足球即时比分 2023 年秋季研讨会系列

“深入了解对流层环境气溶胶来源的变化并庆祝 理查德·霍拉斯 (Richard Honrath) 的环境教学和研究遗产”

大气化学作为一门科学学科的研究可以追溯到十八世纪 世纪，当时的主要问题是确定主要化学成分 大气、氮气、氧气、水、二氧化碳和稀有气体。在 十九世纪末二十世纪初，注意力转向所谓的痕迹 气体、物质含量低于空气百万分之一（按体积计）（1 µmol 每摩尔）。我们现在知道大气中含有无数的微量物种，其中一些 含量低至空气中万亿分之一。微量物种的作用是 与大气中的丰度不成比例；他们对现象负责 从城市光化学烟雾到酸沉降，再到平流层臭氧 枯竭，潜在的气候变化。此外，大气的成分 正在改变；对冰芯中滞留空气的分析揭示了显着增加的记录 在长期存在的所谓温室气体中，二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、 和一氧化二氮（N2O）。上个世纪，对流层臭氧浓度 北半球的硫酸盐（SO42–）和碳质气溶胶有所增加 显着。有证据表明所有这些变化正在改变基本化学 的气氛。

大气的化学成分并不是独立地经历其生命周期； 不同物种的循环以复杂的方式联系在一起。从而产生扰动 一个组件的变化可能会导致其他组件发生显着的非线性变化 以及可以放大或抑制原始扰动的反馈。

在许多方面，微量气体既是最重要的，也是最矛盾的 大气中的物质是臭氧（O3）。在平流层高处，臭氧屏蔽生物体 免受对生物有害的太阳紫外线辐射；臭氧在地表、 对流层，存在时会对人类健康和植物产生不利影响 水平高于自然水平。在城市和区域层面，重大政策 问题涉及如何通过控制臭氧前体来降低臭氧水平 - 碳氢化合物和氮氧化物。在全球范围内，了解自然 对流层臭氧化学和背景持续增加的原因 对流层臭氧水平是一个主要目标。

气溶胶是悬浮在大气中的颗粒。它们直接来自排放 颗粒物以及某些气体转化为大气中的颗粒物。 当浓度升高时，它们会抑制能见度并危害人类健康。有 越来越多的流行病学数据表明，气溶胶水平不断增加 可能导致人类死亡率显着增加。多年来人们一直认为 大气气溶胶与循环没有任何明显的相互作用 的微量气体。我们现在知道空气中的颗粒会影响气候并相互作用 以迄今为止尚未认识到的方式与大气气体发生化学反应。

历史上或多或少都有过对城市空气污染及其影响的研究 与整个地球大气层的化学成分分开。同样， 在早期阶段，气候研究仅关注二氧化碳，没有参考 对大气底层化学的影响及其对气候的反馈 本身。现在人们已经认识到，用定量的科学术语来说，地球的大气层 是一个空间尺度的连续体，其中城市大气、遥远的对流层、 海洋边界层和平流层只是最小的点 湍流漩涡和自由基化学在全球循环中最快的时间尺度 以及寿命最长的微量气体的十年时间尺度。

传记 - 约翰·宋飞 (John Seinfeld) 是加州理工学院该系的路易斯·E·诺尔 (Louis E. Nohl) 教授 化学工程系。 Seinfeld 教授于 1967 年毕业，获得博士学位。化学专业 普林斯顿大学工程学博士，1967 年加入加州理工学院任教。教授 Seinfeld 已毕业了 100 多名博士学位，其中许多人本身就是教授。他的 研究重点是地球大气层的化学和物理。 2023年， 他在环境科学领域的出版物中排名世界第一。 他很高兴受邀发表洪拉特纪念演讲，并且 庆祝理查德·洪拉斯 (Richard Honrath) 对环境的指导和研究留下的遗产。

Richard E. Honrath 纪念讲座是 EPSSI/环境工程联合举办的讲座 研究生研讨会纪念曾任教员的理查德·E·洪拉斯·小 (Richard E. Honrath Jr.) 土木、环境和地理空间工程以及地质和 采矿工程和科学系。 Honrath 教授是 足球比赛结果的大气科学博士学位课程。他惨死于 2009 年 4 月发生的一次皮划艇事故。

