DB21∕T 2484-2015 地面大气冰核观测技术规范

ICS07.060A47DB21辽宁省地方标准DB21/T2484—2015地面大气冰核观测技术规范Technicalspecificationsforsurfaceobservationofatmosphericicenuclei2015-06-26发布2015-08-26实施辽宁省质量技术监督局发布DB21/T2484—2015I目次前言.................................................................................II1范围...............................................................................12术语和定义.........................................................................13观测条件...........................................................................23.1观测场地.......................................................................23.2室内工作平台...................................................................23.2.1环境条件...................................................................23.2.2工作平台...................................................................33.3观测仪器.......................................................................33.3.1便携式混合云室.............................................................33.3.2静力扩散云室...............................................................34技术方法...........................................................................44.1混合云室法.....................................................................44.1.1测前准备...................................................................44.1.2观测规程...................................................................44.2滤膜-静力扩散云室法............................................................44.2.1大气采样...................................................................54.2.2冰核检测前的准备...........................................................54.2.3冰核检测（扩散云室操作）规程...............................................54.2.4注意事项...................................................................65观测记录与数据整理.................................................................6附录A（资料性附录）大气冰核........................................................7附录B（资料性附录）仪器基本结构及工作原理..........................................8附录C（资料性附录）有关湿度参量的查算与计算公式...................................11附录D（资料性附录）观测记录表与数据处理...........................................13DB21/T2484—2015II前言本标准依据GB/T1.1-2009的编写规则起草。本标准由辽宁省气象局提出并归口。本标准起草单位：中国气象局沈阳大气环境研究所本标准主要起草人：周德平、王扬锋、洪也、刘宁微、张云海、李丽光DB21/T2484—20151地面大气冰核观测技术规范1范围本部分规定了用便携式混合云室法和滤膜-静力扩散云室法进行大气冰核观测的技术规范。本规范可应用于有开展人工影响天气作业需要进行大气冰核观测的地区，尤其是针对冷云和混合云作业的我国北方地区。本规范不适于机载和车载的冰核观测。2术语和定义2.1冰晶icecrystal水汽或过冷水滴在冰核上凝冻增长而形成的固态水成物。2.2冰核icenucleus能够在大气和云雾中产生冰晶的悬浮微物。冰核是冻结核和凝华核的统称（详见附录A.1）。冰核浓度的单位是“个每升”（个/升或L-1）。2.3凝华核depositionnucleus可使水汽直接转化成冰晶而沉积在其表面上的悬浮微粒。