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中国人真阔,为死人办寿一出手就是四十个亿!
famingkuang 2010-6-15 16:14
两省四地抢夺朱熹故里 聚40亿资本为圣人做寿 http://news.qq.com/a/20100615/000030.htm 本人只有叹服!
个人分类: 博客风云|3366 次阅读|9 个评论
一则招聘广告
dukeuiuc 2010-4-26 17:37
中科院城市环境研究所 环境光学遥感与大气环境监测研究组招聘启事 职位 :博后,助理研究员,副研究员(面试之后定级) 职责 :承担科研课题,独立或协助申请科研项目并协助指导研究生 应聘要求 :具有环境工程,大气环境,或大气科学,气象科学等相关专业的博士学位,有较强的英文文献阅读与英文写作能力。优先考虑具有以下一个或多个研究背景的候选人: i) 应用地基或卫星遥感技术监测大气污染物浓度,定量特定源排放因子 ; ii) 较强的建模和编程能力,计算机模拟污染物扩散,传输和源汇分析; iii) 含碳气溶胶(尤其是黑炭)和颗粒污染物研究; iv) 特定污染物热平衡效应研究,气候变化模型等。 初选应聘材料 : 1 、个人详细 CV ; 2 、两位推荐人的联系方式。 中国科学院城市环境研究所是中国科学院与厦门市共建的资源环境与高技术交叉领域的研究所,是中国科学院下属的事业法人单位 , 于 2006 年 7 月 4 日 成立,位于南方海滨城市厦门。研究所人员编制为 760 名,其中工作人员 410 名,研究生 300 名,博士后,客座人员及访问学者为 50 名。现有引进海外杰出人才 8 人,国际杰出青年基金获得者 2 人,国际青年科技奖获得者 2 人,博士生导师 24 人。研究所占地 200 亩,建筑面积 6 万平方米 ,总投资 1.4 亿元人民币,建立了先进的、完整的环境科学与技术研究设施和仪器设备体系。非厦门户口者,一旦聘用,享受引进人才待遇。详见所网站 http://www.iue.cas.cn 。 联系人:杜可 研究员 通讯地址:厦门市集美大道 1799 号,城市环境研究所, 361021 电 话: +86-592-6190767 E-mail : kdu@iue.ac.cn
个人分类: 喧哗与骚动|5363 次阅读|0 个评论
噪声中的大气辐射
williammilo 2010-2-21 11:08
我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站! 本文永久链接 http://xiongbox.com/噪声中的大气辐射/ 1.大气辐射是指 当温度不是绝对零度时,大气中的气体(主要是氧和水汽)、水滴(云、雨和雾)和冰滴(主要在冰云中均会辐射电磁能,并产生热辐射噪声 。在微波波段,这种热辐射噪声的特性通常用亮度温度来表征,亮度温度与热力学温度之比称为发射率。 2. 分子中的电子从高能态跃迁到低能态时放出电磁能形成辐射。分子吸收入射电磁能,使电子从低能态跃迁到高能态,形成吸收 。一种分子具有的能态数是一定的。因此,它的辐射频谱和吸收频谱相同。根据基尔霍夫定律,发射率等于吸收系数。在气体中,分子密度小,碰撞只使谱线加宽,仍是离散的。但在固体或液体中,分子密度很大,碰撞使谱线混在一起而形成连续谱,在所有的频率上均有吸收和辐射。 3. 在实际的大气传输过程中,因吸收和散射而损失一部分能量;另一方面,大气辐射又使总能量增加 。当波长较短或水滴较大时,则不可忽略散射的影响。这时,计算云和雨亮度温度的公式复杂得多。晴天和天顶角不太大时,均可看到在氧和水汽谱线附近出现亮度温度的峰值。 4.大气辐射噪声会 对接收系统,特别是对噪声系数很低的系统造成有害的影响 。但在大气无源微波遥感中, 却能利用大气辐射噪声的各种特性,测量大气的温度分布、水汽密度分布和云中含水量等大气参数 。
个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3109 次阅读|0 个评论
噪声中大气噪声的简单小结
williammilo 2010-2-21 09:15
我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站! 本文永久链接 http://xiongbox.com/噪声中大气噪声/ 1.大气噪声是 自然界雷暴活动所产生的电磁辐射,又称天电干扰 。地球上任何一处的大气噪声都是其他地区雷电辐射与本地区雷电辐射的叠加。受天电干扰的程度与接近雷电中心的距离有关。世界雷电活动有一定的地理分布,即中、低纬度地区较多,而极区较少。 印度尼西亚、中南美洲和赤道非洲是世界三大雷电活动中心 。 2.从时间上来说,一般是夏季较多、较强,冬季较少、较弱,而本地雷电又多在傍晚发生。在雷电近区,辐射的频谱很宽,最大值约为5千赫;在远区,由于传播衰减,其频谱剩下低频部分,而且出现两个极大值,分别在1千赫以下和 7~20 千赫之间,最小值约在4千赫。大气噪声主要对 低频以下各波段的无线电系统产生干扰 。但是,本地雷电,特别是在热带地区,也会对中短波产生严重影响。 大气噪声电平一般随频率增加而降低 。 3.白天电离层中传播的电波随频率增加而吸收减小,因此短波波段出现的大气噪声电平随频率增高而加大。夜间因电离层的吸收一般较小,大气噪声电平几乎与频率无关,对于30兆赫以上电波,大气噪声的影响逐渐减弱。大气噪声通常用单位带宽的噪声电平的统计值表示。 大气噪声是外部噪声,因此具有大而快的起伏特征 。但是假如在几分钟的时间间隔内对噪声功率取平均值,则在给定的小时内,这个平均值几乎不变。除接近日出、日落时或本地有雷暴活动外,很少有超过±2分贝的变化。 4. 大气噪声电平与频率有关,还与地区、季节、昼夜、时间及气象条件等因素有关 ,而与太阳黑子活动的相关性不甚明显。设计接收系统时,人们希望接收机灵敏度接近于外部噪声的限制。但是,如果设计噪声因子大大低于环境无线电噪声预期最小值,则代价太高。因此,人们比较关心大气噪声预期最小值和最大值。大气噪声的预期最小值是指99.5%时间内所超过的那些值;而最大值是指0.5%时间内所超过的那些值。
个人分类: 电子信息工程与计算机科学|4729 次阅读|0 个评论
对流层电波传播中大气折射的简单小结
williammilo 2010-2-12 10:57
我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站! 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中大气折射/ 1.包围地球的大气层从地面一直延伸到几千公里高度,从下到上可分为 对流层、平流层、电离层和磁层四层 。 无线电波在大气层中传播时,由于在各层中的传播速度变化而产生的效应称为大气折射,它对雷达定位、多普勒测速、通信、导航都有影响 。所测得的 目标角度、距离、高度都存在大气折射误差 。 大气折射误差可根据大气结构计算求出,称为大气折射误差修正 。 2. 射线理论 是研究大气折射的基本理论。当无线电波在不均匀介质中传播且其内部反射可忽略时,可用几何光学近似方法对其进行研究。略去地磁场影响,电离层和对流层均为四维( 三维空间与时间 )不均匀各向同性介质, 其中射线是由费马原理推导出的偏微分方程组描述的空间曲线 。对四维不均匀大气的大量测量结果表明,通常大气随离地高度的变化比沿球面方向的变化大1~3个量级。因此,在大气折射误差修正中,可假设大气层是球面分层, 这时射线服从球面斯涅耳定律 。 3.当用 等效地球代替真实地球 后,除弯曲射线变为直射线外,目标的 测得仰角、真实高度、测得距离与地面距离 基本都不改变。在计算传播电路时常使用此法。在 精度要求不高时,低空对流层折射修正也可采用此法 。直接根据球面斯涅耳定律与几何关系,可求得较精确的大气折射误差。 4.由于大气层是假定为球面分层、 大气结构具有随机起伏且探测有误差等原因 ,大气折射误差修正具有不准确性,即大气折射误差修正存在残差。大气折射误差修正残差 主要是系统误差 ,它可用模型表示: 距离误差残差在高仰角时与测得仰角余割成正比 , 在低仰角时是测得仰角余割的三次代数式 ; 仰角误差残差在高仰角时与测得仰角余切成正比,在低仰角时是测得仰角余切的三次代数式 。
个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3959 次阅读|0 个评论
对流层电波传播中的大气吸收简单小结
williammilo 2010-2-12 09:45
我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站! 本文永久链接 http://xiongbox.com/对流层电波传播中的大气吸收/ 1.在微波和毫米波段, 氧和水汽是大气气体吸收的主要成分 。氧分子具有 磁偶极矩 ,水分子具有 剩余电偶极矩 。在电磁场的作用下,当电磁波的频率与分子转动能级跃迁频率一致时,分子吸收电磁波的能量,其转动能级由低向高跃迁, 形成共振吸收 。在分子碰撞的情况下,这种共振吸收谱线不是频率单一的谱线,而是有一定的频谱宽度。这样,氧和水汽不仅激烈地吸收频率与吸收谱线中心频率十分相近的电磁波,也会吸收频率不一致的电磁波。 2.水汽和氧的吸收系数都是吸收谱线中心频率、谱线强度与谱线半宽度三个参数的函数。氧在118.75吉赫有一孤立吸收线;在48.4~71.05吉赫的频率范围有45根谱线,形成一个以60吉赫为中心的吸收带;此外,还有一根谱线在零频。水汽有很多谱线,在350吉赫以下频段有三根谱线分别在22.3吉赫、183.5吉赫和323.8吉赫频率上。 谱线的强度和半宽度与大气压力、温度和水汽密度有关 。因此,可以 利用气象仪器测得的气压、温度和水汽密度计算某一频率的氧和水汽的吸收系数 。 3.沿射线路径氧和水汽的吸收系数一旦确定,求出吸收系数沿路径的积分值,即得 沿此路径上大气气体的总衰减 。 总衰减与路径的仰角和高度范围等有关 。在大气吸收谱线之间,有一些大气吸收相对轻微的频段,称为大气窗口。通常, 当频率超过3吉赫时就应考虑大气吸收 。利用大气窗口可获得较远的无线电作用距离,如通信距离和雷达作用距离等, 吸收谱线可用于保密通信和低截获概率雷达等 ;大气吸收系数随高度的变化 可作为权函数用于大气温度遥感 。