“卷云模型中使用的小冰粒生长速率的测量”

卷云通常由小冰晶组成，其生长速度很慢 明白了。许多最初是球形冷冻液滴，但后来发展成复杂的形状， 或“习惯”。为了形成结冰习惯，水蒸气必须更有效地沉积在 有些表面比其他表面更重要。这种生长效率称为沉积系数， α。在数值云模型中，沉积系数通常被假设为统一， 这意味着所有蒸气分子都融入晶格中。这会 迫使小晶体保持球形，这与我们最近在云中的研究相矛盾 观察显示即使在小尺寸（最大 尺寸 < 100 µm）。在这里，我们提出了数据驱动的沉积近似值 系数以及产生空心和支化的过程。这些近似值 来自近 300 个小型卷云状单粒子生长实验， 冰晶。颗粒在卷云的热梯度扩散室中生长 温度（-65 至 -40°C）和从冰平衡到液体平衡的过饱和度。 在低过饱和度下，测量到的生长可以很好地由过饱和度依赖性表示 沉积系数函数。高过饱和度时空洞的影响 和分支的特点是简单的幂律。基于这些的近似值 数据可以轻松地纳入云和天气预报微物理模型中。

“深入了解热带对流：利用卫星、高分辨率 模型和数据同化技术”

热带对流在地球的水和能量循环中发挥着重要作用。它重新分配 能量、水分和垂直动量，并产生大量降水 在热带地区。热带对流释放的热量是造成这一现象的主要驱动力 大气环流和与热带对流相关的云调节 显着影响全球辐射平衡。但热带对流经常发生 现场观测稀疏的区域。结果，我们对物理的认识 控制热带对流演化的过程仍然不完整，并且 热带对流的准确模型预测仍然难以捉摸。

在本次演讲中，我将介绍我们最近研究复杂相互作用的一些工作 热带对流和大尺度环境之间的关系。使用最近开发的 基于卫星的全球云跟踪和分类数据集，我将展示 浅层对流、孤立的深层对流和有组织的对流在降水-水分中发挥着连续的作用 热带地区的耦合周期。有组织的对流（即中尺度对流 随着对流层接近，降水系统（MCS）成为主要的降水类型 饱和度，MCS 降水面积迅速增加。我们进一步发现， 除了水汽之外，环境深层（~地表-400 hPa）风切变也 对调节热带 MCS 的降水起着至关重要的作用，主要是通过增强 MCS 内的强降水对流活动。使用高分辨率模型， 我将进一步展示热带深对流的组织将如何调节 垂直质量、水和能量输送，并进一步影响季风的爆发 系统

在演讲的后半部分，我将讨论使用任一卫星的局限性 研究热带对流的观测或数值模型。为了解决这些限制， 数据同化正在成为一种整合信息的有价值的统计方法 通过观察和模型模拟提供更准确的见解 热带对流。利用数据同化，我们最近开发了一种新的重新分析 热带对流数据集。该数据集是我们小组的重要工具 研究热带对流与其环境之间的尺度相互作用。我 将通过一个有趣的案例研究来说明这一点，其中重力波发挥着重要作用 在调节热带气旋形成中的作用。

大气老化和黑碳的影响

源自化石燃料燃烧和生物质燃烧的黑碳 (BC) 颗粒 直接通过吸收对气候变暖做出重大贡献 太阳辐射（气溶胶辐射相互作用），以及通过变化的云间接影响 属性，例如云量和寿命（气溶胶-云相互作用）。量化 这些BC颗粒的辐射影响仍然是一个重大挑战，最终 源于对控制进化的基本机制的了解不足 这些颗粒的结构、化学、光学和吸湿特性， 以及它们在大气传输过程中巨大的时空异质性。在 在本次研讨会上，我将重点介绍我过去关于涂层分布影响的一些工作 以及不断演变的聚集体形态对老化BC颗粒光学性质的影响（来自 化石燃料燃烧），以及我目前在量化云处理影响方面的工作 生物质燃烧（野火）形成的BC颗粒的尺寸分布以及 这些相互作用导致光学特性的后续变化。具体 结果包括 BC 光学特性的实验约束建模模拟 以及BC粒子云滴激活的实验室测量。