1、大气物理与大气环境探测大气物理与大气环境探测 主讲：王巍巍主讲：王巍巍 严家德严家德 Email：实习一云凝结核探测与资料处理1上课班级上课班级:大物大物08(1)班班;大物大物08(2)班班-上机上机1班班 人影人影08(1)班班;大环大环08(1)班班-上机上机2班班理论课教室理论课教室 ：明北：明北615实验课上课地点：气象楼实验课上课地点：气象楼1210、1225或室外或室外实习一云凝结核探测与资料处理21、课程安排、课程安排:云凝结核探测与资料处理云凝结核探测与资料处理污染气体的监测方法及资料分析污染气体的监测方法及资料分析照相测烟云扩散方法照相测烟云扩散方法双经纬仪测定气球的空间坐
2、标双经纬仪测定气球的空间坐标 实习一云凝结核探测与资料处理3上上机机周周星星期期节节次次地点地点内容内容3五五34实验大楼实验大楼2号楼号楼N410 云凝结核云凝结核6N301污染气体污染气体10N201照相测烟云照相测烟云11N20115N201双经纬仪双经纬仪16N2012、上机安排、上机安排大物大物08(1)班班;大物大物08(2)班班-上机上机1班班实习一云凝结核探测与资料处理4注：注：记得带鞋套记得带鞋套上上机机周周星星期期节节次次地点地点内容内容3五五34实验大楼实验大楼2号楼号楼N406 云凝结核云凝结核6N305污染气体污染气体10N206照相测烟云照相测烟云11N20615N
3、206双经纬仪双经纬仪16N206人影人影08(1)班班;大环大环08(1)班班-上机上机2班班实习一云凝结核探测与资料处理53、实习要求：、实习要求：遵守纪律，爱惜仪器，实验结束后整理遵守纪律，爱惜仪器，实验结束后整理仪器，按时交实验报告仪器，按时交实验报告成绩成绩 以平时的动手能力和实验报告成绩作参考给以平时的动手能力和实验报告成绩作参考给出期末成绩出期末成绩 实习一云凝结核探测与资料处理64、本门课程涉及到的其他课程及课本：、本门课程涉及到的其他课程及课本：云降水物理学云降水物理学大气探测学大气探测学 现代气象探测现代气象探测污染气象学污染气象学大气化学大气化学实习一云凝结核探测与资料处
4、理75、所用软件、所用软件Excel、Fortran（或（或C）、）、Matlab、Adobe Photoshop 等等实习一云凝结核探测与资料处理8实验一：云凝结核探测与资料处理实验一：云凝结核探测与资料处理一、实习目的：一、实习目的：1）学会使用云凝结核计数器、掌握学会使用云凝结核计数器、掌握 仪器工作原理；仪器工作原理；2）掌握数据分析方法掌握数据分析方法 实习一云凝结核探测与资料处理9补充知识：补充知识：大气中的水汽能在其上凝结而成小水滴大气中的水汽能在其上凝结而成小水滴的悬浮微粒，通常称凝结核的悬浮微粒，通常称凝结核 大气凝结核由固态物质、溶液滴或两者的大气凝结核由固态物质、溶液滴或
5、两者的混混合物组成，其化学成分很复杂，最常见的是合物组成，其化学成分很复杂，最常见的是氯、氮、碳、镁、钠、钙等化合物。氯、氮、碳、镁、钠、钙等化合物。云凝结核浓度云凝结核浓度 水汽能在其上凝结成云滴或水汽能在其上凝结成云滴或雾雾滴的微粒称为云（雾）凝结核滴的微粒称为云（雾）凝结核 实习一云凝结核探测与资料处理10空气相对湿度未达空气相对湿度未达100%为未饱和，达为未饱和，达100%为饱和，超过为饱和，超过100%为过饱和，超过为过饱和，超过 100%的部分称过饱和度。的部分称过饱和度。云凝结核的浓度与水汽过饱和度有云凝结核的浓度与水汽过饱和度有密切的关系，水汽过饱和度越大，云凝结密切的关系，
6、水汽过饱和度越大，云凝结核的浓度也越大核的浓度也越大实习一云凝结核探测与资料处理11二、云凝结核计数器简介二、云凝结核计数器简介仪器结构工作原理软件介绍实习一云凝结核探测与资料处理12仪器结构仪器结构外观外观净重：净重：170磅（磅（63.5公斤）公斤）55cm*60cm*100cm实习一云凝结核探测与资料处理13内置操作系统内置操作系统 供水供水瓶瓶抽水瓶抽水瓶OPC进气管进气管仪器结构仪器结构 云室云室加湿器加湿器流量调流量调节阀节阀实习一云凝结核探测与资料处理14实习一云凝结核探测与资料处理1528V电源线电源线接口接口开关开关进气口进气口排气口排气口VIDEOTOUCH SCREEND
7、ATA OUTLCD POWERkeyboardusbethernetmouse实习一云凝结核探测与资料处理16连续气流、连续气流、热梯度、可设单一过饱和度、自动云室加湿热梯度、可设单一过饱和度、自动云室加湿、粒子分为、粒子分为20档（档（0.75-10um）过饱和度过饱和度ss范围范围0.1%到到1%样本流：样本流：50volume cc/min鞘流：鞘流：450volume cc/min内置操作系统内置操作系统 实习一云凝结核探测与资料处理17CCN主主要要结结构构示示意意图图云云室室50 cc/min450 cc/min实习一云凝结核探测与资料处理18 云室内壁维持一定量的水流以保持湿云
8、室内壁维持一定量的水流以保持湿润。由于从云室内壁向云室内部的水汽扩润。由于从云室内壁向云室内部的水汽扩散比热扩散快，因而在云室的垂直中心线散比热扩散快，因而在云室的垂直中心线区域达到最大的过饱和度。区域达到最大的过饱和度。环境空气进入仪器后被分为采样气环境空气进入仪器后被分为采样气流和鞘流两部分。经过过滤和加湿、没有流和鞘流两部分。经过过滤和加湿、没有气溶胶粒子的鞘流环绕在采样气流周围进气溶胶粒子的鞘流环绕在采样气流周围进入云室，可以把采样粒子限制在云室垂直入云室，可以把采样粒子限制在云室垂直中心线区域。采样粒子在设定的过饱和度中心线区域。采样粒子在设定的过饱和度下活化增长。下活化增长。活化后