个人分类: 电子信息工程与计算机科学|3651 次阅读|0 个评论
大气遥感的完整反演法FURM (Full Retrieval Method)
zjwang 2009-11-16 20:20
FURM算法包括两部分的内容: 正演模型,基于辐射传输模型(RTM),计算给定大气状态相关几何条件下的辐射。 反演策略,用迭代方法匹配计算的辐射和观测的辐射,通过用辐射传输模型提供的近似权函数来不断调整大气辐射参数,比如臭氧垂直分布等。 来自:IUP UBREMEN
个人分类: 卫星遥感|9051 次阅读|3 个评论
[转载]匪夷所思的“地球漏气”现象
chenzhao 2009-9-16 16:58
太阳系的最重要特征之一,就是不同的行星有各不相同的大气模式。地球和金星在大小和质量方面都差不多,但金星表面全是二氧化碳,温度高达460摄氏度。不要以为地球的大气总量很稳定,简直象岩石那样坚定不移,其实地球的大气是会慢慢地泄漏到太空中去的。目前的泄漏速度很缓慢,大约为:氢气每秒3000克,氦气每秒50克(这是两种最轻的气体元素)。但是,若用地质年代的时间概念去看待这个问题,那么这样的漏气速度还是十分吓人的,而且以后还很可能会漏得更快。本杰明富兰克林曾说过:些微漏水可沉船,今天我们所能看到那些天外行星及其外层卫星的大气,就像早已变成一片废墟的中世纪城堡一样:它们都曾经是富有的象征,只是由于历代的掠夺和风化瓦解,才成为今天的样子。而那些小型天体的大气,则象质量低劣的桥头堡,毫无防御能力,敌人不费吹灰之力就能将其击垮。 对大气泄漏现象的认识,使人类改变了对太阳系前景的预测。数十年来,科学家一直都想弄清楚一个问题:火星的大气为何如此稀薄?不过现在人们想搞清楚的问题变成:为什么火星已经完全没有大气了?是不是因为氢气的逃逸才使地球变成生机勃勃的生命大舞台?若然,我们的星球会不会变成另一颗金星? 宇宙飞船之所以能飞出地球,是因为其飞行速度很快,足以挣脱地球的引力。物质的原子和分子也有同样的道理,只不过原子分子是通过某些偶然过程而达到宇宙速度的。迄今为止,科学家发现已有三种不同方式能够使原子或分子的运动速度达到宇宙速度。第一种方式叫做热逸(thermal escape),是气体过热而使气体原子或分子逃逸的过程。第二种方式叫做非热逸过程(nonthermal processes),是因为化学反应或带电粒子化学反应过程中甩脱原子和分子的过程。第三种方式则是由于类星体或彗星的撞击而把空气炸飞而进入太空的过程。 热逸过程可以说是这三种方式中最常见也最直接的气体分子逃逸方式。热逸过程可分为两种情形,第一种叫做景氏逃逸(Jean's escape),是指大气层最上方的空气原子或分子一个一个地脱离大气层的蒸发过程。在低空区域,由于存在碰撞现象,粒子运动会被限制在一定范围内,而在某一高度,比如距离地面500公里高度的所谓外大气层底(exobase)处,空气变得极其稀薄,使粒子几乎没有碰撞机会,结果没有任何因素能够阻挡高速粒子脱离地球引力而飞向太空。由于氢气是地球上最轻的气体,因此最容易挣脱地球引力。 热逸过程的第二种情形更为奇特,可称为流体力学逃逸(hydrodynamic escape),用通俗一些的话说,叫做行星风(以便和太阳风呼应)。氢气分子在向外层空间飘逸的过程中,会粘合一些重一些的分子或原子,或把它们拖拽到外层空间去。这个过程就像沙漠上的风一样,能把沙子高高扬起,把尘埃吹过海洋,让沙粒聚成沙丘,而大地上只留下碎石和大块的石头,变成戈壁滩。从地面上吹向太空的氢气风,也会把分子、原子一并带走,这些粒子越重,运行速度就越慢。这样一来,大气层的现有成份就能够说明是否一直存在这样的过程。 在包括现代地球在内的某些行星表面上,热逸过程还不够非热逸过程明显。在非热逸过程中,由于化学反应或粒子与粒子之间的碰撞,原子因受到弹射而达到逃逸速度。 很多非热逸过程都离不开离子的参与。在一种叫做电荷交换的非热逸形式中,一个高速飞行着的氢离子如果撞击到一个中性的氢原子,就会俘获到后者的电子而变成一个高速飞行的中性氢原子,而中性的氢原子是不会受到地球磁场干扰的,从而可以自由脱离地球。这样的过程占当今地球氢气损失总量的60~90%,也是金星氢气损失的主要过程。 另一个非热逸过程则是利用了地球磁力带中的一个薄弱环节我们姑且借黑洞、臭氧洞之称法,将其称为磁力圈洞(loophole)。地球的磁力线基本上都是从一极连接到另一极而构成闭合圈的,但是地球最远端的磁力圈由于受到太阳风的牵扯作用而发生偏离,这样就成为无法闭合的磁力线而进入星际空间,而离子就会通过这个开口而脱离地球。当然,离子的飞行速度还必须达到逃逸速度才行,而只有氢和氦两种最轻的气体离子才有可能达到这种飞行速度。由此形成的带电粒子流,就叫做极地风(polar wind),可占地球氢元素泄漏过程的10~15%,而几乎所有的氦气就是以这种方式脱离地球的。 第三种形式的非热逸过程叫做光化学逃逸,只见于火星,但土卫六也可能存在这种现象。这种形式始于氧气、氮气和一氧化碳分子向上层大气层的漂移,并在那里受太阳辐射而变成离子。这些被离子化的分子如果再次与电子结合,或彼此发生碰撞,其所产生的能量就会把分子裂解成高速飞行的原子而进入太空。 我们的地球在24亿年前就开始了氧气的积聚过程,很多科研人员都把这一过程归因于光合生物的出现。但是,早在2001年就有科学家提出,氢气的逃逸在这一过程中也起着非常重要的作用。在光合作用过程中,微生物能把水分子分解开来,所产生的氢原子会象弹子球游戏中的弹子一样,从一种有机质传递到甲烷分子,最后进入太空。科学家估算出的氢气总逃逸量与地球今天氧化物的净剩余量刚好相吻合。 原子逃逸说还有助于解释火星上的大气为何那么稀薄的原因。长期以来,科学家一直相信这么一种假说,认为水、二氧化碳和岩石之间发生的化学反应,会把原本厚厚的大气层变成含碳的矿物,而由于火星很小,冷却很快,且火星上的火山不再爆发,因此这些含碳矿物无法再次变成二氧化碳气体而循环补充大气层,从而使大气层不断变薄。可是,这个假想的模型却无法解释宇宙飞船在火星上发现的现象:火星上只有一小块地方存在碳酸盐岩石,也难以解释火星上氮气或惰性气体含量稀少的原因。看来只有逃逸说才能提供更好的解释:火星上的大气并非被固化成岩石,而是泄漏到太空中去了。 虽然地球好象还比较安稳,没有多少气体逃逸现象,但是一切都会变化的。现在地球上的氢气逃逸现象还是微不足道的,因为地球上含氢的主要气体水蒸汽,在到达低空的时候就会凝聚成雨降回地面。可是,太阳则处在逐渐明亮的过程中,平均每隔十亿年亮度就会增加10%。虽然这一速度以人类历史的长度来衡量的话极其缓慢,难以觉察得到,但是经历若干地质年代以后,这种过程就会具有较大的破坏性。随着太阳的不断变亮和地球大气层的不断升温,大气湿度就会越来越大,今天微不足道的涓涓氢流将会变成滔滔氢流。 当太阳亮度增加10%也就是说再过十亿年以后,这一过程就会变得很明显。而若再过一个十亿年,地球的海洋就会被蒸干,那时候的地球就会变成一片荒漠,最多只在极地附近还有一些冰山,液体物质将变成痕量物质,十分宝贵。在这之后,再过20亿年,那时候的太阳会给地球以无情的打击,而地球两极的那一点可怜的绿洲也将不复存在,地球上最后的一点点水分也将蒸发殆尽,而温室效应也将越来越强,最终连岩石也开始融化。那时候的地球,将追随今天的金星,变成完全没有生命的荒芜之地。 (本文转载自探索者网站,地址:http://wap.tiagoo.com/article/198.html,版权归原作者所有)
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招聘多个博士后: 大气科学及遥感方向
hdtown 2009-6-16 04:16
Brookhaven国家实验室大气科学系公开招聘多个博士后(6),研究方向为气候及天气模式中物理过程的评估,详情请见如下广告。具体工作是利用地面遥感数据(ARM及ASP)评估气候以及天气模式中快物理过程的参数化。Brookhaven国家实验室大气科学系传统上强于大气及aerosol的观测以及理论,模式方向偏弱,所以希望引进新人来扩展模式方向。Brookhaven座落于美国纽约州长岛中部,占地面积五万余亩。 Postdoctoral Research Associate Opportunities Brookhaven National Laboratory (BNL) is seeking several Postdoctoral Research Associates to join a new concerted effort for theoretical understanding, and development and evaluation of parameterizations, of the fast physics processes in global climate models. The new effort is jointly supported by the DOE Climate Change Prediction Program (CCPP), Atmospheric Radiation Measurement (ARM) and Atmospheric Science (ASP) programs, and will tackle these complex scientific problems in a coordinated way. Successful candidates would join a research team that consists of a consortium of leading investigators from multiple institutions. All positions require a PhD in atmospheric sciences or related field. Close interactions among these positions and with scientists from BNL and other participating