乌鲁木齐重污染日的天气分型和边界层结构特征研究

利用2004年1月-2009年4月高空、地面气象观测资料和逐日空气污染指数,对乌鲁木齐空气污染≥Ⅳ级的重污染日持续时间特征、500hPa高空环流形势、地面气压场及相应的边界层结构特征进行了统计分析。结果表明,乌鲁木齐重污染过程发生1天和持续2,3和4天的比例分别是32.2%,23.3%,18.5%和11.0%;发生重污染时500hPa以纬向环流型居多,占重污染总日数的84.2%,经向环流型为15.8%。从地面气压场来看,高压后部型出现重污染的频率最高,达86.3%;高压底部型次之,为9.6%;高压前部型和南高北低型出现重污染的几率较小。乌鲁木齐冬季Ⅲ级污染日对应的温度、湿度及风等要素廓线的垂直结构与冬季平均状况几乎一致,而重污染出现时,边界层逆温较强、风速较低且低空伴随有较厚的偏东风或东南风气流;重污染日和雾的关系密切,伴随有雾或轻雾的频率高达81.3%;前一日20:00(北京时)上干下湿并伴有逆温的边界层结构极易导致空气质量恶化。     

影响武汉市空气污染的地面环流形势及其与污染物浓度的关系

利用Lamb-Jenkinson客观环流分型法,分析2004—2013年影响武汉地区的主要地面环流型及其特点,并探讨环流型与污染物浓度之间的关系。结果表明,影响武汉地区的主要地面环流型有反气旋型(A)、气旋型(C)、偏东风型(E)、高压系统控制的偏东风型(AE)、偏东北风型(NE)及东南风型(SE)。秋、冬季以A、AE、E型为主,春季A、C、E型出现频率最高,夏季则C、E型出现次数最多。空气污染日出现的主要地面环流型有A、AE、E、SE、C及NE型,影响各季节出现污染的主要环流型不同,其中C型主要出现在春、夏季,表现为被弱低压控制;而中度及以上污染日的地面环流型主要为A、SE、E及AE型,受高压系统或偏东风影响时,高浓度污染较易出现。环流型对各种污染物浓度的影响程度存在差异。     

哈尔滨春季一次罕见重度霾天气成因分析

利用气象、环境、卫星遥感火点监测等资料，从环流形势、气象要素、污染物和污染传输特征等方面对哈尔滨2018年4月4日夜间至5日白天罕见重度霾天气成因进行分析。结果表明，此次重度霾天气首要污染物为PM2.5，污染最重时PM2.5浓度高达507μg?m-3，秸秆焚烧是污染物的主要来源，既有本地源又有外地源，利用HYSPLIT模型模拟出这次重度霾天气污染传输特征。重度霾时段，近地面风速小，为1.5m·s-1左右，最小为0.1m·s-1，风向呈弱气旋性辐合、湿度增大有利于形成霾。低层存在较强的贴地逆温，逆温层顶高度约为100m,逆温强度约为1.5℃/100m，不利于污染物在垂直方向上扩散。地面均压场和高空弱高压脊、暖锋锋区和暖平流为这次重度霾天气提供了有利的大气环流背景条件。     

北京地区重空气污染天气分型及个例分析

利用2008年1月至2014年12月北京地区高空和地面气象观测资料及逐日大气成分监测数据,对北京地区空气质量≥5级重空气污染的持续时间、500 hPa高空环流形势、地面气压场及相应的边界层结构特征进行了统计分析。结果表明:2008年1月至2014年12月北京地区发生重空气污染时500 hPa以纬向环流为主,占重空气污染总日数的58.4%。从地面气压场来看,低压辐合区型重空气污染出现频率最高,为38.3%;其次为高压后部型重空气污染,出现频率为18.8%。北京地区出现重空气污染天气时500 hPa多为纬向环流,850 hPa为偏南暖平流,地面气压场为低压辐合区、高压后部、高压底部、弱气压场、高压前部、低压倒槽、弱高压、鞍型场及华北地形槽时均可出现重空气污染天气过程。配合以上天气形势,重空气污染天气出现时,边界层长时间存在逆温、低层风速较小且湿度大,并根据重污染天气特征建立了北京地区重空气污染概念模型。     

