1 安徽省人工影响天气办公室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所大气物理化学研究室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室, 广东 广州 510640
4 广东省环境科学研究院, 大气环境研究所, 广东 广州 510045
5 粤港澳生态环境科学中心, 大气光化学联合研究实验室, 广东 广州 511363
吸湿性是大气颗粒物最重要的物理化学性质之一，直接影响着实际大气条件下气溶胶的粒径、形貌、成分、化学反应活性和光学性质，从而最终影响着气溶胶的环境与气候效应。现有的吸湿性测量技术大多需要假设颗粒物为球形，且灵敏度较低，无法准确测定非球形颗粒物或吸湿性较低颗粒物的吸湿性。蒸汽吸附分析仪通过测量颗粒物的质量随相对湿度的变化来研究其吸湿性，这种新方法不仅对颗粒物的形貌没有要求，而且具有卓越的灵敏度。本文首先介绍了这种气溶胶吸湿性测量新方法的工作原理和技术特点，然后重点介绍了这种新方法在大气科学、地球与行星科学、医用气溶胶等多个领域中的应用。最后，在简要总结蒸汽吸附分析仪在大气颗粒物吸湿性研究上的优越性和局限性的基础上，对未来可开展的吸湿性研究工作提出了一些设想。
吸湿性 蒸汽吸附分析仪 大气科学 地球与行星科学 医用气溶胶 hygroscopicity vapor sorption analyzer atmospheric science earth and planetary science medical aerosol particles
安徽省人工影响天气办公室, 安徽 合肥 230031
为合理评估水汽资源，利用大气红外探测仪 (AIRS) 和先进微波探测器 (AMSU) 联合反演的2006―2015年AIRS L2标准反演产品AIRX2RET V006，研究了安徽淮北地区水汽分布和变化特征，重点分析了该地区整层大气可降水量和若干层累积水汽月均值、季均值的年际变化，以及水汽和温度的关系。研究发现：从2006年到2015年这10年间，淮北地区月平均整层大气可降水量呈现逐年减小的趋势。1000～850、850～500和500～100 hPa层累积水汽和整层大气可降水量四季分布一致，呈现夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季。四季整层大气可降水量与三层累积水汽年际变化也呈现出较高的一致性，表现为夏季逐年变化相对较大，呈线性减小趋势；秋季次之，除500～100 hPa 层外，在2006至2011年期间呈现逐年线性增大趋势；春、冬两季年际变化相对较小，且无明显的线性关系。
水汽 卫星观测 淮北地区 water vapour satellite observation Huaibei area 大气与环境光学学报
2023, 18(3): 269
北京化工大学 机电工程学院, 高分子材料加工装备教育部工程研究中心, 北京 100029
针对超薄导光板微结构模具难加工的问题, 结合等温热压印法, 提出了一种新型的“等效替代”压印工艺, 即通过控制成型工艺参数来降低微结构复制高度, 实现了在基片上成型出小于模具微结构尺寸的等效结构, 突破了热压印过程中模具微结构完全等大复制的思想禁锢, 降低了微结构模具加工难度, 从而革新了高质量超薄导光板的成型工艺。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基片, 设计具体实验, 加工0.25 mm厚的导光板, 验证这一方法的可行性。实验结果表明, 这种新型的“等效替代”压印工艺不仅可以降低模具的制造难度和加工成本, 而且可以大大改善超薄导光板的性能, 与等温热压印工艺相比均匀度提高了23%, 整个成型时间缩短到了20 s。
等温热压印 等效替代热压印 超薄导光板 工艺参数 复制高度 均匀度 isothermal hot embossing equivalent replacement hot stamping ultra-thin light guide plate process parameters replication height uniformity
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所,中国科学院大气成分与光学重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100039
3 中国科学技术大学 环境光学学院, 合肥 230031
采用Mie散射理论计算了可见光波段等效球飞尘气溶胶粒子的Stokes散射矩阵,并与实验得到的空间随机取向的非球形飞尘气溶胶粒子结果进行了对比分析;由理论与实验方法得到的散射相函数,采用离散坐标法计算了两者的双向反射函数(BRDF),并对此结果进行了分析研究.结果表明:实验测量的非球形飞尘气溶胶粒子群的散射矩阵和基于球形粒子假设的Mie散射理论计算结果在大多数散射角上都不相同,但是不对称因子却大致相同;球形-非球形粒子群的BRDF随反射角的变化趋势基本一致,但是球形粒子群的BRDF曲线分布具有更大的波动趋势;随着光学厚度的增加,球形-非球形粒子群的BRDF曲线分布均趋于平坦,计算结果趋于一致.因此在飞尘气溶胶粒子散射特性研究中,当光学厚度较小时,用球形假设的方法会造成一定的误差,BRDF相对误差最大可以达到60%,需考虑粒子非球形特性造成的影响;而当光学厚度较大时,BRDF相对误差一般不会超过10%,采用球形假设的方法具有一定的适用性.
