大连一次沙尘天气的遥感研究

利用中韩合作沙尘暴监测项目的微脉冲激光雷达（micro pulse lidar,MPL）观测了2005年11月6日影响大连的一次沙尘天气过程。MPL观测发现,影响大连的沙尘气溶胶层位于1～2km高度,厚度达1km,层内最大消光系数高达1．08km^-1,占整层气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）的47％,接触到地面后可使地面消光系数达到0．23km^-1。沙尘气溶胶层与气象要素的垂直分布密切相关,整层的相对湿度很低。沙尘气团影响时地面空气动力学直径小于10μm的粒子质量浓度（PM10）达到峰值1678．9μg·m^-3,PM10的时间变化与MPL反演的近地面消光系数相当一致．两者之间的转换系数在1．94到6．50mg·m^-3·km^-1之间.     

塔克拉玛干沙漠与撒哈拉沙漠沙尘气溶胶光学特性对比研究

基于2007—2021年CALIPSO和MODIS主、被动卫星遥感探测数据,对塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠的气溶胶光学特性时空分布特征进行探究及对比分析。结果表明：（1）两大沙漠的沙尘气溶胶对总气溶胶的贡献率最大,气溶胶类型季节变化的相对单一性反映了塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠地区存在沙漠沙尘排放对总气溶胶成分的显著影响;（2）塔克拉玛干沙漠气溶胶光学厚度AOD的峰值出现在春季（春季>夏季>秋季>冬季）,而撒哈拉沙漠AOD的峰值出现在夏季（夏季>春季>秋季>冬季）;（3）撒哈拉沙漠总气溶胶抬升高度与塔克拉玛干沙漠相近,但近地面层消光系数明显小于塔克拉玛干沙漠;塔克拉玛干沙漠的消光系数平均值在所有季节中均大于撒哈拉沙漠,故塔克拉玛干沙漠的沙尘气溶胶AOD比撒哈拉沙漠的大;相比沙漠沙尘气溶胶,塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠都无明显的污染沙尘和抬升烟活动。上述研究结果揭示了两大沙漠源区沙尘气溶胶光学特性的观测事实与利用大气气溶胶时空变化特征反映区域气候变化的可能性。     

基于CALIPSO的华北地区气溶胶垂直分布特征

利用2007—2014年CALIPSO Level 2气溶胶廓线产品,统计分析了华北地区气溶胶垂直分布规律,并以2013年12月发生的一次大范围霾过程为例,探讨了霾天气中气溶胶垂直变化特征。结果表明,华北地区气溶胶消光系数(σ)随高度指数衰减,年平均标高为2.48 km;1 km以下存在σ高值层,冬季较大、春季较小,年平均为0.333km~(-1)。年平均颗粒退偏振比(Particulate Deploarization Ratio,PDR)随高度递增,变化范围为0.18~0.25;PDR春季较大,夏季较小。年平均色比(Color Ratio,CR)随高度弱增加,变化范围为0.7~0.8;春季CR随高度递减,其他季节随高度递增。华北地区近地面以污染沙尘气溶胶为主;春季以沙尘为主,夏秋季以污染沙尘为主,冬季中高层以沙尘为主,低层以污染沙尘为主。霾事件中,霾日1 km以下存在消光高值层,消光系数约为清洁日三倍。霾日PDR和CR都低于清洁日,2 km以下PDR大多小于0.2,CR以0.3~0.5为主。本地烟尘与远距离输送的沙尘相混合形成的污染沙尘是本次霾过程的主要气溶胶类型。     

