近地雷暴电场与羊八井地面宇宙线关联的模拟研究

雷暴期间地面宇宙线强度变化的研究对理解大气电场加速宇宙线次级带电粒子的物理机理具有重要意义. 分析西藏羊八井ARGO实验中2012年大气电场的数据后发现, 近地雷暴电场的强度可达1000 V/cm甚至更高. 用Monte Carlo方法模拟研究了近地雷暴电场与羊八井地面宇宙线强度的关联. 当雷暴电场强度(取1500 V/cm)大于逃逸电场时, 宇宙线次级粒子中正、负电子的数目呈指数增长, 在大气深度约520 g/cm²处达到极大值, 与Gurevich等提出的相对论电子逃逸雪崩机理和Dwyer理论相符. 当雷暴电场强度小于逃逸电场时, 在所有负电场范围和大于600 V/cm的正电场范围, 总电子数目随电场强度的增大而增加; 当正电场小于400 V/cm时, 总电子数目均出现一定幅度的下降; 在电场为400–600 V/cm范围内, 总电子数目的变化与原初粒子的能量有关, 原初能量小于80 GeV时, 其次级粒子中总电子数目增加, 原初能量在80–120 GeV 范围内时, 总电子数目变化不明显, 原初能量大于120 GeV时, 总电子数目出现下降, 下降幅度约4%. 模拟结果可对羊八井ARGO实验的观测结果给予合理的解释.     

10TeV宇宙线时间变化研究

利用羊八井ASγ二期阵列实验数据,分析研究了10TeV宇宙线时间变化,以10.4σ和9.6σ的显著性发现了10TeV宇宙线流强气象效应修正后的半太阳日和太阳日周期变化,没有发现有恒星日变化.同时发现10TeV宇宙线流强有7天左右周期变化的迹象.     

脉冲电场防治水生生物附着

为探究脉冲电场对防治水生生物附着效果的影响因素,确定有效防治附着生物所需的最低电场条件,搭建了脉冲电场试验平台,通过人工脉冲形成线产生近似方波的脉冲,统计不同条件下大型溞死亡率和形态结构发生的变化,通过函数拟合得到了脉冲电场诱导死亡率与电场强度、总等效处理时间、脉冲注入能量密度之间的函数关系,并以某干渠工程为例介绍了脉冲电场防治大型溞的参数选取原则和平台搭建方法。结果表明,脉冲电场对大型溞的处理效果与电场强度、总等效处理时间和脉冲注入能量密度都呈正相关关系。电场强度介于0.5～1.5 kV/cm之间时,电场强度每增加0.5 kV/cm,诱导死亡率增加35%左右。电场强度高于2.0 kV/cm、总等效处理时间大于900μs或脉冲注入能量密度高于80 J/L时,脉冲电场都可以产生80%以上的诱导死亡率。     

利用羊八井中子监测器研究宇宙线的太阳日周期变化

通过对宇宙线周期变化研究可以得到宇宙线产生和传播区域的重要信息,是宇宙线长期研究的重要热点问题。利用位于西藏羊八井(地磁截止刚度:14.1 GeV) 的中子监测器2006 至2011年的观测数据,研究宇宙线的太阳日周期变化。在对中子监测器观测数据进行气压修正后,通过Lomb-Scargle 傅立叶变换法对修正后的数据进行周期分析,发现宇宙线计数率存在超过地球公转运动Compton-Getting 效应的太阳日周期变化,该周期变化可能是地球公转效应和宇宙线传播物理过程调制效应以及剩余气象效应的叠加。计算分析了1 日周期信号的振幅和初相位随时间的变化,发现1 日周期变化的初相位存在较为明显的年周期变化规律,这可能是地球公转和自转合成运动的结果;1 日周期变化幅度在2010 年后出现增大趋势。这些结果对宇宙线周期变化和各向异性的研究具有重要参考意义。With the study of the cosmic rays' solar diurnal variation we can get the important information about Cosmic Ray's production and propagation. It's important issues of cosmic rays' studies. We analyze the temporal variation of cosmic rays rate observed with the Yangbajing neutron monitor during 2006 to 2011, and nd semidiurnal and diurnal period signals included in the rates of cosmic rays with vertical rigidity equal to 14.1 GV. We have checked the time dependence of the phase and the amplitude of semidiurnal and diurnal anisotropy, and nd that the phase of diurnal signal varies yearly, it could be a synthetic movement of the earth's rotation and revolution. The amplitude before 2010 is obvious smaller than that after 2010. These results are of great reference value for studying the anisotropy and time variation of cosmic rays.     

