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尾迹微物理学 - 联邦航空管理局
飞机尾迹是飞机在温度约为 −40°C 及以下时在对流层上部排放的产物，是人类对地球气候最明显的影响之一。最初，飞机尾迹的微物理特性与自然卷云不同，但随着时间的推移，飞机尾迹会失去形状并扩散，变得与自然卷云几乎无法区分，不仅在视觉上，而且在微物理特性上也是如此。飞机尾迹是消失还是发展成飞机尾卷云取决于环境相对湿度相对于冰。飞机尾迹将在充满冰的大气中持续存在。在过饱和状态下，冰晶会形成并提取过量的环境水蒸气。但是，线状飞机尾迹向卷云的转变尚不十分清楚，气候模型也没有很好地描述它。凝结尾迹的形成可以用施密特-阿普尔曼准则 (SAC) 1 来描述，这是一个简单的方程，它与大气温度和气压、燃料能量含量、排出的水蒸气量以及飞机的整体推进效率有关。SAC 预测可见凝结尾迹形成条件的可靠性已得到证实。
实现空间监测局部二氧化碳排放
摘要：《联合国气候变化框架公约》要求世界各国报告其二氧化碳 (CO 2 ) 排放量。对这些报告的排放量进行独立核查是推进《巴黎协定》中商定的排放核算和减排措施的基石。在本文中，我们介绍了一种紧凑型星载成像光谱仪的概念和首次性能评估，其空间分辨率为 50 × 50 平方米，可为全球二氧化碳排放的“监测、核查和报告”（MVR）做出贡献。中型发电厂（1-10 MtCO 2 yr −1）的二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放预算的很大一部分，目前其他星载任务尚未针对这些排放量。在本文中，我们表明，所提出的仪器概念能够解决来自此类局部源的排放羽流，这是获得相应的二氧化碳通量估算的第一步。通过辐射传输模拟，包括真实的仪器噪声模型和涵盖各种地球物理情景的全球试验集合，结果表明，在反演柱平均干空气 CO 2 摩尔分数 (XCO 2 ) 时，仪器噪声误差可以达到 1.1 ppm (1 σ)。尽管来自单个光谱窗口的信息量有限，光谱分辨率相对较粗，但大气气溶胶和卷云的散射可以在 XCO 2 反演中得到部分解释，偏差
机器学习以改善ERA中对流层相对湿度的改善5天气模型数据
摘要。对对流层和下层平流层（UTL）中湿度的了解非常特别，因为它对卷云的形成及其气候影响的重要性。但是，当前天气模型中的UTLS水蒸气分布遭受大型不确定性。在这里，我们使用人工神经网络（ANN）开发了一种基于动态的Hu-Intimity校正方法，以改善ECMWF数值天气预测中ICE（RHI）的相对湿度。该模型是通过ECMWF ERA5的时间依赖性热力学和动力学变量进行训练的，以及来自服务机内的湿度测量，用于全球观察系统（IAGOS）。在±2 ERA5在iagos-tripter周围的±2 ERA5压力下的大气变量用于ANN训练。RHI，温度和地球电位对ANN结果的影响最高，而其他动态变量则具有低至中等或高度的重要性。ANN表现出色，UT中预测的RHI的平均绝对误差（MAE）为5.7％，确定的系数（R 2）为0.95，与ERA5 RHI相比，它显着改善（MAE5 RHI（MAE5）（15.8％; R 2 of 0.66）。ANN模型还提高了全套UT/LS和多云UTL的预测技能，并消除了RHI = 100％的峰值。相对于冰光厚度的MeteoSat第二代（MSG）观察到的结果比在没有湿度校正的结果上对大西洋上的关节尾卷心场景进行湿度校正的观察更好。ANN方法可以应用于其他天气模型，以改善湿度预测并支持航空和气候研究应用。
基于二极管激光的光声仪器二十年的空气水蒸气和总水量测量
水蒸气是最重要的大气成分，对地球辐射收支有很大影响。除了水蒸气的直接辐射强迫外，其通过产生云滴的间接效应也在气候中起着至关重要的作用。因此，准确和定期地表征其在大气中的丰度至关重要，特别是在不断变化的气候系统中。在大气的上对流层/下平流层 (UTLS) 区域，水蒸气通过均质或非均质冻结过程驱动纯冰 (卷云) 云的生成，并通过沉积驱动云冰粒子的生长。卷云的辐射效应仍不为人所知；一些研究表明它们会冷却，而另一些研究表明它们会变暖，这取决于云光学厚度和冰粒大小和浓度的表现。在欧洲 CARIBIC 项目 [ 1 , 2 ]（基于仪器容器的定期大气调查的民用飞机）的框架内，自 2005 年以来，我们利用实验室开发的基于光声 (PA) 方法的仪器，在 UTLS 区域（10 至 12 公里高度）的商用飞机上定期测量大气水蒸气和总水（即水蒸气和云水/冰的总和）浓度。机载 PA 水蒸气测量仪（称为 WaSul-Hygro）基于电信型近红外 (NIR) 二极管激光器。此外，为了确保同时测量总水量和水蒸气的要求，WaSul–Hygro 拥有针对低温低压条件优化的双室 PA 装置。这种操作由安装在飞机下方的特殊环境进气系统实现，该系统包含一个侧向进气口和一个前向进气口，用于对水蒸气进行采样