基于地基微波辐射计遥感的天津大气水汽和液态水特征

利用2013年3月至2017年2月天津西青地基35通道微波辐射计观测资料,分析天津地区大气水汽和液态水特征。结果表明：天津地区各季节积分水汽和积分液态水的日变化趋势基本一致,均呈单峰型日变化特征,其中夏季最大,秋季次之,冬季最小。各季节积分水汽最大值出现在23：00时（北京时,下同）的概率均明显大于其他时次,夏季和冬季的积分液态水的最大值出现在14时的概率最大,春季和秋季分别出现在10时和13时的概率最大。天津地区水汽密度由地面至3.5 km处逐渐减小,递减梯度由夏季、秋季、春季和冬季的顺序依次增大,各季节从1.5 km往上日变化均不明显。1 km以下,春季、夏季和秋季平均水汽密度的日变化曲线呈双峰型,主峰值分别出现在08时、11时和12时左右。冬季呈单峰型变化,峰值区出现在12-16时。液态水密度随高度分层变化,夏季的液态水密度大值区（0.08-0.14 g·m^-3）为5-6 km,在18-20时出现最大值。秋季、春季和冬季液态水密度的大值区出现的高度为1.5-3.5 km,但数值依次减小,春季和冬季的最大值出现在05时前后,秋季则出现在02时左右。另外天津地区水汽、液态水与温度和降水量的变化趋势基本一致,除夏季06-18时及冬季部分时次外,水汽与温度呈正相关。液态水与温度相关性较差,但与降水量呈正相关,全年液态水与降水量夜间的相关性大于白天。     

南京北郊2007年10～12月大气气溶胶吸收和散射特性的观测

通过对南京北郊2007年10～12月大气气溶胶吸收和散射系数的连续观测,分析了该地区大气气溶胶吸收和散射特性在不同天气状况下的演变规律.结果发现:霾日状况下大气气溶胶吸收和散射系数日变化剧烈,非霾日次之,雾日变化较稳定;在00时(北京时间,下同)至08时霾日气溶胶吸收和散射系数与雾日相差不大,而在08时至24时则雾日明显大于霾日;非霾日气溶胶吸收和散射系数最小;降水使得大气气溶胶吸收和散射系数明显降低.     

宁波地区不同季节不同强度霾天气变化特征

利用2014—2016年宁波市镇海地区逐时气象观测资料和大气成分监测资料,对宁波地区霾天气的变化特征进行统计分析。结果表明:2014—2016年宁波地区霾天气小时出现频率为28.8%,湿霾出现频率为61.0%。近3 a宁波地区霾天气小时出现频率呈下降趋势,秋冬季(11月至翌年1月)霾天气小时出现频率较高,夏季(6—8月)霾天气小时出现频率较低;从日变化来看,霾天气小时出现频率峰值集中出现在上午09时和夜间20—23时。宁波地区重度霾的PM_(2.5)、PM_(10)颗粒物浓度为轻微霾的2.13倍和1.92倍,干霾颗粒物浓度高于湿霾,宁波地区霾天气的颗粒物组成较稳定,PM_(2.5)/PM_(10)比重为0.7左右。宁波地区颗粒物浓度与风速和降水量的相关性较好,春季和夏季风速与PM_(2.5)浓度的相关性较高,秋季和冬季风速与PM_(10)浓度的相关性较高;降水与PM_(10)浓度的相关性高于PM_(2.5)浓度。静稳天气时地面风速小易造成细颗粒物浓度的积累增长,冬季西北偏北风和东北风是影响宁波地区PM_(2.5)浓度变化的重要输送路径,当风向为西北风时,冬季和春季PM_(10)浓度增加明显。     

2007年冬季大连市区气溶胶垂直剖面特征

选用2007年1月8—30日期间8个无云天的激光雷达资料进行分析。基于Fernald方法反演得到气溶胶消光系数廓线,结合无线电探空资料分析了边界层内气溶胶时空分布,并将反演的激光雷达最低观测高度处(180 m)的气溶胶消光系数与地面PM10、能见度资料进行对比分析。结果表明：冬季大连市区气溶胶主要分布在2 km以下区域,早晨和夜间在0.5 km以下区域经常存在一个气溶胶层;气溶胶消光系数廓线与探空资料较吻合;反演激光雷达最低观测高度处(180 m)的气溶胶消光系数与地面的PM10浓度呈正相关,与能见度呈负相关,相关性较好。     