飞尘 非球形粒子 Mie理论 散射特性 气溶胶 fly ash non-spherical particle Mie theory scattering properties aerosols 强激光与粒子束
2015, 27(7): 071004
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学技术大学环境光学学院, 安徽 合肥 230031
基于大气红外探测器L1B红外高光谱辐射观测资料,结合中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS)云产品数据,利用通用大气辐射传输模式(combined atmospheric radiative transfer model,CART),根据模式模拟和AIRS实际观测亮温的亮温差,研究从AIRS红外波段1 070～1 135 cm-1高光谱数据反演卷云的光学厚度和云顶高度.将反演的卷云光学厚度与云顶高度作为输入参数模拟计算650～1 150 cm-1波段卷云大气顶的辐射亮温谱,并将模拟值与AIRS观测亮温谱进行了对比分析.将反演的卷云光学厚度和云顶高度和AIRS的760通道(900.56 cm-1,11.1 μm)的亮温以及MODIS卷云反射率进行了对比分析.最后将反演的卷云云顶高度和MODIS云顶高度进行了对比分析.研究结果表明:反演所使用的650～1 150 cm-1波段模式模拟和观测亮温谱吻合得很好,说明CART可以较好的模拟AIRS亮温谱.反演的卷云参数与AIRS在大气窗口区的760通道(900.56 cm-1,11.1 μm)的亮温的分布满足低亮温对应较大的卷云光学厚度和高云顶高度.反演的卷云参数和MODIS卷云的反射率分布满足高卷云光学厚度和云顶高度对应高卷云反射率.反演的卷云云顶高度和MODIS的卷云云顶高度之间线性相关系数相对较高,且都在8.5～11.5 km的概率较高,两者的概率分布趋势一致.说明CART可以用于反演卷云的性质,反演结果具有一定的可靠性。
卷云 红外高光谱 光学厚度 云高 反演 Cirrus clouds IR high spectra AIRS AIRS Optical thickness Cloud top height Retrieval 光谱学与光谱分析
2015, 35(5): 1208
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所，合肥 230031
2 中国科学院大学，北京 100049
3 合肥学院 数学与物理系，合肥 230601
基于中分辨率成像光谱辐射仪第15和16两个近红外通道的反射率数据和空间几何角度参量, 利用Junge谱近似实际大气气溶胶模型, 采用一种物理迭代法, 同时反演了中国近海海洋上空气溶胶光学厚度和Junge谱指数, 并对反演方法进行了验证.结果表明:在所研究的海域上空，大部分气溶胶的光学厚度处于0.02～0.17间, Junge谱指数的范围集中在2.8～3.8间, 且都有从海岸到远海递减的趋势, 得到了合理的气溶胶Junge谱指数与气溶胶光学厚度的空间分布.将反演结果与中分辨率成像光谱辐射仪产品和气溶胶观测网数据作对比, 发现反演结果更加逼近气溶胶观测网数据的观测值, 具有更高的反演准确度, 在该区域具有较好的适用性,以及一定的可行性与可靠性.