institutions, and willingness to work in a team environment are expected. Familiarity with aerosols, clouds, turbulence, radiation transfer, ARM, remote sensing and/or aircraft data, is highly desirable. Skills in mathematics and theoretical analysis are additional plus. The positions are open right now, and the initial appointment will be one year, with a conditional extension of one or two years. Successful candidates would bring and/or develop expertise in one or more of the following areas: * GCMs (global climate models), especially their single column versions (SCMs) * WRF (Weather Research and Forecasting) model * Cloud-resolving and/or large eddy simulation models * Direct numerical simulation (DNS) models * Parcel model simulations * Parameterizations of microphysics, convection, and boundary layer processes * Metrics/approaches to evaluate model performance against observations * Data mining, pattern recognition, time series analysis, and visualization Most positions will be located at BNL. One position each will be primarily located at GFDL, Princeton NJ (working with Dr. Leo Donner); University of Reading, UK (working with Dr. Robin Hogan) and the Royal Netherlands Meteorological Institute (working with Dr. Roel Neggers), with necessary visits to BNL. For further information, please contact Yangang Liu Atmospheric Sciences Division Brookhaven National Laboratory Bldg. 815E (75 Rutherford Dr.) Upton, New York 11973 +631-344-3266 (Tel); 2887 (Fax) Email: lyg@bnl.gov; see more on each position at http://www.bnl.gov/des Brookhaven National Laboratory is an equal opportunity employer.
个人分类: 科学研究|8919 次阅读|0 个评论
招聘多个博士后: 大气科学及遥感方向
hdtown 2009-6-16 04:15
Brookhaven国家实验室大气科学系公开招聘多个博士后(6),研究方向为气候及天气模式中物理过程的评估,详情请见如下广告。具体工作是利用地面遥感数据(ARM及ASP)评估气候以及天气模式中快物理过程的参数化。Brookhaven国家实验室大气科学系传统上强于大气及aerosol的观测以及理论,模式方向偏弱,所以希望引进新人来扩展模式方向。Brookhaven座落于美国纽约州长岛中部,占地面积五万余亩。 Postdoctoral Research Associate Opportunities Brookhaven National Laboratory (BNL) is seeking several Postdoctoral Research Associates to join a new concerted effort for theoretical understanding, and development and evaluation of parameterizations, of the fast physics processes in global climate models. The new effort is jointly supported by the DOE Climate Change Prediction Program (CCPP), Atmospheric Radiation Measurement (ARM) and Atmospheric Science (ASP) programs, and will tackle these complex scientific problems in a coordinated way. Successful candidates would join a research team that consists of a consortium of leading investigators from multiple institutions. All positions require a PhD in atmospheric sciences or related field. Close interactions among these positions and with scientists from BNL and other participating institutions, and willingness to work in a team environment are expected. Familiarity with aerosols, clouds, turbulence, radiation transfer, ARM, remote sensing and/or aircraft data, is highly desirable. Skills in mathematics and theoretical analysis are additional plus. The positions are open right now, and the initial appointment will be one year, with a conditional extension of one or two years. Successful candidates would bring and/or develop expertise in one or more of the following areas: * GCMs (global climate models), especially their single column versions (SCMs) * WRF (Weather Research and Forecasting) model * Cloud-resolving and/or large eddy simulation models * Direct numerical simulation (DNS) models * Parcel model simulations * Parameterizations of microphysics, convection, and boundary layer processes * Metrics/approaches to evaluate model performance against observations * Data mining, pattern recognition, time series analysis, and visualization Most positions will be located at BNL. One position each will be primarily located at GFDL, Princeton NJ (working with Dr. Leo Donner); University of Reading, UK (working with Dr. Robin Hogan) and the Royal Netherlands Meteorological Institute (working with Dr. Roel Neggers), with necessary visits to BNL. For further information, please contact Yangang Liu Atmospheric Sciences Division Brookhaven National Laboratory Bldg. 815E (75 Rutherford Dr.) Upton, New York 11973 +631-344-3266 (Tel); 2887 (Fax) Email: lyg@bnl.gov; see more on each position at http://www.bnl.gov/des Brookhaven National Laboratory is an equal opportunity employer.