宁波地区空气质量及大气自净能力海陆差异对比

以镇海、奉化分别作为宁波沿海和内陆空气质量代表站。基于代表站2013-2017年污染物资料和2015年12月至2017年2月冬季激光雷达资料,对比分析宁波地区沿海和内陆站点的空气质量差异;利用NCEP的GDAS(Global Data Assimilation System)资料和ERA-Interim高分辨率再分析资料评估两地气溶胶来源及大气自净能力差异。结果表明:宁波沿海和内陆地区中度及以上污染主要集中于冬季,冬季首要污染物以PM2.5为主;镇海NO2浓度较奉化显著偏高,而两地PM2.5 和PM10 浓度差异较小。冬季镇海和奉化3km以下都存在消光系数大的气溶胶集中层,镇海3km内消光系数平均值较奉化偏高约40%。两地中度及以上污染时,镇海和奉化的气溶胶粒子主要来自宁波西北方向的内陆地区,比例分别为90%和63%,镇海地区其余10%左右来自近距离低空偏东气流的输送,而奉化地区有37%来自浙江西南部的短距离输送。冬季当宁波地区出现区域性优和中度以上污染时,浙江北部沿海分别盛行东北风和西北风,空气质量优时混合层内平均风速大于中度以上污染时。浙江省大气自净能力比值呈自西北向东南减小,宁波地区优等空气质量大气自净能力约为中度以上污染的 1.5倍。大气自净能力在不同空气质量等级下差异显著,可作为大气污染发生、发展和消退判定的参考依据。     

鲁中地区霾期间气溶胶的垂直分布及其与气象条件的关系

利用CALIPSO气溶胶垂直廓线产品和NCEP提供的FNL 1°×1°再分析数据,以清洁日为对比,统计分析了 2007—2017年霾和重度霾期间鲁中地区气溶胶的垂直分布规律,并探讨了两者之间的关系。结果表明:霾日、重度霾日的气溶胶粒子主要聚集在对流层低层2.7 km、1.5 km以下。以0.9、1.66和1.34 km为临界高度,清洁日、霾日、重度霾日的消光系数(EC)在临界高度以上呈指数递减,以下呈对数递减。霾日和重度霾日年平均体积退偏比(PDR)和色比(CR)范围分别为0.1～0.3和0.5～0.9。低层2 km以下,重度霾日以相对规则的细粒子为主;2～4 km,不规则度和尺寸都急剧增大。PDR在7 km及以下随高度逐步增加,7 km以上逐步减小。与清洁日不同,霾日CR基本随高度逐渐增大,重度霾日则在6 km以下随高度逐渐增大。污染沙尘型气溶胶对重度霾日和霾日近地面的EC贡献最大,分别为0.58 km~(-1)和0.36 km~(-1),其次是大陆污染型,分别为0.27 km~(-1)和0.20 km~(-1)。重度霾日在1.5 km及以下维持了较小的平均风速和较大的相对湿度,有利于EC的增大。霾日在较高的高度上维持了相对较小的平均风速和相对较大的相对湿度,使得气溶胶高浓度层达2.7 km。霾时近地面污染物来源为蒙古、内蒙古等地的长距离传输和周边地区的传输。重度霾时蒙古方向和河南方向的污染物传输占比更大,分别达25.26%和31.58%。重度霾对应的多层逆温比例接近50%,贴地+低悬型和贴地+高悬型逆温在其中占比最大。由于这两种逆温型在逆温层以下对应更小的出流量,大气更稳定,使得重度霾时气溶胶粒子聚集在低层。     