9、的粒子进入云室下面的光学粒活化后的粒子进入云室下面的光学粒子计数器子计数器(OPC)，OPC内照射激光的波长内照射激光的波长为为660 nm，通过粒子侧向散射计算得到活，通过粒子侧向散射计算得到活化的化的CCN粒子尺度和个数。粒子尺度和个数。工作原理工作原理实习一云凝结核探测与资料处理19软件介绍软件介绍实习一云凝结核探测与资料处理20Supersaturation Settings Tab(SS)过饱和度设置界面过饱和度设置界面实习一云凝结核探测与资料处理21Temperature Tab(Temps)实习一云凝结核探测与资料处理22Flows Tab(Flows)实习一云凝结核探测与资料处
10、理23Optical Particle Counter Tab(OPC)The normal operating range for this voltage is 0.25-0.30 volts 实习一云凝结核探测与资料处理24Alarm Monitor(Monitor)实习一云凝结核探测与资料处理25Chart Properties(Chart)实习一云凝结核探测与资料处理26Program Control Tab实习一云凝结核探测与资料处理27仪器操作仪器操作开机：连接电源、打开开关开机：连接电源、打开开关关机：关机：progshutdown,关操作系统关操作系统实习一云凝结核探测与资料
11、处理28三、数据分析方法及要求三、数据分析方法及要求FileFile:c:CCN dataCCN data 4.csvc:CCN dataCCN data 4.csvDate Date 07/25/0807/25/08TimeTime21:46:1421:46:14 TimeTime Current Current SSSS Temps Temps StabilizedStabilized Delta TDelta T T1 SetT1 Set.CCNCCN Number Number ConcConc21:46:1421:46:140.50.50 08.58.529.1329.13.2212
12、.652212.6521:46:1521:46:150.50.50 08.58.529.1329.13.2176.52176.521:46:1621:46:160.50.50 08.58.529.1329.13.2067.052067.0521:46:1721:46:170.50.50 08.58.529.1329.13.2094.422094.4221:46:1821:46:180.50.50 08.58.529.1329.13.2156.322156.3221:46:1921:46:190.50.50 08.58.529.1329.13.2060.062060.06实习一云凝结核探测与资料
13、处理29数据分析方法及要求数据分析方法及要求1）画出不同过饱和度下，）画出不同过饱和度下，ccn浓度一天的变化浓度一天的变化 实习一云凝结核探测与资料处理302）画出同一过饱和度下，）画出同一过饱和度下，ccn浓度一天的变化浓度一天的变化约半小时做平均约半小时做平均例：例：实习一云凝结核探测与资料处理313）根据天气实况分析）根据天气实况分析CCN浓度的变化浓度的变化天气实况：天气实况：温、压、湿、风每小时观测数据温、压、湿、风每小时观测数据 人工观测记录人工观测记录实习一云凝结核探测与资料处理32四、讨论题四、讨论题1、CCN仪器测量范围是多少，如何分档的？仪器测量范围是多少，如何分档的？2
14、、讨论天气状况不同时对、讨论天气状况不同时对CCN浓度的影响浓度的影响实习一云凝结核探测与资料处理33下次课实习地点：气象楼下次课实习地点：气象楼1210时间时间 10：00 -10：30大物大物08(1)班班 10：30 -11：00大物大物08(2)班班 11：00 -11：30人影人影08(1)班班 11：30 -12：00大环大环08(1)班班实习一云凝结核探测与资料处理34 实习报实习报告告一、一、实习目的实习目的二、实习内容二、实习内容三、仪器原理三、仪器原理四、数据画图及结果分析四、数据画图及结果分析五、总结五、总结实习一云凝结核探测与资料处理35石立新，段英，华北地区云凝结核的
15、观测研究石立新，段英，华北地区云凝结核的观测研究J气象学报气象学报,2004,(05)青岛沿海地区夏季云凝结核浓度观测及分析青岛沿海地区夏季云凝结核浓度观测及分析,何绍钦何绍钦 ,南京气象学南京气象学院学报院学报1987年年04期期 黄河上游云凝结核观测研究黄河上游云凝结核观测研究 ,黄庚黄庚 李淑日李淑日 等，等，气象气象，2002 28(10)陈万奎陈万奎.严采蘩严采蘩 乌鲁木齐冬季地面云凝结核观测结果乌鲁木齐冬季地面云凝结核观测结果 1990(4)云物理学云物理学，B.J.梅森梅森云物理简明教程云物理简明教程，Rogers著，周文贤、章澄昌译著，周文贤、章澄昌译 云物理学基础云物理学基础 ，北大地球物理系大气物理教研室云物理北大地球物理系大气物理教研室云物理学组学组 云雾降水物理基础云雾降水物理基础 顾震潮顾震潮 微观云物理学微观云物理学 王鹏飞、李子华。王鹏飞、李子华。参考文献参考文献实习一云凝结核探测与资料处理36