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什么样的男人算大气的
jlpemail 2009-6-5 22:12
目光要远,这和视力无关。盲人也可以大气,明眸善睐的,也可以小气的很,只看到眼前那若干厘米或者分米和米。 不能见好处就捞,不管该不该得。得到了不该得的东西,还振振有词地为自己辩护。 承认个人的能力都有局限性,甚至承认科学的局限性,并不等于完全否定人的能力。在认识到局限性的前提下尽力而为,可以防止自负。 凡事只考虑个人利益的大气不起来,凡是只考虑小圈子利益的大气不起来。 肚子大的男人,是否就大气呢,这要考察他肚子里是容纳的物质或者精神。反之亦然。 意识到,不只是自己了解的领域有学问,别人了解的领域也有真学问。 不因自己所在领域了解很多而歧视在其他领域有所了解的人。人都有所长。 盛气凌人中的气,肯定不是正气。或者邪气的比重要比正气大的多。 大气的人,或许小气过,或许是从小气中磨练出来的。正因为此,即使目前大气了,也不忘记自己的来历。 经常炫耀自己的光辉,避讳以前的麦城的,大气不起来。
个人分类: 散文广场|4396 次阅读|1 个评论
什么样的男人算大气的
jlpemail 2009-6-5 22:09
目光要远,这和视力无关。盲人也可以大气,明眸善睐的,也可以小气的很,只看到眼前那若干厘米或者分米和米。 不能见好处就捞,不管该不该得。得到了不该得的东西,还振振有词地为自己辩护。 承认个人的能力都有局限性,甚至承认科学的局限性,并不等于完全否定人的能力。在认识到局限性的前提下尽力而为,可以防止无味的。 凡事只考虑个人利益的大气不起来,凡是只考虑小圈子利益的大气不起来。 肚子大的男人,是否就大气呢,这要考察他肚子里是容纳的物质或者精神。反之亦然。 意识到,不只是自己了解的领域有学问,别人了解的领域也有真学问。 不因自己所在领域了解很多而歧视在其他领域有所了解的人。人都有所长。 盛气凌人中的气,肯定不是正气。或者邪气的比重要比正气大的多。 大气的人,或许小气过,或许是从小气中磨练出来的。正因为此,即使目前大气了,也不忘记自己的来历。 经常炫耀自己的光辉,避讳以前的麦城的,大气不起来。
个人分类: 散文广场|26 次阅读|0 个评论
地球磁气圈是"汪洋大盗" 正偷走大气层气体(转载)
杨学祥 2009-6-1 15:36
地球磁气圈是汪洋大盗 正偷走大气层气体 2009年05月31日 07:14 来源:中国经济网综合 地球磁气圈正在逐渐偷走大气层中的气体 据英国《新科学家杂志》报道,科学家通常认为对地球具有防护屏作用的磁气圈能够保护地球大气层,但最新研究显示,地球磁气圈却暗地里偷偷流失大气层气体。 地球的磁场区域被称为磁气圈,起到保护地球生物的作用,它可以阻挡来自太阳的带电粒子流,有效地阻挡着太阳风的侵袭,可避免带电粒子流将能量传输至大气层中的气体分子,从而使气体分子无法逃离地球的重力牵引。然而依据最新的研究结果,这可能仅是人们对地球磁气圈的一半认识,瑞典基律纳市瑞典太空物理研究中心的斯塔斯-芭拉芭什(Stas Barabash)称,在极地区域,地球磁气圈可能更加促进大气层中气体的流失。据悉,芭拉芭什是欧洲宇航局金星探测计划的首席调查员。 芭拉芭什认为金星从未有过磁气圈,而火星的磁气圈在35亿年前出现了明显损伤。考虑到地球、火星和金星这3颗行星的不同质量、大气层构成成分和它们与太阳的距离,芭拉芭什分别计算出了这3颗行星失去氧离子的速率。他聚焦于氧离子是由于它们是这3颗行星电离层中存在数量最多的离子,同时,他发现地球损失氧离子的速率要比其他2颗行星快三倍。 芭拉芭什指出,行星的磁气圈要远大于该行星所在的大气层,这意味着带有磁场的行星将从太阳风中吸引更多的能量,这些额外能量将呈现漏斗状朝向地球磁极,因此在地球极地上空电离层的分子能够加速逃逸。目前,他将这项研究报告发表在5月份荷兰诺德韦克市召开的行星学对比研究国际会议上。 在此之前也有研究发现到这一点,欧洲宇航局恒星簇计划中显示地球极地每年逃逸的离子数量是其他太阳行星的两倍。当我们承受于低太阳活动状态下,强烈的太阳风对于年轻的地球和火星形成早期大气层扮演着重要角色。芭拉芭什计算显示,受磁气圈影响,地球大气层每年损失6万吨气体,而对比地球大气层数千万亿吨的气体总重量,这一损失量并不会对大气层构成损害。 (来源:腾讯科技 悠悠/编译) http://qxg.com.cn/n/?fc=ndcid=510nid=26863types=510 星空探秘释疑: 彗尾、磁尾与气尾 杨学祥 摘要:太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾,而且使行星产生气尾。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击,因而地磁场对地球大气有保护作用。就行星大气散失速度的变化快慢而言,地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的。 关键词:彗尾,磁尾,气尾,太阳风,地磁场变化。 美国机遇号火星车的最新探测结果显示,现在干燥寒冷的火星,历史上也许有过一番海涛拍岸的景象,火星表面过去可能部分为咸海所覆盖。如此浩翰的大海现在究竟在哪里?这一番沧海桑田的变化原因何在?连日来,日本科学家不断对此发表看法 。 火星的大海和大气为什么消失? 日本宇宙航空研究开发机构水谷仁教授认为,金星过去也曾有水,但由于它离太阳太近,及大气中高浓度二氧化碳产生的温室效应,金星表面温度极高,水因此被全部蒸发,消失在茫茫的宇宙,而火星水的消失好像和金星不太一样。磁场毁坏在火星水的消失中起到了巨大作用。在人类居住的地球上,磁场好比盾牌,挡住了太阳向地球倾注的高能粒子,防止太阳风暴直接光临大气层和地面。现在的火星虽然还有很强的磁场,但已经没有像地球这样的规模。火星磁场大概在 30 多亿年前伴随火星内部的冷却凝固而逐渐被毁坏,使火星难以避免太阳风暴的全面袭击,大气中的水蒸气因此被分解为氢和氧,消失在茫茫宇宙。原苏联福波斯 2 号探测器发现,在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失。科学家根据有关数据推测,过去火星的大气压曾是目前地球大气压的近 3 倍,而现在只有地球的五十分之一。海水可以变成蒸汽,又可以分解为氢和氧。火星大气的消失过程是问题的关键。 彗星的质量如何逐渐消失? 彗星的轨道是扁长椭圆形、抛物线乃至双曲线。显然,沿抛物线或双曲线轨道运动的彗星是非周期彗星,它们会一去不返、逃离太阳系。椭圆轨道偏心率很大的彗星,其公转周期也很长,要几百年乃至几万年才回归太阳系一次,在人类文明史中只有短周期的彗星(公转周期小于 200 年)才被多次观测到。 肉眼看见的亮彗星,可从形态特征上分为三部分:彗核、彗发、彗尾。彗星头部(彗头)中央的亮点称为彗核。彗发是彗核周围延展相当大范围的朦胧大气。彗尾是从彗头往背向太阳方向延伸很长的淡淡光带。一颗彗星在绕太阳公转中,其亮度和形态随它离太阳远近(日心距)而变化。当彗星离太阳很远时(大于 4 天文单位),只是很暗的星点状,这主要是赤裸的彗核,或许还有未很好发育的彗发。随着彗星走近太阳,亮度增强,到离太阳约 3 天文单位时,彗发开始发展,更近太阳时,彗发变大变亮。到离太阳约 1.5 天文单位时,彗发的半径可达 10 一 100 万公里。再近太阳时彗发略变小些。彗星过近日点后,随着它远离太阳,彗发也逐渐变小到消失。彗星从远处走到离太阳约 2 天文单位时,开始生出彗尾。随着彗星走近太阳,彗尾变长变亮。彗星过近日点后,随着远离太阳,彗尾逐渐减小到消失。彗尾最长时达上亿公里,个别彗星的彗尾长达 3 亿 2 千万公里,超过太阳到火星的距离。 究竟彗尾是怎样形成呢? 17 世纪时,牛顿认为彗尾是由于光的斥力作用,即太阳辐射压力。后来发现太阳风是彗星产生彗尾的主要作用力。所谓太阳风就是太阳向外喷射出的高能粒子流,太阳风的平均速度是每秒 300 ~ 500 千米,对彗星造成强大的推斥力。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力,所以彗尾要在彗星接近太阳时才出现,彗尾的方向永远背向太阳。当轨道偏心率极大的彗星向太阳靠近时,太阳风和太阳辐射将彗发物质吹走,形成背光的彗尾;当彗星向离开太阳的方向运动时,彗发和彗尾收缩。彗星每靠近太阳一次,就失掉相当大数量的质量,相当于彗星质量的 0.1% 到 1% 。显而易见,短周期彗星的生命时期是短暂的。彗核表面物质在接近太阳时不断转变为彗发和彗尾,被太阳风吹散到太空 。 行星的大气是如何消失的? 类比于彗星质量的消失,我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时,太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走,形成背光的气尾;当行星向离开太阳的方向运动时,气尾收缩。行星每靠近太阳一次,就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因,也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中,水星与火星的轨道偏心率最大,分别为 0.206 和 0.093 ;而地球的偏心率较小,为 0.017 ,金星的偏心率更小,为 0.007 。显然,近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失,就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多,大气非常稀薄 。原苏联福波斯 2 号探测器发现,在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失 。这一事实证明了火星背光气尾的存在。由以上推理可知,公转轨道偏心率很大的火星向太阳靠近的时候,背光气尾变长且质量损失变大;远离太阳的时候,背光气尾变短且质量损失减少。 