2003年10月至11月初南宁市空气轻微污染成因分析

2003年10月下旬至11月初,南宁市出现了持续数日的间歇性空气轻微污染过程,本文从大气环流形势、天气条件、贴地层逆温等方面对南宁市这次间歇性空气轻微污染过程的成因进行了分析,得出了造成这次南宁市空气轻微污染过程的一些初步结果。造成南宁市这次空气间歇性轻微污染的主要原因,是南宁市的高空为西北或偏西气流影响,地面受冷高压或高压脊控制,天气以晴天为主,地面风速小,湿度低,且持续出现贴地层逆温、轻雾和霾,大气层结非常稳定,不利于污染物的扩散,使空气中的可吸入颗粒物浓度不断增加,导致南宁市的空气间歇性轻微污染,其中大气环流和贴地层逆温的影响最为重要。     

2012—2014年常州市大气重污染日的气象条件分析

利用常州市环境监测中心的大气污染监测资料、常州市气象局的常规气象观测资料及NCEP/NCAR再分析资料等分析了2012—2014年常州市的大气污染情况,将大气重污染日的地面形势场进行了分型,并重点分析了污染程度极为严重的2013年1月的气象条件,得到以下结论：1)近3年常州市共计出现大气重污染日54天,冬季为重污染日数最多的季节,首要污染物主要是PM2.5。2)可将重污染日的地面形势场归纳为均压场型、高压底部型、高压后部型、变性高压型和低压型5种类型：均压场型扩散条件差,为大气重污染最常见的地面形势;高压底部型一般伴随有冷空气扩散,往往导致上游污染物的输送;高压后部型、变性高压型分别意味着冷高压移出和变性减弱致使污染物累积导致大气重污染发生;低压型一般易出现降水,若前期污染程度较重或降水较弱,往往导致污染维持。3)2013年1月大气污染极其严重,单月共计出现重污染日14天,降水量异常偏少是本月重污染频发的主要原因之一,高温高湿小风环境则有利于大气重污染的形成。4)秋冬季节多冷空气活动,本地往往经历均压场高压底部冷空气冷高压均压场的循环过程,冷空气“间歇期”为大气重污染高发时段,故地面形势场对大气重污染的预报预警有着较好的指示作用。     

2017年冬季长沙一次重度霾污染天气过程气象成因分析

利用空气质量监测资料、常规气象资料,根据气象条件的水平和垂直扩散能力,以及地面湿度和动力条件等分析了2017年1月27—29日长沙地区这次严重空气污染事件的污染特征。结果表明:污染发生时段,南支槽不断加深东移,槽前势力强盛的西南气流将孟加拉湾一带的水汽向长沙地区输送,进一步增加了该地区的空气湿度。同时,持续东移的脊前暖平流对长沙中低层大气增温有显著影响,为稳定的大气层结创造了有利条件。长沙处于弱高压的底后部,受大范围的弱鞍型场及均压场控制,地面有暖倒槽发展,且由于高压较弱,导致地面和低空的风速较小,不利于污染物的水平扩散,同时有利于夜间地面的辐射降温。稳定的大气环流形势为霾天气和严重污染提供了持续稳定的大气环境场,逆温结构和稳定温度层结在一定程度上减弱了大气在垂直方向上的湍流交换和热力对流,大气中的污染颗粒不易扩散,为此次污染事件的维持、加剧提供了重要的气象条件。长沙地区处在罗霄山脉和雪峰山脉之间的湘江故地,受周边地形阻挡的影响,污染物在下沉气流的控制下聚集到长沙地区后,很难通过水平输送离开,这也是造成此次霾污染的原因之一。     

乌鲁木齐市冬季严重污染日的环流分型特征

根据2000-2008年冬季逐日08时高空500 hPa、地面天气图和官方网站发布的乌鲁木齐市逐日大气污染指数API值,分析了全市大气污染概况及季节分布、月际变化特征,研究了环流形势对全市空气质量的影响。结果表明：影响乌鲁木齐市的环流形势分为高空7型和地面5型,分析各型环流形势与冬季严重污染日相关性;最易引发冬季严重污染的环流形势是高空脊中型、地面低压型,其次为脊前型或空档型、地面高压后型。     

2011年春季河南久旱转暴雨的环流特征及成因分析

利用常规气象资料和NCEP再分析资料,从前期天气背景、大气环流演变及产生持续性强降水的动力、热力和水汽等条件,分析了2008年6月广西出现的一次持续性强降水过程。结果发现：这次持续性强降雨过程期间500hPa环流形势稳定,高空西风小槽呈阶梯状持续下滑影响广西,不断诱发暴雨出现;200hPa广西处于南亚高压东部脊区和高空西风急流出口区右方,风速辐散明显,在高低空急流耦合作用下,华南出现了正反两支垂直环流,广西上空辐合上升运动明显,为强降水的出现提供极好的动力条件;南海季风暴发和副热带高压在华南沿海的稳定维持,使得华南低空形成了印度洋和南海两支水汽通道,为暴雨区上空提供了源源不断的水汽;高温、高湿、高能的热力条件,有利于扰动的形成和对流不稳定能量产生,为广西持续性暴雨提供必要的能量条件。     