有霾和无霾时宁波市大气混合层高度的日变化特征

根据2007—2013年宁波市每日8次地面观测气象资料,运用罗氏法和统计分析法计算大气混合层高度,分析其在霾日和非霾日的不同日变化特征。结果表明宁波市霾日与非霾日混合层高度均呈白天高,夜晚低的日变化特征,夏季两者差值的日变化波动最明显,波峰时间比其他季节晚3 h。混合层高度日变化趋势与风速、气温、能见度趋于一致,霾等级越重,混合层高度越低。霾日与非霾日的气温差值除冬季呈正变温外,其他季节呈负变温,冬季14时差值最小,夜间加大,春夏季凌晨差值最小,14时最大,秋季波动不明显;风速差值除冬季夜间为正值外,其余季节为负值,秋冬季差值最小、夏季最大。大气处于不稳定状态时,混合层高度随着稳定度增加而逐渐处于稳定状态时,随着稳定度增加而降低,中性大气是宁波易致霾的大气层结。霾日与非霾日大气稳定度表现不一致,中午霾日中性大气占多数,非霾日则是不稳定大气;夜间霾日稳定—弱稳定大气和中性大气所占比例相当,非霾日稳定—弱稳定大气占多数。另外,PM_(2.5)浓度在霾日和非霾日均为白天低、夜间高的日变化特征,但霾日波动大,波峰时间晚于非霾日2 h,峰值浓度也高于非霾日2.7倍;早晨或下午到上半夜是霾日的PM_(2.5)浓度两个上升时段,上午为下降时段;非霾日的两个浓度缓升(降)时段分别出现凌晨和下午(上午和前半夜)。研究成果有助于预报员了解大气混合层高度及其对霾的可能影响,从而提高霾预报预警能力。     

2012—2016年宁波市中暑流行特征及热浪对其影响分析

城市高温热浪事件严重影响人体健康和生命安全已成共识。利用宁波市2012—2016年中暑病例数据和同期气候数据对宁波市夏半年中暑流行特征及热浪对其的影响作了相关分析。结果表明:2012—2016年,2012年和2013年中暑人数最多,并集中在6—8月,其中7月人数最多占比55. 3%;男性中暑概率明显高于女性,中暑程度主要集中在轻度中暑,31—60岁年龄段中暑人数占比最高,市区中暑人数占比要高于郊区(县);用温湿两要素结合的炎热指数和热浪公式定义宁波热浪过程,发现热浪天数和中暑人数的相关系数高达0. 898,选出7次热浪过程计算热浪中暑的相对危险度,发现除2013年以外其他年份热浪中暑的相对危险度均在10以下,2013年的3次热浪中暑的相对危险度分别为18. 1、21. 6和25. 8,这与2013年热浪出现相对频繁集中有关;同时通过这7次热浪过程的前、后段热浪中暑的相对危险度的比较,并未见明显的热浪滞后效应存在。     

Development and Validation of an Evaporation Duct Model.Part Ⅰ:Model Establishment and Sensitivity Experiments

Based on the Coupled Ocean-Atmospheric Response Experiment（COARE）bulk algorithm and the Naval Postgraduate School（NPS）model,a universal evaporation duct（UED）model that can flexibly accommodate the latest improvements in component（such as stability function,velocity roughness,and scalar roughness）schemes for different stratification and wind conditions,is proposed in this paper.With the UED model,the sensitivity of the model-derived evaporation duct height（EDH）to stability function（Ψ）,ocean wave effect under moderate to high wind speeds,and scalar roughness length parameterization,is investigated,and relative contributions of these factors are compared.The results show that the stability function is a key factor influencing the simulated EDH values.Under unstable conditions,the EDH values from stability functions of Fairall et al.（1996）and Hu and Zhang（1992）are generally higher than those from others;while under stable conditions,unreasonably high EDHs can be avoided by use of the stability functions of Hu and Zhang（1992）and Grachev et al.（2007）.Under moderate to high wind speeds,the increase in velocity roughness length z₀ due to consideration of the true ocean wave effect acts to reduce modeled EDH values;this trend is more pronounced under stable conditions.Although the scalar roughness length parameterization has a minor effect on the model-derived EDH,a positive correlation is found between the scalar roughness length z_0qand the model-derived EDH.     