行星的轨道偏心率不是固定不变的。例如,地球的轨道偏心率有 10 万年的变化周期,最大值为 0.0607 ,最小值为 0.0005 。因此,在轨道偏心率最大时,地球大气散失较多,空气稀薄使保温性变差,因而使降温幅度变得更大,这就使地球气候的近 10 万年变化周期表现得尤为明显。这意味着地球大气的密度随地球轨道偏心率变大而变小,由此产生的氧气和臭氧的减少或消失可引发大规模的生物灭绝。火星探测发现的过氧化氢表明太阳风的直接轰击可破坏臭氧。美国空间科学研究所的科学家们在火星大气层中第一次发现了过氧化氢。科学家指出,这种化合物有剧毒,几乎可以导致任何生物死亡,也许这就是造成火星大气及其表面没有任何生命迹象的原因。科学家指出,过氧化氢在火星大气中的含量并不大,大概相当于地球大气中臭氧的含量。但是,过氧化氢却是造成火星大气充满二氧化碳和一氧化碳的最主要原因。如果没有过氧化氢的话,火星大气中应该有至少 10% 的氧气 。 行星磁尾的形成和作用 地球有相当强烈的磁场,研究地球磁场的结果表明,围绕地球存在着一个地磁场,磁力线就从一极出发通向另一极,磁针在地面上任何一点所指的方向,就是磁针所在地方那个地点的磁力线方向。地球磁场受太阳风的强烈影响。太阳风是一种由太阳发出的高能带电粒子流。因为这些微粒带电,故太阳风具有磁场。太阳风磁场对地球磁场产生一种作用,好像要把地球磁场从地球上吹走似的。在地球的向日面,地球磁场被压缩,磁层顶到地心大约有 10 个地球半径的距离。在地球的背日面,地球的磁场形成了一个磁尾。在该方向 25 个地球半径的地方仍可测到地球磁场。磁尾的长度大概绵延 40 个地球半径左右。磁尾北部的磁力线指向地球,磁尾南部的磁力线则背向地球。磁尾内这两种磁性完全相反的部分之间的界面称为中性面,中性面上的磁场强度几乎是微乎其微。 这样看来,太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾,而且使行星产生气尾。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击,因而地磁场对地球大气有保护作用 。就行星大气散失速度的变化快慢而言,地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的 。 参考文献 1. 何德功。火星上的水哪儿去了 ? 磁场毁坏使 沧海 变 桑田 ? http://news.tom.com 2004 年 03 月 25 日 13 时 06 分 来源 : 新华网。 http://news.tom.com/1003/20040325-777933.html 2. 杨学祥 , 陈殿友 . 地球差异旋转动力学 , 长春:吉林大学出版社 , 1998 。 85-89 3. 杨学祥 , 陈殿友 , 宋秀环 . 太阳风、地球磁层与臭氧层空洞 . 科学( Scientific American 中文版) , 1999 , ( 5 ): 58~59 4. 杨学祥 , 陈殿友 . 火山活动与天文周期 . 地质论评 , 1999 , 45 (增刊): 33~42 5. 杨学祥 . 地磁层和大气层漏能效应 . 中国学术期刊文摘 , 1999 , 5 ( 9 ): 1170~1171 6. 杨学祥 , 陈殿友 . 地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期 . 见:中国地球物理学会年刊 2000 . 武汉:中国地质大学出版社 , 2000 . 307 7. 杨学祥 , 陈殿友 . 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系 . 地壳形变与地震 , 2000 , 20 ( 3 ): 39~48 8. Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Gao Yanwei, Su Hongliang and Yang Xiaoying, et al, Geophysical and Chemical Evidence in the Depletion of Ozone. J. Geosci. Res. NE Asia , 1999, 2 (2): 121~133 9. 杨学祥 . 轨道偏心率、臭氧洞、地磁强度与气候变化。光明观察。 2004-3-16 ,总 127 期, http://www.gmw.com.cn/3_guancha/2004-3/16/1080001.htm
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大气遥感卫星仪器SABER/TIMED简介
zjwang 2009-4-14 22:19
作者译自:TIMED Mission Guide 几个世纪以来,科学家已经意识到地球自然环境受到不断变化的太阳对地球大量的太阳能量辐射的影响。近年,他们开始认识到人类活动在环境的改变方面也起到了重要的作用。 通过研究地球大气中的部分,科学家相信全球变化的发生主要是因为太阳循环和来自人类活动释放到大气中的气体,如甲烷和二氧化碳等的影响。全球变化信息还没有一个基准,用来进行地球上层大气未来变化的比较、分析或者预测,因为科学家仍然对很多日地系统,包括地球大气区域缺乏认识。 发射于2001年7月的 TIMED 卫星(Thermosphere, Ionosphere, Mesosphere Energetics and Dynamics),其任务是研究太阳和人类对地球大气中探测和认识最少的区域中间层和热层底部/电离层(Mesosphere and Lower Thermosphere/Ionosphere MLTI )的影响。MLTI范围是研究地球环境与空间的入口,在此范围太阳能量首先储存于地球环境中。TIMED侧重于研究大约地表60-180km以上大气区域部分。 在这样一个紧密依赖卫星技术和通信技术的社会,探索我们大气中这样一个重要的范围内的变化,科学家可以预测其对通信、卫星跟踪、飞行器寿命等的影响。TIMED对空间天气的研究将帮助科学家获得对这个MLTI入口范围的动力学知识一个更好的认识。 我们还从未对MLTI范围进行全球综合研究,地基仪器仅能观测观测点上空一小部分上层大气,这个范围对于气球来说太高了很难到达。探测火箭(火箭仅在回落之前几分钟飞入上层大气)仅能提供火箭附近的MLTI范围活动的一个短暂的快照。 其他飞行器对MLTI部分范围有过研究,但是TIMED是首次以获得全球MLTI范围图像为已任的卫星,而此范围正是科学家需要的用来更好的理解我们的上层大气的。TIMED的任务是建立一个基准,用来对未来此范围变化研究进行比较和分析。TIMED卫星观测相对没有探测的沿着地球圆形轨道625km处的边缘范围,采用了先进的遥感技术,卫星整套仪器将与全球地基观测网协作,获取一个前所未有的气温、气压、风和化学成分及其能量输入及输出的全球观测。 TIMED搭载4个仪器:Global Ultraviolet Imager(GUVI),Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry(SABER),Solar Extreme Ultraviolet Experiment(SEE),TIMED Doppler Interferometer(TIDI). SABER 是多通道红外辐射计,用来观测大气在一个宽广的高度和光谱范围的热辐射。SABER的主要科学目标是探索MLTI范围以确定其能量平衡;大气结构(温度、密度和气压随高度如何变化);化学(氧族和氢族的重要气体变化);在大气区域内(不同高度,从两极到赤道,东西向)大气运动或大气动力学。它同时测量全球温度剖面和大气变冷的源泉,比如能量辐射回太空时发生的气辉。 SABER在TIMED上详细地探测从未用来研究的MLTI范围的大气。每58秒SABER扫描地平线上下1次,获取自地表至180km处数据,它观测大气成分如臭氧、水蒸气、二氧化碳、氮气、氢气及温度的垂直分布。在一次轨道运行中,SABER观测一个半球的极区到另一半球较高纬地区,一天中,SABER覆盖15经度带。在此任务中,这个仪器将绘制MLTI范围随纬度、经度、高度和时间的变化的全球影像。 SABER的探测将开启一个全新的辐射平衡领域。它获取比低层大气区域变化更复杂的辐射和化学观测,因为此区域分子更稀少且缺少活性。SABER是第一个用来探测MLTI范围内二氧化碳浓度全球尺度分布的仪器。二氧化碳是由自然释放、化石燃料燃烧、电力发电及许多其他工业过程产生的温室气体,从地表传输到地球上层大气。SABER测量一氧化氮的发射,科学家现在相信它是导致上层大气区域变冷的主要气体之一。
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大气臭氧的重要性及几个关键概念
zjwang 2009-3-18 13:12