广西贺州市城区空气质量与气象条件的关系研究

利用2015-2017年贺州市环境监测数据和气象观测资料,分析研究空气质量与大气环流形势、气象要素之间的对应关系,结果表明:污染天气具有明显的月度变化和季节变化气候特征,冬季为污染天气出现的主要季节;城区空气质量与日雨量、日平均气温、相对湿度和平均风速呈负相关,与气压呈正相关,降水、高温、风速加大对贺州市污染物清除有利;当贺州市受变性冷高压影响、弱冷空气渗透、西南暖低压控制、锋前暖低压影响时,容易导致污染物聚集,产生污染天气。秋季晴空辐射较强时,容易导致贺州市出现以臭氧为主要污染物的光化学污染天气。     

开封市空气重污染典型天气背景分析与潜势预报模型研究

利用2014-2016年高空、地面气象资料和大气环境监测资料,对开封市空气重污染日持续时间和发生月份特征、 500 hPa高空环流和地面气压场形势、污染物浓度与气象要素的相关性和分布特征进行了统计分析。结果表明:开封市重污染日主要发生在11月至次年1月,重污染日的首要污染物为PM_(2.5)和PM_(10),出现频率分别为97%和3%;秋冬季重污染常具有连续性,连续1～2天的重污染累计频率为44%,连续3～6天的累计频率达到56%。发生重污染时500 hPa形势主要分为平直纬向环流型、低槽型和西北气流型,出现频率分别为47%、43%和10%;地面气压场形势主要分为高压前部型、均压场型、低压南部型、倒槽型和东高西低型,其中高压前部型出现频率最高,达63.4%,其次均压场型占18.3%,其他3种类型出现频率都在5%～7%。重污染日逆温层高度主要分布在925-1000 hPa,但当逆温层高度达到850 hPa时,其发生重污染的概率达到40%;重污染日850-925 hPa风速多在10m·s~(-1)以下,1000 hPa风速多在5 m·s~(-1)以下,地面早晚间风速多为1～3 m·s~(-1);地面早晚间相对湿度主要分布在60%～90%。根据统计结果,选取低层风速、逆温、地面风速、地面相对湿度、云量等作为预报因子,应用"配料"法,建立6个空气重污染潜势预报模型。经检验评估,24-72 h模型预测准确率达到85%以上。     

哈尔滨冬季重污染日气象特征

以2000-2009年中国环境保护部公布的空气质量日报中空气污染指数大于200的日期作为重污染日,从气象因素方面分析哈尔滨冬季重污染日发生的原因。结果表明：哈尔滨冬季重污染日20时地面风速为1级或静风;85 %的重污染日在850 hPa层以下有逆温现象,最大逆温强度出现在地面与925 hPa之间,为0.73 ℃/100 m;95 %的重污染日在850 hPa层以下有下沉运动。重污染的典型地面形势包括高压边缘型、高压中心型和低压边缘型三类。高压边缘型和高压中心型表现为大气对污染物的水平、垂直输送均为不利,而低压边缘型表现为有利于污染物的垂直输送。天气形势特征的归类,可为开展空气污染预报提供参考。     

2000年盛夏广西两次高温天气过程特征分析

通过对广西2000年7月下旬和8月中旬前期2次高温过程的环流形势分析表明，副热带高压维持在华南上空和地面西南热低压发展是这2次高温形成并维持的原因，东海有台风北上对环流形势的稳定、高温的维持起到促进的作用。     

广西一次持续性强降雨过程成因分析

利用常规气象资料和NCEP再分析资料,从前期天气背景、大气环流演变及产生持续性强降雨的动力、热力和水汽等条件,分析了2008年6月广西出现的一次持续性强降雨过程。结果发现：这次持续性强降雨过程期间,500hPa环流形势稳定,高空西风小槽呈阶梯状持续下滑影响广西,不断诱发暴雨出现;200hPa广西处于南亚高压东部脊区和高空西风急流出口区右方,风速辐散明显,在高低空急流耦合作用下,华南出现了正反两支垂直环流,广西上空辐合上升运动明显,为强降雨的出现提供了极好的动力条件;南海季风暴发和副热带高压在华南沿海的稳定维持,使得华南低空形成了印度洋和南海两吏水汽通道,为暴雨区上空提供了源源不断的水汽;高温、高湿、高能的热力条件,有利于扰动的形成和对流不稳定能量产生,为广西持续性暴雨提供了必要的能量条件。     