2.4冻结核freezingnucleus在冷云中过冷水滴能在其上撞冻而形成冰晶的悬浮微粒。根据不同的成冰模式（详见附录A.1），冻结核又分为凝冻（或吸附）核、浸润核和接触核三种。2.5混合云室法mixingcloudchambermethod混合云室法，是先在冷云室中加入空气样本，在云室中空气被冷却并建立热平衡后，通入水汽制造过冷雾，使冰核核化成冰晶。冰晶可落到置于云室底部放有糖溶液的浅盘中，待长大至可目测计数的尺度后，对冰晶的数目读数从而得知冰核的数目。混合云室法观测大气冰核的过程更接近于自然云中的冰晶形成过程，观测到的基本是所有冻结核与凝华核的总和。2.6滤膜-冷云室法filters-coldchambermethodDB21/T2484—20152滤膜-冷云室法，也称滤膜法，是用抽气泵将样本空气通过滤膜进行过滤，含有冰核的大气气溶胶粒子被滞留在滤膜上，然后将采样后的滤膜送入冷云室中进行活化显示处理，从而得知冰核的数目。当冷云室为静力扩散云室时，滤膜法检测出的主要是凝华核和凝结冻结核。2.7冰核活化icenucleiactivation在一定的温度和湿度条件下，冰核与水汽或过冷水滴结合而形成冰晶的过程。2.8滤膜的微孔填充volumefillingofmembranemicropores用一种物质从采样滤膜的非采样面缓慢渗入，并能将抽气采样时嵌入滤膜孔隙中的那一部分粒子“托举”到采样膜表面，以便更有效地检测到滤膜上的冰核粒子的方法，称其为滤膜的微孔填充（也称其为“托粒”处理）。2.9冷媒refrigerant冷媒是在冷冻空调系统中，用于传递热能，产生冷冻效果之工作流体。3观测条件3.1观测场地大气冰核的近地面观测，场地应选择在地势平坦、附近无高大建筑物和高大树木等物体遮挡的地方。除有特殊研究内容的项目要求外，本底大气冰核的观测场地应远离工业区、建筑工地或居民聚集区，并避免局地污染源（包括沙尘源）的直接影响。观测点应具备稳定的交流电源（220V，50Hz）。使用混合云室法观测大气冰核时，应在观测场建有面积不小于1.2m×1.2m的水平地面观测平台，用以放置观测仪器。在气象观测站，可利用地面气象观测场作为大气冰核观测场地。大气采样设备与其他仪器和围栏的距离，应符合《地面气象观测规范》的要求。3.2室内工作平台3.2.1环境条件大气冰核观测实验室的基本要求：a)面积不小于25m2，墙面和地面光洁，不起尘；b)具备稳定的交流电源（220V，50Hz），配备功率不小于1500W的稳压电源；c)安装空调设备，室内温度应在10℃～30℃范围内可调节；d)湿度范围：80%。3.2.2工作平台大气冰核观测实验室按下列要求配备必需的工作设施：a)专用工作台。用于采样滤膜更换、“托粒”处理及糖液配置等。高度0.7m～0.9m、面积不小于0.6m×1.2m，台面应具有耐腐蚀性，铺厚度为0.1cm以上塑料板或橡皮板，安置应稳固、水平，须避开气流直吹影响。距工作台0.5m的范围内须有固定的电源插座；DB21/T2484—20153b)专用贮藏柜，用于存放滤膜样品、化学试剂和仪器备件等；c)专用工作服（白大褂），一次性工作手套（防尘污染）。3.3观测仪器3.3.1便携式混合云室便携式混合云室（又名冰核计数器IceNucleiCounter），其主要技术指标如下：表1便携式混合冷云室的主要技术指标a指标b参数C云室体积（L）D3～6e冰核浓度值测量范围（-20℃时）（L-1）f0.2～50.0g温度测量范围h-30℃～0℃i温度测量精度j±0.1℃k自动温度补偿功能及温度范围l有，-30℃～0℃m工作环境n-15℃～15℃，湿度85%o电源p220V±22V，50Hz±1Hz注：其构造参见附录B.1的5L便携式混合云室。3.3.2静力扩散云室静力扩散云室的主要技术指标如下：表2静力扩散云室的主要技术指标q指标r参数s冰核浓度值测量范围（-20℃时）（L-1）t0～2000u湿度测量范围v95%～125%w湿度测量精度x±0.1%y温度测量范围z-30℃～0℃aa温度测量精度bb±0.01℃cc自动温度补偿功能及温度范围dd有，-30℃～0℃ee工作环境ff-15℃～15℃，湿度85%gg电源hh220V±22V，50Hz±1Hz注：其构造及测量原理参见附录B.2的静力扩散云室。4技术方法4.1混合云室法混合云室法所用的采样观测仪器是便携式混合云室，主要由冷云室和置于云室底部的一个装满糖液的糖盘构成。其详细结构参见附录B.1。4.1.1测前准备DB21/T2484—20154a)糖液的配制：糖液是质量比为1:1的红糖与水的混合溶液。糖液的配制应在每次观测前一天进行。在配制糖液过程中，应严格控制红糖与水的质量，用精度为0.1克的天平称重。配制过程中可用酒精炉或电磁炉加热并用玻璃搅拌棒搅拌，须使红糖完全溶解在水中。配制好的糖液需自然冷却后，方可装入干净（用去离子水彻底清洗后）的容器内。b)仪器的安置：在将仪器推(抬）至观测场地的过程中，应尽量保持仪器直立，倾斜角度不能大于10°。放置到观测平台上以后，需注意调节仪器的四脚至仪器处于完全水平的状态。c)注入防冻液：云室内外壁之间的冷媒槽要基本注满；融霜液槽中的防冻液保持9成满；糖盘托盘热容槽中的防冻液高度要达到与糖盘底面既充分接触，又不能溢出的程度。d)其它准备事项：供雾器的水槽中须注入适量蒸馏去离子水，不能用自来水或矿泉水；为防止结霜，须在云室内壁涂上甘油或防冻液；可上下提拉糖盘底座升降手柄，以确认其升降顺利。4.1.2观测规程a)仪器的预冷：需在采样前数小时将电源打开，在打开“制冷”开关时，面板上的制冷开关灯亮，此时必须将糖盘拉至云室顶部，然后再将温度探针缓缓插入云室中心位置。然后，在向糖盘内注入配制好的糖液时，若糖液中有气泡，需用干净的玻璃棒将气泡全部清除。b)当便携式混合云室的面板上温度显示在-25℃以下时，即可以开始冰核采样观测。c)观测时需先将温度探针拔出，然后再放下糖盘，抽取空气气样。此时须将控制糖盘的提