聚烷基芴电场调制光谱研究

有机发光材料和器件中相关物理机制是一个人们普遍关心的问题, 特别是电场作用下的有机半导体激发态的行为格外引起人们的关注。电场调制发光光谱是研究在电场中元激发的产生和发展的非常有效的方法。文章利用电场调制光致发光(PL)方法研究了聚烷基芴的PL电场猝灭效应,得到聚烷基芴激子离化随电场强度变化的规律和载流子平均跳跃距离。研究还显示PL猝灭因子随激发波长的变化,短波长激发光时猝灭因子大。     

金纳米线与亚波长狭缝结合实现局域场增强研究

为了获得更强的局域场来增强喇曼散射信号或非线性效应,提出了在亚波长金狭缝中放置两列紧邻金纳米线的结构,将两纳米线近场耦合效应和狭缝类法布里-珀罗共振对电场的放大作用结合起来实现纳米线间更强的电磁场.理论分析得出,两纳米线间电场强度在狭缝深度增加时呈现周期性起伏变化,满足类法布里-珀罗共振条件时出现峰值,且纳米线对于发生共振时狭缝深度有调制作用;电场强度在狭缝周期近似等于入射波长附近呈现突变趋势,在纳米线间距增加时呈指数递减.用有限元法对增强机理进行了仿真,结果表明:在纳米线间距为1nm和2nm时,增强效果较好;狭缝周期为600nm、深度为310nm、宽度为100nm、纳米线间距为1nm,在波长650nm时,两金纳米线中心热点处电场增强为200倍,达到109的喇曼增强因子,比单纯的两根金纳米线的热点处增强因子提高了3个数量级.     

蒙特卡罗方法模拟薄膜电致发光器件中碰撞离化的作用

基于经验赝势法得到的能带结构数据，采用分段多项式拟合获得ZnS能带结构的解析表达式 ，建立解析能带模型.使用建立的模型计算得到各能谷的态密度和总的散射速率,并与文献 的计算结果进行了对比，验证该解析能带模型既具有非抛物型多能谷能带模型运算速度快、 使用方便的优势,又具有与采用全导带模型相近的计算精度.进一步利用该模型进行蒙特卡罗 模拟，得到第一导带和第二导带中电子数随电场强度的变化、不同电场中能量分布函数以及 包含与不包含碰撞离化情况下电子能量随时间变化的曲线.讨论在外加电场下，电子在导带 内各个能谷间和 关键词： 蒙特卡罗模拟 解析能带模型 多项式拟合 碰撞离化     

北京地区草地蒸散影响因素分析方法的比较

草地蒸散直接影响近地层大气和下垫面间的能量和水分交换,从而影响大气边界层结构和气候。因此利用涡度相关技术测量北京市郊草地蒸散及气象因素数值,并利用相关分析、灰关联、BP神经网络方法定量地分析气象因素对蒸散的影响。分析结果表明,正确率由高到低依次为BP神经网络法、相关分析法、灰关联法;各因素对其影响权重由大至小排序为:太阳辐射、气温、大气相对湿度、水平风速、垂直风速;在植被生长季节,蒸散速率随有效光辐射、气温、水平风速、垂直风速的增加,大气相对湿度的下降而升高。     

电场作用下银纳米流体的可调谐双折射行为

用微乳液法制备了一种银纳米流体,并研究了该流体在电场作用下的光学行为。He-Ne激光束(λ=632.8 nm)垂直于电场方向,以5°入射角通过银纳米流体,当施加电场时出现明显的双折射。在相同的电场作用下o光和e光折射率随着体积比的增加而增加;同一体积比的银纳米流体的折射率随着电场的增大而变小;电场强度为0 kV·mm~(-1)时并没有出现双折射现象。实验结果表明:无论是在相同电场时折射率随体积比的变化量,还是在相同体积比时折射率随电场强度的变化量,e光总是大于o光。     

正压大气环流中的曲面周期波和孤波

大尺度正压大气环流的波动特征对理解气候变化具有重要的意义,而非线性浅水波方程组是描述大尺度正压大气环流的原始控制方程.本文对线性方程的复变函数解,通过二次适当的移植,求得浅水波方程组的发展方程的扰动位势的实变函数解,该实变函数解析解由基流项和波动项两部分组成.其中基流由波数、波速、β效应、变形半径和时间的任意函数共同决定;波动项与β效应有关.分析表明,在大尺度正压大气环流中扰动位势存在曲面的周期波和孤波的现象,周期波与孤波相互调制而呈现不稳定性;当多个周期孤波同时出现时,则彼此独立传播;扰动位势波动项中的时间任意函数对曲面周期孤波的波幅有调制作用,可控制波的产生、发展和消失.所得结果对研究大气波动现象和气候变化具有一定的理论参考价值.     

