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目 录
1引言 5
2研究方法 6
2.1研究地点及研究时间 6
2.2冰核采样与活化处理 6
2.3冰核浓度的温度订正 6
3结果与讨论 7
3.1冰核浓度测量结果及基本特征 7
3.1.1 冰核平均浓度与其他研究对比 7
3.1.2冰核浓度日变化 8
3.1.3冰核浓度的日际变化 8
3.2冰核浓度与地理条件的关系 10
3.3冰核浓度与降水的关系 10
3.4冰核浓度与风的关系 12
3.5冰核浓度与活化温度的关系 12
3.6冰核浓度与相对湿度的关系 13
4总结 14
5不足与展望 14
参考文献 15
致谢 16
新疆天山山区大气冰核浓度观测研究
王胜
，China
Abstract：This paper studies the ice nuclei data observed in the Xinjiang Husbandry Meteorological Experimental Station and Xiaoquzi Station in June and July 2001，analyzed the ice core concentration in the two places, the diurnal variation of ice core concentration was studied and the relationship between ice core and surface condition, interday variation and other meteorological factors in Tianshan mountain area was discussed. The results show that during the observation period, the average concentration of ice nuclei at Husbandry Meteorological Experimental Station is 0.339L-1, and the average concentration of ice nuclei at Xiaoquzi station is 0.293L-1 when the activation temperature is -20 ℃, which shows that the number of atmospheric ice nuclei in Tianshan Mountain area of Xinjiang is relatively small. The diurnal of ice nuclei concentration is larger, the ice nuclei concentrations reach the peak of the day in the afternoon and the lowest in the day at night. Ground soil is the ice nuclei`s main source, the ice nuclei concentration varies obviously with different surface conditions. Precipitation, wind and other meteorological factors and surface conditions have great influence on ice nuclei concentration, precipitation can scour the ice nuclei and direction winds will influence the concentration of ice nuclei. The concentration of ice nuclei increases with the decrease of activation temperature and the increase of humidity.
Key words： atmospheric ice nuclei; cloud precipitation physics; influence factor
1引言
大气中很多物理过程都有大气冰核的参与，如云的宏微观结构的演变，冷云降水物理过程、云和气溶胶的气候效应等。大气冰核能够使过冷水滴冻结、水蒸汽凝华形成冰晶，大气冰核对人工影响天气也起着重要影响[1]。大气冰核可以在相对较高的温度下产生冰晶，增加云中成冰的机会[2]。因此，对于全面深入的研究冰核浓度在大气中的规律及其在冷云降水物理过程中的作用具有重要的科学价值。
我国对于云降水物理中大气冰核的研究投入逐渐加大。2010年以前大部分对冰核的研究都集中在北方地区，如对白城、兰州、西安、大连、银川、巴音浩特、北京、新疆天山、玛曲等地区使用不同方法进行了大气冰核的观测研究。，近10年来，国内研究人员意识我们对于南方地面大气冰核的属性特征研究较少，同时为了建立大气冰核数据库、全球变化加强的原因及对全国不同地区的观测研究对比，从而增加了对南方各地区的研究。
目前对于冰核的研究最主要手段仍是观测研究，大气中冰核浓度变化复杂，对不同地区冰核的研究结果差异较大，可能是由于冰核浓度与观测的时间、地点有关[3]，也可能与观测方法与仪器有关。2000年后国内对冰核浓度的观测方法最广泛使用的方法有二种，一种是静力真空水汽扩散云室 [4]，另一种是滤膜法[5]。本研究所用观测方法为滤膜法。滤膜法观测具有观测地点不受限制的优点，此方法可以对冰核采样和活化进行分开处理，为交通不方便的地区冰核采样提供了便利。所以2000年前后国际上大多采用滤膜法进行大气冰核浓度观测，并将其作为大气冰核浓度的测定标准之一。Rogers[18]于1988年研发了连续流扩散云室方法，其优点是连续流扩散云室可以实时观测且温度、湿度可以调节控制，并可以对空中冰核进行测量。德国歌德大学于2006年提出了快速冰核计数器 FINCH[19]，它每分钟可以采样5～10L，每2分钟就可以得到一次冰核数据，所以采用此方法可实现大气冰核的连续测量。2008年德国歌德大学又提出了静力真空水汽扩散云室[6]，这是目前大气冰核观测研究中使用最广泛的采样活化方法，此装置甚至可以对直径为50mm的冰核进行分析。它极大的提高了凝结冻结和凝华核化作用下冰核浓度的精度[9]，并可以自动实现分析大气冰核浓度的过程。当前因为国内地基建设的发展，并且由于冰核粒径较小，化学成分和核化过程极为复杂，其他冰核活化装置都很难模拟出气溶胶单一核化机制[11]。很多研究人员认为静力扩散云室可以单独模拟出气溶胶独立凝华、凝结、冻结和异质核化等核化机制，所以研究人员不断对静力真空扩散云室改进研发，目前国内很多实验室都配置了新型自主研发的静力真空水汽扩散云室。近年来大多对于冰核的研究以及冰核活化装置的搭建都有银燕教授主导或参与。如2012年苏航等[15]自行搭建的静力真空水汽扩散云室。该云室温度可在 0℃～-90℃区间内调节，相对湿度也可在 90%～130%区间内调节。2012蒋惠[21]在黄山光自行搭建了高压静电采样器静力和真空水汽扩散云室，其工作原理是通过控制温度、湿度等气象要素模拟出大气冰核转化为冰晶的过程，云室内上下的温度差可以控制在0. 4℃以内。2011年杨磊[12]通过杨绍忠研究员设计设计5L 混合型云室对南京冰核进行研究。以上研究可以模拟出凝华、凝结、冻结以及异质核化等单一核化机制，对于大气冰核的组成成分、化学成分及来源的研究提供了重要依据。
2研究方法
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