太阳产生的辐射主要是电磁波谱中的可见光部分,同时也产生波长范围在1-400nm的紫外(UV)辐射。我们关心臭氧辐射因为这些射线具有破坏DNA分子化学键的通量,而后损害细胞。大部分动植物能够对受损的细胞进行自我修复,但,一般来说,如果这些损伤的DNA分子没有修复的话,就会被复制,导致皮肤癌症的危险(基底细胞瘤、鳞状细胞癌、黑素瘤等)。 臭氧分子由三个氧原子组成,绝大部分的大气臭氧在介于10公里到50公里的平流层。 1.氧分子在波长低于240纳米的紫外辐射(UV-c)下分解为两个氧原子,这些氧原子(O)然后与其他氧分子(O 2 )反应生成臭氧(O+O 2 -O 3 )。 2.一个臭氧分子能被太阳紫外辐射分解成一个氧分子和一个氧原子,然后氧原子还可以与其他的氧分子反应生成臭氧。这一臭氧-氧原子循环能消耗紫外辐射并将其转化为热。 3.紫外辐射能破坏DNA分子的化学键,不过幸运地是,臭氧能吸收损害DNA的那一部分紫外辐射光谱。臭氧对于屏蔽UV-a(320-400纳米)无能为力,能部分地屏蔽UV-b(280-320纳米),完全屏蔽能量极大的UV-c(200-280纳米)。 4.臭氧能被催化过程破坏,其中臭氧分子减少,但是催化剂(氯,氮,溴,氢)重新被生成来破坏其他的臭氧分子。 5.生命周期较长的痕量气体,如氯氟烃(CFCs),从热带对流层上部上升到平流层。进入平流层后,氯氟烃一般转移到中纬度地区,且被带出平流层重新进入对流层;另外一小部分继续上升至平流层顶(臭氧层之上),被极短波长太阳紫外辐射分解并释放氯,从而破坏臭氧。 6.南极臭氧洞是由于人类对平流层的污染(主要是氟氯烃)直接导致的。南极臭氧洞出现在南半球每年的春季(8月-10月),即极冷的南极冬天之后。臭氧洞由发生在极平流层云(PSC)颗粒表面的化学反应形成。这些反应把良性形成分(HCl和ClONO 2 )中的氯释放出形成能快速催化破坏臭氧的成分(ClO)。 7.像氟氯烃这样的化合物能够导致臭氧的减少这一事实,现在国际上已经形成一致共识。能破坏臭氧的含氯化合物浓度在低空大气中已经开始减少(从1996开始),而且对流层也开始减小。飞机和温室气体对大气的未来影响正在研究之中。 (自Stratospheric Ozone (An Electronic Textbook,NASA GSFC)) 图1 一个典型的北半球中纬度地区臭氧廓线。平流层介于对流层顶与平流层之间(红色标记),叠加在上的是紫外辐射,它是高度的函数,按波长的长短分为三部分,UV-a(320-400nm,青色),UV-b(280-320nm,绿色)和UV-c(200-280nm,品红)。条带宽度表示以高度为函数的能量的大小。UV-c能量随臭氧增加显著地减小,因为200-280nm波段对其有强烈的吸收,UV-b也有强烈有吸收,只有一小部分到达地面,UV-a只有很小一部分被臭氧吸收。 (自Stratospheric Ozone (An Electronic Textbook,NASA GSFC)) 图2 在不同高度(大气顶,30km,20km和地表)紫外辐射通量与波长的关系。红线显示的是臭氧减少10%辐射后的地表通量,蓝线显示的是DNA反应光谱,反应光谱定义为以生物的影响,是波长的函数,值越大表明对生物破坏越大。 从图1中可以看到UV-c在中平流层遇到臭氧时,会快速地被吸收从而不能到达地表;UV-b部分被吸收,UV-a很少被吸收。而图2中显示了,紫外辐射对NDA的影响随波长增加而迅速减小,而恰好吸收随波长增加而减小,这也没关系,反正强破坏UV-c的也完全被吸收了。正因为臭氧对极具破坏力的UV-c的吸收有强烈的效果,因此防晒生产商不需要关注UV-c,生产商只需要减小皮肤对具有破坏力的UV-b和具有少量破坏力的UV-a辐射的吸收。 注:作者主要参考Stratospheric Ozone (An Electronic Textbook,NASA GSFC)整理而成。
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大气中存在清除酸雨的奇特分子???
seacat 2008-8-18 09:48
今早看到本领域一篇新闻,很是兴奋。看完后却对我们的编辑非常失望,这是最近一段时间来我对科学网编辑的第二次失望。 大气中存在清除酸雨的奇特分子 http://www.sciencenet.cn/htmlpaper/20088151010205433140.html 这种分子通常是由两个氢原子结合而成,这非常类似于水分子结构。 该奇特分子之所以能够清除污染物质是由于其弱氧结合性,能够将水分子吸附在一起。它的结构具有两个氢原子,使其形成六边环形结构,这种氢原子结合方式通常比正常氢原子结合更微弱一些,这被称为共价键(covalent bonds)。事实上,共价键要比氢原子结构强20倍,弗朗西斯科称,但在这种情况下,两个氢原子结合方式已很强,足以影响大气层的化学物质。......(来源:新浪科技 魏冬) 让我们来看看原文摘要: PNAS论文摘要 Spectroscopic identification and stability of the intermediate in the OH + HONO 2 reaction Bridget A. O'Donnell , Eunice X. J. Li , , Marsha I. Lester , , and Joseph S. Francisco + Author Affiliations Department of Chemistry, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104-6323; and Department of Chemistry, Purdue University, West Lafayette, IN 47907-2084 Edited by F. Fleming Crim, University of Wisconsin, Madison, WI, and accepted February 22, 2008 (received for review January 11, 2008) Abstract The reaction of nitric acid with the hydroxyl radical influences the residence time of HONO 2 in the lower atmosphere. Prior studies have revealed unusual kinetic behavior for this reaction, including a negative temperature dependence, a complex pressure dependence, and an overall reaction rate strongly affected by isotopic substitution. This behavior suggested that the reaction occurs through an intermediate, theoretically predicted to be a hydrogen-bonded OHHONO 2 complex in a six-membered ring-like configuration. In this study, the intermediate is generated directly by the association of photolytically generated OH radicals with HONO 2 and stabilized in a pulsed supersonic expansion. Infrared action spectroscopy is used to identify the intermediate by the OH radical stretch ( 1 ) and OH stretch of nitric acid ( 2 ) in the OHHONO 2 complex. Two vibrational features are attributed to OHHONO 2 : a rotationally structured 1 band at 3516.8 cm 1 and an extensively broadened 2 feature at 3260 cm 1 , both shifted from their respective monomers. These same transitions are identified for ODDONO 2 . Assignments of the features are based on their vibrational frequencies, analysis of rotational band structure, and comparison with complementary high level ab initio calculations. In addition, the OH ( v = 0) product state distributions resulting from 1 and 2 excitation are used to determine the binding energy of OHHONO 2 , D 0 5.3 kcalmol 1 , which is in good accord with ab initio predictions. 这很明显是两码事!中文编辑的翻译明显会误导我们的决策者,因为他们没有时间和精力去看原文!
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大气的复杂性
zhangxw 2008-1-19 12:13