宇宙线对地球气候的影响

对宇宙线影响地球气候的一些观测结果和物理机制的研究进行了总结和概述,主要讨论了宇宙线对大气中化学反应、云形成过程等的影响,并给出了羊八井宇宙线观测站对宇宙线流强和大气参量日变化的初步观测结果．     

ARGO-YBJ实验“Scaler模式”计数的气象效应

对中意合作西藏ARGO\|YBJ实验“Scaler模式”下次级宇宙线计数的气象效应进行了讨论, 计算了计数率与大气压强、 室外温度、 大气电场及实验大厅内温度、 湿度等5个气象参量的偏相关系数。结果表明, 大气压强与次级宇宙线计数有很强的负相关, 与室外温度也有一定的负相关, 而实验大厅顶部的大气电场与实验记录的次级宇宙线计数基本没有关联。 另外, 实验大厅内温度也是影响次级宇宙线地面测量的一个重要因素, 实验大厅内的湿度也有一定影响。 随着符合多重数的增加, 实验大厅内温度和湿度的影响变得不再重要。 另外, 对次级宇宙线计数率进行了多参量的气象效应修正。 结果表明, 这种修正是可靠的, 为进一步利用ARGO\|YBJ实验“Scaler模式”下的实验数据进行各种物理分析打下了基础。     

雷暴电场对宇宙射线次级粒子μ 子的影响研究

西藏羊八井宇宙射线观测站的中子监测器主要探测宇宙射线次级粒子中能量在500 MeV—20 GeV的核子成分和少量的负μ子成分. 本文分析了2008—2010年观测站附近发生的62次雷暴期间中子监测器和大气平均电场仪的同步观测资料, 发现27次雷暴期间中子监测器计数率发生明显变化, 显著性S>5σ, 其中13次变化显著, 显著性S>10σ . 显著性S>10σ的13次个例信号变化百分比与地面电场场强幅值之间存在大体一致的变化趋势, 而显著性在5σ <S<10σ之间的14次个例信号变化百分比与地面电场场强幅值之间不存在相似的变化趋势. 较强雷暴当顶时中子监测器计数率变化一般不明显, 而中子监测器计数率变化明显的个例则多发生于雷暴云不当顶, 但探测器仍处于雷暴云下部正电荷层的控制范围之内时, 或者当顶雷暴处于形成或消散阶段. Dorman等把雷暴期间中子监测器计数率的变化归因于雷暴云内电场对宇宙射线次级粒子μ子的作用, 并建立了雷暴期间中子监测器计数率变化与雷暴地面电场相关联的理论. 本文分析发现雷暴期间羊八井中子监测器计数率变化与地面电场场强之间相关性较小或者没有相关性, 不支持Dorman的理论.     

羊八井ARGO实验RPC模拟读出

羊八井ARGO实验正处于探测器安装及试运行阶段,整个阵列由1848个工作于流光模式的单层RPC探测器构成.依靠RPC读出条的数字读出只能测量小簇射事例的次级粒子数目,为了实现逐事例区分“膝区”原初宇宙线的成分及其能谱研究,对探测器增加了模拟读出,以实现对EAS芯区高达10⁴/m2的次级粒子数密度的精确测量.本文对RPC探测器性能及大动态范围模拟读出板的信号和性能做了初步的分析和研究     

Review of Geostationary Interferometric Infrared Sounder

To measure the global atmospheric three-dimensional distribution and change of temperature and humidity is one of the key areas in atmospheric remote sensing detection; it is also a new research and development direction in the field of meteorological satellite application. As a main element of China second generation of geostationary meteorological satellite Fengyun 4(FY-4), which was launched on Dec. 11, 2016, the Geostationary Interferometric Infrared Sounder(GIIRS) is the first interferometric infrared sounder working on the international geostationary orbit. It is used for vertical atmospheric sounding and gains atmospheric temperature, humidity, and disturbances. The combination of Fourier transform spectrometer technology and infrared detectors makes GIIRS have high spectral resolution and large coverage over spatial areas. With this kind of instrument, meteorological satellites can improve the capabilities for severe weather event monitoring and numerical weather prediction. Here a concise review of the GIIRS development project, including its history, missions and functions,technical design, key technologies, system integration, calibration and in-orbit operation status, etc., is presented.     