基于非线性加权综合法的公众气象服务经济效益评估

基于2018年中国气象局与国家统计局在全国31个省(区、市)范围内收集的40213份服务满意度评价调查样本,采用非线性加权综合法,对利用支付意愿法、影子价格法和节省费用法测算出的公众气象服务经济效益进行综合评估,估算出2018年我国公众气象服务的经济效益为671.9亿元。这种综合评估的方法可以充分利用不同评估方法收集的评价信息,避免了一种评估方法的片面性,并解决了多种评估方法结果差异性较大的问题,评价结果更为客观和可靠。     

海南岛橡胶割胶期的气候适宜度变化特征分析

选取海南省18个市县气象站19612017年逐日气象资料,构建逐月橡胶割胶单要素(温度、日照时数、降水量和降水日数、风速)和综合气候适宜度模型,分析其时空变化特征。结果表明:1)海南岛天然橡胶单要素适宜度对比排序:日照适宜度最高,降水和风速适宜度次之,温度适宜度最低。2)橡胶割胶气候适宜度为0.43~0.80,其中411月较高,适宜割胶;12月至次年3月较低,不适宜割胶。3)天然橡胶割胶适宜度高值区主要分布在海南岛中部地区,该区温度适宜度较高,降水量充足,年平均风速小;低值区主要分布在西部和北部沿海地区,该区主要因为年平均风速大,降雨量不足,易造成干旱;其余地区为适宜度次高值区,该区热量和降水都比较充足,但也容易受高温干旱或风害影响,应予以重点防范。4)19612017年海南岛橡胶割胶期气候适宜度总体呈明显增大趋势,气候倾向率为0.009/10a。     

贵阳市空气质量预报方法与效果检验

2012年环境保护部发布的《环境空气质量标准》实施后,贵阳市空气质量状况发生了变化。利用贵阳市空气质量指数和常规气象要素等资料,分析空气质量特征及其与气象要素的关系,通过多元线性逐步回归和BP神经网络方法,分季节建立空气质量指数预报模型,并同CUACE模式进行对比检验。结果表明:近3年贵阳市空气质量状况良好,优良天数增多,污染天数减少且污染天气多出现在冬季,首要污染物为PM_2.5、PM₁₀和O_3;各季相关因子不同,但主要与相对湿度和风速有关;两种模型预报效果均表现为夏季评价最高,等级TS评分超过85%,指数准确率近99%,冬季预报效果相对最差,TS评分接近或达到70%,指数准确率超过或接近80%,而春、秋季效果指标差距不大;对2015—2016年AQI的预报效果回归模型的优于CUACE模式的,TS评分和预报准确率分别相差16.2%和20.0%。     

基于天气因素的我国登革热流行风险地图

全球变暖的大趋势和不断增加的输入病例被认为是登革热在中国重新出现而且流行范围不断扩大的原因。通过对一些登革热流行地区的天气因素进行分析,了解天气因素与登革热之间的关系。广州、福州和宁波的天气因素被用于交叉相关分析,根据天气和登革热疫情的时间关系,构建了我国登革热流行的气象风险地图。结果显示天气因素对登革热疫情都存在8～10周的延迟影响。我国登革热的高风险地区主要在华南和华东的沿海地区。华南地区经常暴发登革热,华东沿海地区的南部近年来也多次暴发登革热。虽然有些地区还没有登革热流行的记录,但应该加强对输入性病例的监测和管理,防止出现本地流行。     

