究主导四川盆地气溶胶粒子类型及造成该区域AOD高值分布的原因,探讨四川盆地气溶胶... 详细信息

利用MISR卫星资料反演的气溶胶光学厚度（AOD）产品,结合三维气溶胶辐射传输模式（SPRINTARS）模拟结果,分析四川盆地气溶胶光学特性的时空分布特征,研究主导四川盆地气溶胶粒子类型及造成该区域AOD高值分布的原因,探讨四川盆地气溶胶对云和降水及气候变化的影响。结果表明:（1）长期观测资料表明在四川盆地区域内存在AOD高值区,且单次散射反照率（SSA）在该区域数值较小,?ngstr?m波长指数（AE）数值较大;（2）结合模式模拟结果,分析表明四川盆地的气溶胶类型以人为气溶胶为主,主要是含碳气溶胶及硫酸盐气溶胶,沙尘气溶胶含量较少;（3）造成四川盆地气溶胶高值分布的主要原因有两方面,其一是在水平风场的传输作用下使得印度半岛及我国东部地区的人为气溶胶传输至盆地内,其二是在垂直风场的作用下导致气溶胶滞留在盆地内不易扩散;（4）四川盆地内气溶胶能够扮演云凝结核（CCN）,在气溶胶浓度高值期间,垂直方向的CCN分布在盆地内普遍较高,CCN的增多将影响云和降水的生成。

关键词：气溶胶四川盆地 SPRINTARS 光学特性

气溶胶-云相互作用对青藏高原能量收支和降水的影响

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中国科技成果 2021年第24期22卷 11-13页

作者：刘玉芝贾瑞华珊祝清哲邵天彬房磊兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000 淄博市气象局山东淄博255000 中国气象局国家气象中心北京100081

青藏高原位于几个重要的自然和人为气溶胶源区交汇处,复杂多样的气溶胶不断向青藏高原输送,同时,在全球气候变化的背景下,青藏高原部分地区荒漠化加剧并逐渐成为新的沙尘源地.来自局地沙源和远距离输送至青藏高原的气溶胶粒子可通过辐... 详细信息

青藏高原位于几个重要的自然和人为气溶胶源区交汇处,复杂多样的气溶胶不断向青藏高原输送,同时,在全球气候变化的背景下,青藏高原部分地区荒漠化加剧并逐渐成为新的沙尘源地.来自局地沙源和远距离输送至青藏高原的气溶胶粒子可通过辐射效应影响高原的能量收支、云物理特性及水资源安全,使青藏高原在气候变化及其对区域和全球气候、水循环影响研究中面临新的挑战.基于此,项目联合多源卫星观测和数值模式,探明青藏高原大气气溶胶的特性、来源和输送机制,揭示高原上空气溶胶对云特性的影响,并定量评估青藏高原气溶胶的辐射效应.研究成果为理解气溶胶-云相互作用对青藏高原的影响提供了科学依据.

关键词：辐射效应气溶胶粒子人为气溶胶远距离输送能量收支全球气候气候变化水循环

维普期刊数据库评论

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中国西北地区一次典型沙尘过程分析

环境保护科学 2020年第3期46卷 37-45页

作者：贾瑞刘玉芝祝清哲唐钰寒汪兵张琴淄博市气象局山东淄博255000 兰州大学半干旱气候变化教育部重点实验室甘肃兰州730000

基于卫星遥感资料、再分析数据、数值模式和中国环境监测数据,分析了2018年4月1~4日中国西北地区一次典型的沙尘爆发、输送过程,并探讨了该次沙尘事件对空气质量的影响。结果表明,该次沙尘事件主要是由冷锋和大风引起的,分为两个阶段:4... 详细信息

基于卫星遥感资料、再分析数据、数值模式和中国环境监测数据,分析了2018年4月1~4日中国西北地区一次典型的沙尘爆发、输送过程,并探讨了该次沙尘事件对空气质量的影响。结果表明,该次沙尘事件主要是由冷锋和大风引起的,分为两个阶段:4月1~3日,翻越天山和绕流而至的冷空气与该地暖空气交汇形成冷锋,引起塔克拉玛干沙漠起沙,这些沙尘随西风向东输送,使得哈密、嘉峪关、张掖、武威和兰州等城市PM10、PM2.5质量浓度自西向东依次升高,空气污染加重;4月4日,西北风在地形的作用下风力加大,强风掠过植被稀疏地表产生较强的起沙,西北地区多个城市的PM10、PM2.5质量浓度几乎同时剧增,引发了严重的空气污染。其中,PM10是该次沙尘过程中的主要的大气污染物,是导致空气质量下降的主要原因。

关键词：中国西北地区天气分析沙尘输送过程环境监测空气质量

纳米改性Al-Zn-Mg-Cu合金电弧熔丝增材成形工艺及组织和性能

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焊接学报 2024年第8期45卷 110-120页

作者：田瑞江哲刘俊刘伟清池元清张永康广东省科学院中乌焊接研究所广东省材料连接与先进制造重点实验室广州510650 广东工业大学机电工程学院广州510006 重庆科技大学冶金与材料工程学院重庆401331

采用电弧熔丝增材制造技术(WAAM)对纳米改性Al-Zn-Mg-Cu合金进行成形试验,分析了焊接电流、焊接速度、沉积路径、层间等待时间对成形性能的影响.结果表明,在焊接电流190 A、焊接速度350 mm/min、往复沉积、层间等待时间为90 s时合金具... 详细信息

采用电弧熔丝增材制造技术(WAAM)对纳米改性Al-Zn-Mg-Cu合金进行成形试验,分析了焊接电流、焊接速度、沉积路径、层间等待时间对成形性能的影响.结果表明,在焊接电流190 A、焊接速度350 mm/min、往复沉积、层间等待时间为90 s时合金具有良好的成形性能.对制备的直壁墙体进行了沉积后热处理,对不同状态合金的组织和性能进行了研究.沉积态及热处理态合金显微组织均具有优异的各向同性,由细小的、无明显取向的等轴晶组成.T6处理显著提高了沉积态合金的硬度及力学性能,T6处理后平均硬度为178.3 HV,较沉积态提升61%,沿横向抗拉强度(Rm)、屈服强度(R_(eL))与断后伸长率(A)分别为469.7(±5.1)MPa,366.3(±1.4)MPa与6.4(±0.4)%,沿纵向抗拉强度(Rm)、屈服强度(R_(eL))与断后伸长率(A)分别为454.3(±18.8)MPa,364.7(±16.7)MPa与5.9(±0.5)%,具有良好的力学性能各向同性.

关键词：电弧熔丝增材制造纳米改性 Al-Zn-Mg-Cu合金成形性能组织和性能