卫星遥感 气溶胶 反演 光学厚度 Junge谱 中分辨率成像光谱辐射仪 气溶胶观测网 Satellite remote sensing Aerosol Retrieval Optical thickness Junge power law MODIS AEosd RObotic NETwork(AERONET)
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学技术大学环境光学学院, 安徽 合肥 230031
4 合肥学院数学与物理系, 安徽 合肥 230031
利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)二级云产品、大气红外探空仪(AIRS)二级大气产品和AIRS L1B红外高光谱数据，采用通用大气辐射传输(CART)模式,选择9 μm（带宽为1070~1135 cm-1）、11.03 μm(带宽为886~928 cm-1)和12.02 μm(带宽为815~850 cm-1)波段对冰云大气顶的亮温进行了模拟与分析。对反演冰云参数和MODIS云产品下的模拟亮温分别与AIRS观测亮温间关系进行了分析与比较，并对反演冰云参数下的模拟亮温和AIRS观测亮温的亮温差的概率分布进行了研究。结果表明：基于反演的冰云光学厚度和云顶高度的三波段模拟亮温和AIRS实际观测亮温分布一致，模拟计算和AIRS实际观测亮温间相关系数达0.98以上。11.03 μm和12.02 μm波段模拟计算和AIRS实际观测亮温间亮温差主要分布在0~5 K，9 μm波段亮温差主要分布在0~±0.5 K。建立在反演冰云参数基础上的实际大气条件下的大气辐射特性模拟研究具有准确性和可靠性。
大气光学 大气辐射 通用大气辐射传输模式 卫星观测 遥感
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气成分与光学重点实验室，合肥 230031
2 中国科学院大学，北京 100039
利用MODIS二级云产品和大气产品资料，采用通用大气辐射传输软件模拟计算了水云存在的情况下8.55 μm、11.03 μm和12.02 μm波段水云大气顶亮温，并对三波段的MODIS云顶观测亮温和模拟计算的亮温进行了对比分析.结果表明：利用MODIS卫星观测云参量、大气参量和空间几何参量，结合通用大气辐射传输软件模拟计算的亮温和MODIS云顶亮温分布基本一致，亮温差较小，主要分布在－10 K~10 K附近.模拟计算的三个通道亮温差BTD(8.55~11.03 μm)和BTD(11.03~12.02 μm)的变化符合水云的情况.
大气辐射 通用大气辐射传输软件 数值模拟 水云 大气光学 卫星观测 云参量 大气参量 Atmospheric radiation Combined atmospheric radiative transfer model Simulation Water clouds Atmospheric optics Satellite observations MODIS MODIS Cloud parameters Atmospheric parameters
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 海军蚌埠士官学校信息技术系, 安徽 蚌埠 233012
利用光在镀膜玻璃管中传输的特点，介绍了一种测量大气气溶胶消光系数的新方法。该方法将某一波长的光以一定角度入射到充满气溶胶的玻璃管中，经管壁的多次折返大大增加了光程，气溶胶对光的衰减信息可以通过玻璃管两端的探测器测量得到，利用比值计算方法消除光电转换过程中因光强波动、管壁不均匀以及分子散射等带来的测量误差，提高了气溶胶消光系数测量的灵敏度。将用该方法测量气溶胶在波长550 nm上的消光系数，与能见度仪测量结果对比表明此方法测量结果是合理的，且该方法具有原理简单、操作方便等特点。
大气光学 气溶胶 消光系数 镀膜玻璃管
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学,北京 100039
利用2007年1月到2008年12月北京地区MODIS云产品数据(MYD06),对北京地区卷云的光学厚度、有效尺度、和卷云 云顶高度的概率分布和季节变化进行了统计分析,并对卷云出现的概率分布进行了研究。结果表明,卷云 的云顶高度主要分布在6～12 km处,典型高度在9 km左右,卷云云顶高度分布随季节变化而变化。卷云 的有效尺度主要分布在20～80 μm之间, 40～50 μm间概率最大。卷云有效尺度随季 节变化不大,并在一定程度上依赖于卷云的云顶高度。北京上空出现的冰云基本上都是不透明冰云。卷云 光学厚度主要分布在0～10间,光学厚度小于5出现的概率大。冬季北京地区卷云出现的概率较小,光学厚度较小。
卷云 光学厚度 有效尺度 云顶高度 概率分布 cirrus optical thickness effective size cirrus top height probability distribution