1999年5月31日中国气象报三版(818期)刊登了下面的文章(这是原稿)   气象知识创新的突破口 ----探讨大气的复杂性 ( 张学文 ) 有人问:机关的班车效率高还是公共汽车的效率高?由于班车回程跑空车,而公共汽车却绝少跑空车,所以公共汽车效率高。公共汽车没有固定乘客为什么效率反而高?这看似奇怪的问题答案却很简单:它充分利用了一般 乘客的去向的复杂性 。 问街上的行人您到那里去?,一百人对此就有一百个不同的答案。这答案的混乱性体现了行人去向的复杂性(多样性、随机性)。而人们去向的复杂性恰好使公共汽车上总是有乘客。 引这个浅显的例子是想说明一个认识: 忽视了复杂性有时就理解不了客观事物的规律 。回顾 20世纪的科学发展史也会发现突破决定论的框架探讨复杂性(随机性)常常是知识创新的突破口。 对于地球大气,在 20世纪我们用全球气象观测网加深了对它的感性认识,用一套基于决定论的方程组加深了对它的理性认识。但是从复杂性的角度观察大气的问题尚未被人们普遍重视。我们觉得 探索大气的复杂性正是气象知识创新的突破口 。 所谓探索大气的复杂性就是: 1.明确什么是大气的复杂性以及如何计量它。 2.关于复杂性有什么一般规律,它在大气中的体现是什么。 3.如何利用这方面的知识提高我们的气象业务(天气预告、气候分析等)水平。 我们对这些问题的认识经过了十分漫长的过程,下面分别谈谈: 大气的复杂性和它的计量 大气的复杂性表现于气象要素在时间和空间(或大气质量)上的多样性 。 70年代我们分析过它在时间上的复杂性。由于信息论中的信息熵代表事物的不确知程度(事物的复杂程度),我们用它计算一个地方的气候熵也就用它表示了当地的气候的复杂程度(多样性的大小)。根据信息论,只要知道了当地的某气候要素的概率分布,带入一个简单的公式就可以得到当地的气候的复杂程度。例如根据乌鲁木齐(和田)不同气温出现的概率分布计算出夏季气温的熵(复杂程度)是3.0 比特而和田为2.0 比特。这表明乌鲁木齐的气候比和田复杂。在《气象预告问题的信息分析》一书中可以找到很多这种计算的事例。 80年代我们明确了气象要素值在空间或者大气质量中的分布与概率分布有等价性,这导致我们在提出了广义的分布函数概念后从气象资料中找到了一批气象要素场的分布函数,并且为计算气象要素在大气中的复杂性打开了道路。 我们提出了把一次降水过程中不同雨量占的不同的面积概括为分布函数问题,(过去从没有这样提出过问题)并且发现所有的降水过程中不同雨量与对应雨区面积恰好满足负指数关系(公式)。我们把同一时刻全球大气中不同气压(不同位温、风速、能量等等)的空气在地球空气总质量中占的不同的比例问题也归入广义的分布函数问题,并且发现例如气压的分布函数是均匀分布、位温的分布函数是伽吗分布等等。我们在归纳了大约 30种气象要素的分布函数后发现它们大都可以用比较简单的解析式(公式)表述出来,而且其分布函数都很稳定(函数每天不变化)。从新视角看待大气竟然发现了很多种大气分布函数公式,这本身就是一种突破。对此,在《熵气象学》一书中对此有不少概括。 对分布函数做一种类似求几何平均值的计算就得到一个数。其物理意义恰好是气象要素在大气中分布的复杂程度。 这样我们不仅明确了大气的复杂性表现于它在时间和空间(或者大气质量)的多样性,而且发现了分布函数是描述多样性(复杂性)的必要工具,而对气象要素的分布函数的一种计算就得到了对应的复杂程度。 复杂性的规律和它在大气中的表现 公共汽车所以经常有乘客是因为乘客的去向的复杂性(多样性)。乘客去向的复杂性是人为的吗?不是,它是客观事物的自然特性。这种客观事物的复杂性有什么规律呢?有, 自动使复杂程度达到最大值就是它的重要规律 (我们称为最复杂原理)。研究显示物理学中神秘的最大熵原理(热力学第二定律)不过是复杂程度自动达到最大的一个特例。 通俗地说,自然现象不仅有内在的复杂性,而且它会自动达到最大值。所谓熵原理不过是这个浅显原理的神秘化。我们呢?我们想 利用复杂程度自动达到最大值帮助我们找到大气的新规律。 物理学和信息论中已经有一套在不同的约束条件下利用这个原理的技术了,把它们用到气象上也不难。如果我们承认大气应当满足复杂程度自动最大化,并且再辅以某些合理的约束条件就可以反求出理论的分布函数公式。例如一场降水过程如果其总雨量(降水体积)不变(约束条件)而以最混乱的方式撒向地面(以最复杂的方式分布于各地,使复杂程度达到最大)那么不同雨量占的面积就应当满足负指数函数型的关系,而这恰恰是我们多次验证过的事实。这个事例说明复杂程度的最大化可以帮助我们反求出对应的分布函数应当是什么样的公式(解析式)。 显然 用复杂程度最大化找到的每个气象要素的理论分布函数如果与事实一致,我们就利用复杂性得到了一个新的大气规律 。类似情况我们经手了 10多个,这使我们想起了熵原理是生产公式的培养基的赞誉。 近年的研究还表明利用最复杂原理(熵最大原理)还可以得到一个 关于大气密度的新公式 ,它是对大气方程组的补充。 从复杂性角度探索大气以后我们的收获不是一个而可以是很多。不同的气象要素的分布函数为什么是这个不是哪个、分布函数的稳定性、大气密度的新公式等等都是最复杂原理在大气中的体现。 如何应用基于复杂性的大气新知识 利用上述知识我们得到了一些关于降水的新公式。把它们编成图表就可以用于天气预告和气候分析中。例如当预告员确定了降水总面积和平均值雨量后我们就给出了利用新公式查算出不同的雨量各占多大的面积的图表。 关于同一时刻的气象要素分布函数的稳定性以及大气密度的新公式都是对全球大气运动的新发现的约束关系。如何把它们用到数值天气预告中是下一步研究的问题。 大气密度方程与原有的方程组联立后求解大气运动也可望使天气预告的质量有新的提高。利用表征复杂性的分布函数和复杂程度研究气候变迁也是个新领域。    
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广义大气密度函数
zhangxw 2007-10-21 17:01
广义大气密度函数 张学文 2007.10.21 乌鲁木齐沙漠气象研究所,中国气象局,乌鲁木齐, 830002 摘要 本文把大气密度函数的定义从几何空间扩大到相空间(如压力温度等),引入了广义大气密度函数概念、讨论了这个函数的计算方法和积分特点、给出了两个简单的广义大气密度函数实例,还讨论了相空间中的大气方程组问题。 关键词 : 大气密度,相空间 全文请见 http://xjqxsc.idm.cn/zhangxw%20web/index.htm 中的一般文章栏目里的对应名称的文章
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大气水文科学的初探
zhangxw 2007-7-19 09:48
大气水文科学的初探 张学文,杨青,杨莲梅 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所,新疆 乌鲁木齐,830002 (发表在水科学进展杂志2004年15卷5期679-682页)   摘要:大气水分的知识联关系着暴雨预告、旱涝防治、保护和改善生态和环境等许多方面。这些知识目前分散在气象学的各个分支中而没有统一的理论框架。从地球的水科学角度看,它也缺少大气水分支。建立大气水分的科学分支将填补这个空白。及时正确地提出这个问题有助于推进一新学科的形成,这对天气预告、人工影响天气、河川利用与管理、陆地水文学等都有重要意义。于是我们提出了建立大气水文学的目标。 关键词:大气水分,大气水文学,新学科   科学不是零乱知识的堆积,它的每门学科都用某种理论框架把很多知识组织为一个系统。这些理论框架搭起了科学的大厦、形成整体优势,从而得到关注和发展。如果一些知识还没有理论框架去整合它们,它们在科学园地就没有地位,也形成不了理论思维的力量。 当零散知识积累到一定程度,而社会生产实践又有对应的需要的时候,就应当及时地提出创立新的科学学科的任务。在大气科学中已经积累了丰富的大气水分的零散知识。把它们组织到一个适当的框架中去就是一种历史要求。对此知识体系已经初步提出了一个称谓 -- 大气水文学 * 。 1.水资源研究和旱涝防治需要大气水分知识 水资源和水循环问题是全球面临的重要问题,已引起科学家和许多国家政府的极大关注 ,在国际地圈生物圈计划( IGBP )的影响下,展开了多方位的水文循环科学问题研究 ,取得了明显的进步。据中国气象报 资料, 90 年代我国每年的气象灾害的损失在 600 到 3000 亿元的水平。在气象灾害中主要是暴雨、干旱灾害。从学术角度看,它们均联系着大气水分的活动状况和我们对这些知识的运用。关于大气水分知识的长进必然促进防治旱涝灾害能力的提高。 对于下午就出现的暴雨,气象台在上午还没有能力预告出来的事例过去存在,今后还会有。我们应当承认,尽管气象台已经用包括卫星、雷达、电脑等最先进的技术工具武装到了牙齿,但是对于大气水分的活动规律的理论认识的欠缺是不能用日益膨胀的原始气象数据的数量或者电脑的速度换代来填补的。没有理论的实践是盲目的实践。气象学已经提供了关于大气(主要是氮和氧)运动的基本规律,但是我们对大气水分的规律的认识还十分不够,而且与社会生产实践的需要相差的还非常远。 针对旱涝防治的需要,政府可以成立防洪或者抗旱指挥部,气象部门为了研究暴雨可以成立暴雨研究所,但是我们需要追问更深一层的为什么,要了解、掌握暴雨的规律就得了解和掌握大气水分的运动变化规律。因此,我们还应当成立大气水分研究所,还应当建立一门专门研究大气水分的学科。 2.地球的水科学的空白区 150年前门德列夫从化学元素周期表的空白位置,成功地预言了新化学元素的存在。 如果为地球的水科学也排一个表或者框图(图 1 ),很容易看到类似的学科空白的存在:已经有了关于地面(含海洋)和地下的水科学学科,但是我们还没有关于大气中的水分的科学学科。 图1地球的水科学框图 Fig. 1 Frame of earths water science 从图 1 框图看,显然应当存在一门大气水文学。 中国百科全书水文科学条目说水文科学是地球科学的组成部分, 。它主要包括海洋水文学学和陆地水文学。海洋水文学以海洋中的水为研究对象,陆地水文学以陆地上的水为研究对象,大气中的水虽然也是水文科学的研究对象,不过,有关这方面的知识还没有形成完全独立的学科(施成熙、华士乾、陈道弘、刘国纬) 。难道这不是施成熙等专家在呼吁建立大气水文科学的研究分支吗?! 刘国纬教授 指出 水分循环是地球上最重要的物质循环之一。它紧密联系着地球水圈、大气圈、岩石圈和生物圈,实现全球水量、能量和地球化学物质的迁移与转换,支配着全球的生命,为人类提供不断再生的淡水资源。水文循环使我们的星球生机勃勃, 大气中的水气成为全球水文循环中最活跃的分量 。这些看法在唤起气象学者和水文学者对 水文循环的大气过程 的注意。确实,我们不能把大气水文知识埋没在强大的大气动力学身影后面。我们需要把大气水分知识组织起来形成独立的知识系统。 有人认为已经有了水文气象学这个词汇,何必提出大气水文学?确实,水文气象学是早就存在的词汇。前苏联一直把水文与气象业务都划归水文气象局管理,中国气象学会也成立了水文气象专业委员会,百科全书上有水文气象学条目。 但是目前人们对水文气象学的理解侧重气象学与陆地水文学的交叉,或者气象学在水文方面的应用。气象学(尽管在国际上是有庞大的研究计划)现在没有建立一个有理论地位的大气水分学科,而水文学领域历来以陆地水文学为主,它对大气水分知识又鞭长莫及。