上甸子区域大气本底站NO2柱浓度光谱反演及其变化特征

为了探究京津冀本底浓度地区NO₂这一重要空气污染物的变化特征,采用多轴差分吸收光谱技术（MAX-DOAS）在上甸子区域大气本底站开展了太阳散射光谱观测以及NO₂柱浓度反演研究。在NO₂的405～430nm特征谱段进行了定量光谱解析,并通过几何近似法计算了2009年7～9月NO₂对流层垂直柱浓度（VCD_trop）。观测期间NO₂ VCD_trop平均值和最大值分别为5.43×1015和7.15×1016 molec·cm-2。NO₂ VCD_trop日均值浓度水平较低,但总体上有上升趋势。NO₂ VCD_trop变化过程与风速风向关系密切：西南风时风速越小NO₂ VCD_trop越低,东北风对NO₂ VCD_trop有扩散稀释作用。NO₂ VCD_trop日变化形态总体上呈现为中午时段低、早晚较高的特征,并且傍晚峰值比早间峰值略高。上甸子站NO₂ VCD_trop浓度水平和日变化幅度相比北京城区同期观测结果明显偏小。NO₂ VCD_trop变化特征与河北香河和固城等污染相对较轻站点观测到的变化特征相一致。总之,MAX-DOAS能够有效监测区域本底大气的NO₂ VCD_trop,其变化特征与工业和交通排放、大气光化学过程、大气传输等复杂因素有关,还需积累更多数据和深入研究。     

Effect of orographic features on global atmospheric electrical parameters over 160 different places of United States

Global atmospheric electrical parameters like atmospheric conductivity, air-earth current density, electric field, and atmospheric potential have been estimated over different places of United States (US) assuming fair weather conditions. Results show that atmospheric electrical conductivity and current density increase with height from sea level, while electric field remains constant at all altitudes. The atmospheric potential, on the other hand, decreases in US orography. New best fit regression lines between the atmospheric electrical parameters and height from sea level have been examined for US orography in both clean and clear atmosphere.     

Gamma-ray emission from thunderstorm discharges

Fine features of gamma-ray radiation registered during a thunderstorm at Tien-Shan Mountain Cosmic Ray Station are presented. Long duration (100-600 ms) gamma-ray bursts are found. They are for the first time identified with atmospheric discharges (lighting). Gamma-ray emission lasts all the time of the discharge and is extremely non-uniform consisting of numerous flashes. Its peak intensity in the flashes exceeds the gamma-ray background up to two orders of magnitude. Exclusively strong altitude dependence of gamma radiation is found. The observation of gamma radiation at the height 4-8 km could serve as a new important method of atmospheric discharge processes investigation.     

Influence of thunderstorm atmospheric conditions on the properties of ball lightning

Rank-correlation methods are used to investigate the influence of thunderstorm atmospheric conditions on the lifetime (observation time) and diameter of ball lightning on the basis of an analysis of observations from the Stakhanov-Cole-Bychkov ball lightning PC database. For the analysis ball lightning events are ranked by diameter, the weather conditions are ranked in relation to humidity, which correlates with the charge state of the atmosphere, and thunderstorm conditions are ranked in relation to the electric field of the atmospheric ground layer. A statistical analysis shows that the lifetime and diameter of ball lightning decrease under conditions of increasing humidity and increasing electric field. The plausibility of this result from the standpoint of various existing ball lightning models is discussed. Zh. Tekh. Fiz. 67, 117–122 (April 1997)     

An intracloud discharge caused by extensive atmospheric shower

The observational evidence of RB-EAS discharge in a thunderstorm atmosphere is presented. After RB-EAS discharge we name a discharge of a special type developing due to the runaway breakdown (RB) mechanism while an extensive atmosphere shower (EAS) passes through a thundercloud electric field. The observations were fulfilled at the Tien-Shan Mountain Cosmic Ray Station. The widely spread system of oscillation detectors, the special EAS trigger array and the HF radio interferometer were used for measurements.