2014—2016年开封市空气污染特征及重污染过程气象成因分析

利用2014-2016年高空、地面气象资料和大气环境监测资料,分析了开封市空气质量特征及10次连续性重度污染过程天气形势。结果表明:2014-2016年,开封市空气质量整体呈转好趋势,优良率由53%增加到67%,污染时数由47%下降至33%,轻度污染和中度污染时数下降明显;重污染日主要出现在1月、11月和12月,其中1月出现重污染日和连续性重污染过程次数最多;3年内共出现连续性重污染过程23次,最长持续日数达6 d;开封市重污染天气主要受PM2.5和PM10浓度变化影响,PM2.5和PM10浓度具有明显的季和日变化特征,平均浓度最高值主要出现在秋冬季和09时。重污染过程期间的500 hPa形势中,平直纬向环流型出现次数最多,占总次数的63%;其次为低槽型,出现次数占21%;西北气流型出现次数最少,占16%。地面气压场形势主要分为4类:1)高压前部型,出现重污染次数最多,占总次数的55%;2)均压场型,出现次数占25%;3)低压带型占16%;4)高压后部型出现次数最少,仅占4%。当上游地区有较严重污染时,本地污染物浓度将快速升高,区域传输作用明显。     

2000年盛夏广西两次高温天气过程特征分析

通过对广西 2 0 0 0年 7月下旬和 8月中旬前期 2次高温过程的环流形势分析表明 ,副热带高压维持在华南上空和地面西南热低压发展是这 2次高温形成并维持的原因 ,东海有台风北上对环流形势的稳定、高温的维持起到促进的作用。     

2008年初广西罕见低温雨雪冰冻天气的成因初探

利用广西1971~2000年地面气象资料记录和Micaps提供的常规地面、高空观测资料,对2008年1月12日~2月5日广西低温雨雪冰冻天气成因进行分析,结果表明,欧亚地区出现罕见、持续而稳定的大气环流异常形势,是造成这次低温雨雪冰冻天气的直接原因。这种大气环流异常形势主要表现在:(1)长时间持续的中高纬度欧亚地区的大气环流呈现西高东低分布,有利于强冷空气自西北方向沿河西走廊连续不断入侵中国;(2)青藏高原南缘的南支低压槽活跃,促使西南方向暖湿空气沿云贵高原向中国输送;(3)由于冷暖空气交汇区,暖湿空气在上,在对流层中低层形成稳定的逆温层,是广西北部地区大范围冻雨出现的主要原因。     

东莞8.19强降雨天气过程特点及成因

通过分析2005年8月18～20日的天气环流形势及相关物理量,发现辐合带的北抬与西南季风的加强导致了东莞8.19强降雨的发生、发展与持续;不稳定层结、湿度在暴雨发生前是增大且北抬东移的,当急流东传后,湿度下降;同时,多普勒雷达探测显示,零速度线呈顺时针旋转,东莞地区出现辐合抬升现象.综合分析表明,强降水是在副热带高压偏弱,热带辐合带北抬和西南季风增强的共同影响下产生的,配以中尺度环流系统,造成了珠江口东岸一次大范围的强降雨过程.     

2014年12月26—30日呼和浩特市连续重污染过程分析

利用国家环保局数据中心提供的呼和浩特市逐日逐时空气质量等级和首要污染物数据,结合高低空天气形势变化和地面风速数据,对呼和浩特市2014年12月26—30日发生的空气持续重污染过程的形成及维持进行了分析。结果表明,此次呼和浩特市连续重污染过程的首要污染物主要是PM2.5,其次是PM10,污染属于"细颗粒物污染";污染过程的日变化特点为夜间污染较白天污染要重,全天变化呈现明显的"双峰双谷"特点;污染过程的天气特点归纳为:地面形势处于高压前部的弱风场内,高空500h Pa基本为平直纬向环流,低层850h Pa温度场先后表现为暖舌区和平直区,本次污染过程属于"静稳气象条件"下产生的污染过程。     

2004年7月广西一次大范围暴雨的诊断分析

通过对2004年7月18～21日广西大范围的特大暴雨天气过程期间的环流形势场,以及与强降水有关的物理量场的变化分析,探讨了在本次强降水过程中势力相当的副热带高压与南亚高压"两脊一槽"的环流形势下,低空强劲的暖湿急流轴左侧强降水天气发生发展的环境条件。