云室多角度散射探测及云滴谱反演
批准号:
42075136
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
冉靓
依托单位:
学科分类:
行星大气
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
冉靓
中文摘要
云微物理特性和云微物理过程不仅影响云的辐射和气候效应,也影响降水等天气过程,相关的观测研究和模式模拟一直都是云物理学和气候研究中的热点与难点。环境大气中云微物理过程的观测研究具有极大挑战性,而云室则提供了难得的实验环境。建立避免对云室运行造成干扰的探测方法,可靠获取关键参数,是基于云室开展云微物理过程研究的探测需求和未来发展方向。. 本项目计划基于电荷耦合器件(CCD)和激光研制一套能在不影响云室运行环境和云粒子状态的情况下测量云粒子多角度散射的探测系统,获取云粒子散射(相)函数,并建立云滴谱反演算法。目前,在研究云微物理过程的云室实验中尚不存在这样的探测方法和反演算法。本项目的研究工作提供的探测方法和由此获得的云参数,将有助于增进对云的微物理过程及其辐射和气候效应的认识,有助于改进模式中对云的描述及参数化,为提升天气预报和气候预测的准确性提供有力支持。
英文摘要
Cloud microphysical properties and cloud microphysical processes do not only influence radiative and climatic effects of cloud, but also synoptic processes such as precipitation. Related observational studies and model simulations have long been a hotspot and a knotty problem in cloud physics and climate research. It is a huge challenge to study cloud microphysical processes in the ambient atmosphere. However, cloud chamber provides valuable experimental environments to investigate such scientific issues. To establish detection methods without interfering with the operation of cloud chamber and to reliably obtain critical cloud parameters is the future direction for investigating cloud microphysical processes using cloud chamber.. This project intends to develop a detection system to measure multi-angle scattering of cloud particles (cloud droplets and ice crystals) using charge-coupled device (CCD) and laser, without interfering with the operation of cloud chamber and affecting the status of cloud particles. Scattering (phase) function of cloud particles will be obtained, and size distribution of cloud droplets will be retrieved. Currently, there are no such detection method and retrieval algorithm for cloud chamber experiments regarding cloud microphysical processes. The method provided by this project and thus obtained cloud parameters will hopefully improve our understanding on cloud microphysical processes and cloud radiative and climatic impacts, as well as improve the description and parameterization of clouds in models. This will support the efforts on increasing the accuracy of weather forecasts and climate prediction.
云的微物理特性和微物理过程及其对辐射、降水、天气过程、气候的影响,一直都是云物理学和气候研究中的热点与难点。云室实验是认识云微物理过程的重要研究手段,但成云过程中云粒子尺度谱等关键参数的探测方法还比较缺乏。本研究基于电荷耦合元件(CCD)和激光研制了一套云粒子多角度散射探测系统,建立了获取云粒子散射(相)函数的方法,并开发了云滴谱等云微物理参数的反演算法。.本项目完成了云粒子多角度散射探测系统的研制与搭建,开展了相关的标定实验和膨胀成云实验,实现了散射信号随角度分布的测量,并建立方法获得了在系统角度测量范围内的散射(相)函数。在此基础上,开发了适用于该系统的反演算法,开展数值模拟评估了云微物理参数的反演偏差,实现了模拟数据的较好反演。在膨胀成云实验中,基于实测的多角度散射信号,应用反演算法获得了云滴谱及完整角度范围的散射函数。虽然目前反演率尚不足,反演误差也较明显,但本项目研制的多角度散射探测系统和建立的云滴谱反演算法提供了一种不干扰云室环境和云粒子状态条件下获取云滴谱、液态含水量等关键云微物理参数和云粒子散射(相)函数等重要光学参数的新探测方法。项目中冰相云粒子散射函数的测量将待后续开展。.总体而言,本项目完成了云室多角度散射探测系统的研制和反演算法的开发,探测系统的测量准确性还有待提高。本项目的研究结果为开展云室实验研究云微物理过程提供了关键参数的观测支持,也为增强云室综合探测能力提供了支撑。
基于加湿尺度谱测量的气溶胶吸湿性粒径分布观测研究
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批准号:42375082
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项目类别:面上项目
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资助金额:52.00万元
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批准年份:2023
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负责人:冉靓
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依托单位:
散射相函数的原位测量及气溶胶光学特性垂直分布的观测研究
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批准号:41675038
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2016
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负责人:冉靓
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依托单位:
边界层内臭氧光化学垂直特征的观测研究
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批准号:41305114
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2013
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负责人:冉靓
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依托单位:
国内基金
海外基金