目前,气象学专业和水文学专业的大学生关于大气水分的知识很零碎、不系统,而这些知识对于他们毕业以后的业务应用十分重要。水文气象学这个词汇固然在我们身边回荡了多年,但是我们好像没有领会这里有一个理论空白 关于大气的水文学的空白。 我们没有责怪水文气象学这个词汇不好,也没有主张必须用大气水文学这个词,但是应当承认水科学目前确实缺少大气科学的分支(理论空白),这个分支可以称为大气水文学、大气水科学也可以仍然称为水文气象学。 3.丰富的素材需要组织 气象学目前分为很多学科,几乎每个学科都有一些大气水分知识。地面气象观测提供了降水量、蒸发量、云、大气湿度的知识,高空气象学提供关于大气各层的湿度和水分的输送的知识。雷达气象学提供关于暴雨的短时知识。卫星气象学也提供关于云(水汽)的知识,而天气学和气候学则从不同角度分析和研究这些大气水分观测数据。我们发展了云物理学、降水物理学、还进行了广泛的人工影响云雾的试验。这都说明我们已经就此做了多方位的努力,也确实形成了丰富的资料和知识。应当感谢气象学提供了丰富的原始素材。 但砖瓦不是大厦。我们现在应当利用这些素材,创立对应的理论框架(新模型、新概念、新视角、新规律)。 4.形成理论体系的基本要求 我们认为形成一个科学知识体系应当具有下面七个特征: ( 1 )有较统一的研究对象、领域; ( 2 )有适用于该领域的通用性比较强又比较精确的概念; ( 3 )有研究这些对象的若干仪器、手段和方法; ( 4 )发现了较丰富的客观事实、现象; ( 5 )通过归纳、分析与推理得到了若干符合实际、又不互相矛盾的理论模型(规律); ( 6 )有若干应用技术、事例、一些预言和一些还没有解决的问题; ( 7 )在社会上得到了一定程度的传播(有一定规模的研究者、传授者、刊物、机构等)。 对于大气水文学,其研究的对象包括了看不见的水汽也包括了各种的云、降水。这些研究对象在世界各地的大气中都存在,它有普遍性。 概念(思维工具)建设是大气水文学的重要任务。大气水文学有自己的基本概念,卷云、冰雹等等这些老概念就是大气水文学的通用概念。而降水量、蒸发量、水分循环是比较学术化的概念。随着大气水文学的建立,应当进一步寻找通用性强的基本概念。 大气水文学已经有了很多观测手段,古老的如雨量筒,新的如用 GPS 测大气含水量等都是。对于第 4 项,应当承认我们已经发现了很多客观事实和现象。但是肯定还存在很多重要的事实和现象等待我们去揭露。 第 5 项涉及大气水文学的客观规律(符合客观事实的理论模型)。这既包括已经知道的规律也要努力发现新的规律。关于第 6 项,我们显然已经有了很多应用技术(如暴雨预告技术)和大量的没有解决的问题。对于最后一项,显然在这个学科新立之时,它还没有形成一个学术共同体,也没有专门刊物、学术组织,这一切要逐步形成。 从这个分析看,大气水文学可以独立出来自立门户。只要认识到位又努力工作,估计 10 年就可以形成基本知识框架。 5.大气水文学的定义 关于大气中的水分的知识体系就是大气水文学,具体地讲研究地球大气中水分的存在、运动、变化、作用和应用技术的科学称为大气水文学(由于技术还没有脱离科学而独立,这里把对应的技术问题暂归入科学的名下)。 存在:大气中的水分是如何存在的。如它形成的各种云(特殊形态的固体和液体)、水汽的地理分布、铅直分布等。 运动:大气水分(气体、液体、固体)随大气的运动和相对于大气的运动等。 变化:大气水分的状态变化(气体、液体、固体)、它从大气中的析出(降水)与从外界的补入(蒸发)、水分循环、水分参与的电学或者化学过程等。 作用 :上述水分的存在、运动、变化对大气(能量、辐射、天气系统)、地面(含冰川、河流等)和生态的影响。 利用: 人类预告、影响、改造各地的水分的存在、运动、变化和作用(含人工影响雾、冰雹,降水)的知识和技术。 6.基本框架 下面的内容都应当在大气水文学的基本框架内: (1)水的基本物理化学知识(有相变、潜热大、各种参数计算等); (2) 大气中水分的存在形态与观测方法(气态水、水粒子体系 -- 云、雨、雪花、冰雹, 它们的含水量、观测方法 地面、雷达、气象卫星、观测网特点, 不 同 形态的水分在空间上的分布); (3)大气水分的含量、输送量、辐合量的计算与精度; (4)降水与蒸发的规律性(地理分布、一般规律、降水的时面深规律、降水预告、气候规律、统计规律); (5)湿空气的热力学、温度露点差方程、水分铅直分布背离静力学关系问题、水分与空气的相对运动方程、雷电与云雨; (6)水分循环的参数与函数、大气水分循环方程组、地气体系的水分循环, 大气水分对辐射过程的影响、大气水分对地气体系的能量平衡、生态平衡和环境的作用; (7)降水资源、水汽资源、云水资源; (8)疑难的大气水分变化过程; (9)人工预告、影响大气水分(分布、变化 )的技术、途径、作用和意义。 7.结束语 大气水分有很多特殊性又严重地影响着人类的很多活动。我们也有了很多关于大气水分的零散知识,但是这些知识没有整合为一个理论体系(系统化)。在地球的水科学的知识体系中地下水、地表水的知识已经形成了专门学科,惟独地面以上的水(大气水)的知识没有系统化为一个完整的科学。我们认为这是一个理论空白。建议就此问题组织一些讨论,希望自然科学基金会的项目指南中列出这个研究方向。国家应当为有这方面兴趣,条件又比较成熟的研究人员提供必要的支持。使他们立项开题,并且能有突破。尽快编写出一册供水文、气象专业学生用的大气水文学教材,它应当是整合大气水分知识的最低要求。应当不失时机的组织更多的力量,开展研究,甚至成立对应的研究所。争取在我国首先建立大气水文学。   参考文献 (References): Liu Chang ming,He Xiwu. The Stratagem of the 21 st Chinese Water Problem . Beijing: Science Press, 1996. Qian Zhengying, Zhang Guangdou. Strategic Studies of Water Resource for Sustainable Development in China . Beijing: Chinese Water Resource and Hydropower Press, 2001. . 北京: 中国水利水电出版社, 2001.] Chen J Q, Xia Jun. Facing the challenge: barriers to sustainable water resource development in China . Hydrological Science Journal, 1999, 44(4): 507-516. Xia Jun. The progress and prospective of hydrological science . Science Foundation in China, 2000, 14(5): 293-297. . 中国科学基金, 2000,14(15):293-297.] Xia Jun, Sun Xuetao, Tan Ge. The progress and prospect of water cycle study in western China . Advance in earth sciences, 2003,18(1): 58-67. . 地球科学进展, 2003, 18(1): 58-67.] Meteorological News, 2002-03-21(2) Liu Guowei.Atmospheric Process in Hydrological Cycle . Beijing: Science Press, 1997.4. ,北京,科学出版社,1997,4] * http://kahn.xj.cninfo.net/zhangxw/index.htm (大气水文学栏目)   Discussion about atmospheric hydyology Zhang Xue-wen,Yang Qing,Yang Lian-mei ( Urumqi Institute of Desert Meteorology ,CMA,Urumqi 830002, China ) Abstract: Key words: atmospheric water; atmospheric hydrology; new subject Knowledge of atmospheric water are related to many aspects such as rainstorm forecast, preventing and managing of droughts and floods, protecting and improving of ecology and environment and so on. Now these knowledge are scattered in every branch of meteorology, and there is not theory framework. From the viewpoint of earth water science, branch of atmosphere water is short of. It is necessary that establishing the branch of atmospheric water fill the theory gap. Bring up the question on time could prompt forming of a new subject, it is important to weather forecast, intentional weather modification, remaking river, land hydrology and so forth. :
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