2016年冬季京津冀豫大气污染的时空分布及影响因子研究

利用2016年12月至2017年2月北京、天津、石家庄和郑州的PM2.5质量浓度、反应性气体质量浓度及其相对应的气象要素资料分析了大气污染的理化特征、传输和生消规律。结果表明:北京、石家庄、天津及郑州的PM2.5质量浓度分布频率均有两个较为明显的峰值,四个地区PM2.5质量浓度分布频率最高时均值分别为10.1、19.2、40.0和47.1μg·m^-3,大气的氧化程度为北京最低,其次为石家庄、天津,郑州最高。四个研究地区的交通源对环境大气污染均有重要贡献。PM2.5和CO的相关性在低相对湿度时高于高相对湿度时;而PM2.5和NO2的相关性在相对湿度较大时高于相对湿度较小时。四个研究地区的PM2.5质量浓度均随风速的增大呈快速降低后趋于平缓的趋势,其中北京、石家庄和郑州的风速阈值均为3m·s^-1,天津地区为4m·s^-1。受上游污染地区的影响,偏南风的输送作用滞后20~30h达到最大,而偏北风的影响作用在滞后8~12h达到最大。     

登陆福建台风外围环流中宁波地区强对流天气分析

利用中央气象台台风定位定强、常规气象观测、浙江省自动气象站、宁波及华东多普勒天气雷达、美国NCEP/FNL（1 °×1 °）再分析等多种资料,对2015—2016年5个福建中南部沿海登陆后西北行的台风进行对比分析。这5个台风路径相似,宁波地区仅受外围环流影响,但均出现了暴雨到大暴雨,其中4个出现强对流。分析表明:浙江沿海保持较强的高层辐散和低层辐合,为强对流天气发生提供了环流背景。强对流天气发生在台风中心位于闽赣交界处、强度迅速减弱阶段,浙北沿海中低层处于台风气旋性环流、副热带高压环流和中纬度西风环流之间,宁波地区上空低层（约1.5 km以下）风向随时间变化不大,并可能出现逆时针旋转,1.5 km往上则为明显的顺时针旋转,风向在垂直方向上表现为随高度顺时针旋转且切变增大,同时中上层风速往往同时增大,进一步增大了风垂直切变,有利于强对流天气的发生,强对流均发生在风垂直切变（有时仅表现为风向切变）增强阶段。强对流天气发生在台风外围螺旋雨带中,但强对流回波走向与螺旋雨带明显不同,多个个例表现出由东南-西北逐步转为西南-东北走向,与中上层引导气流的变化一致。出现强对流的台风个例,宁波地区低层存在较明显的温度梯度,其他热力不稳定因素表现不明显,倒槽、中尺度涡旋等为需要密切关注的动力触发因子。最后归纳出此类台风强对流天气典型的高、中、低层大气环流配置模型,为预报提供参考。      

基于逐时观测的1971—2010年中国大陆雷暴气候特征

目前尚没有研究给出中国大陆长时间序列的小时分辨率雷暴气候特征.基于1971—2010年全国796个国家级基本基准站逐时雷暴观测数据,给出中国逐时雷暴的时、空演变和持续时间等气候分布特征,获得了一些新的事实.中国总体年平均雷暴时数与雷暴日数空间分布形态较为接近,但年平均雷暴日数高值区的青藏高原地区不同,其年平均雷暴时数较...     

宁波机场附近一次孤立强雷暴大风事件分析

利用区域自动气象站资料、天气雷达资料、宁波机场AWOS(automated weather observation system)资料和NCEP再分析资料等对2017年7月22日发生在宁波机场附近的一次孤立强雷暴大风环境条件和雷达回波特征进行分析。结果表明：1)雷暴大风发生在较强的对流有效位能、弱的垂直风切变和上层干燥近地面暖湿的大气层结配置下,海风锋是主要触发系统。2)雷暴大风发生时,地面出现明显冷池和中尺度雷暴高压。3)强反射率因子顶部高度快速下降,中层径向辐合达到18 m·s-1,低层速度辐散超过25 m·s-1等指标,对雷暴大风预警具有较好的指示意义。