安徽省雾、霾、晴空天气的气象条件对比分析

使用2008~2012年逐日地面观测资料,揭示了安徽不同地区雾、霾、晴空天气气象条件的差异,指出不同地区要根据本地特点建立雾、霾预报指标和预报方法。3类天气差异最大的地面气象要素是能见度和相对湿度。根据3种天气前一日和当日能见度和相对湿度分布特征,全省站点可以分为3类:1)从雾、霾到晴空,能见度递增、相对湿度递减,且差异显著,如合肥站;2)雾、霾天的能见度和相对湿度均很接近,但与晴空天差别较大,如阜阳站;3)能见度在雾、霾天无明显差别,但相对湿度在雾、霾天差异显著,如安庆站。地级市测站雾后即霾的可能性较大(大于50%),县城测站雾后即霾的可能性较低(低于25%)。垂直方向,雾时相对湿度随高度下降很快,850 h Pa中位值已降到20%(安庆)和45%(阜阳)以下,霾时相对湿度随高度下降缓慢,850 h Pa中位值仍在60%左右;另外,霾天边界层中上部风切变较小,雾天和晴空天边界层中上部都存在较大的风切变。     

高速公路低能见度浓雾监测预报中 的几点新进展

对沪宁高速公路江苏段26套交通气象自动监测站（AWM）每分钟一次的能见度、相对湿度、温度、风向风速等低能见度浓雾天气过程实时资料分析,证实了浓雾具有较强的地域性特征：在丘陵、水网密集地区多局地性浓雾;日出后是团雾多发时段并阐述了团雾的特征、霾雾混合作用造成的低能见度浓雾过程,同样具有“象鼻形”前兆;夏季由于汤山站地形的原因,会出现单站的低能见度浓雾,因而值得关注。     

关于霾与雾的区别和灰霾天气预警的讨论

由于经济规模的迅速扩大和城市化进程的加快,大气气溶胶污染日趋严重,霾与雾的区分成为一个非常现实,又迫切需要解决的问题。而过去东南沿海各省不成规定的用相对湿度区分的标准普遍偏低。区分霾和雾,应该根据影响天气系统的变化,结合各种判据来确定。考虑到近几年对气溶胶研究的新成果,大气中0．1μm以下的水溶性粒子主要是硫酸铵等组成的,大于1μm的粒子主要是氯化钠等组成的。这些物质的相变湿度大都在80％左右。建议将相对湿度小于80％时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化的天气现象确定为霾,相对湿度大于90％时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化确定为雾,相对湿度介于80％～90％之间时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合物共同造成的,但其主要成分应该是霾。建议尽快制定灰霾指数和预警办法,开展灰霾天气预测预报预警方法的研究和业务平台建设,拓展气象服务领域,使环境气象产品更好地为社会公众服务,为政府实行动态调控的环保措施的决策服务。     

霾与雾的区别和灰霾天气预警建议

霾与雾的区分是目前一个非常现实 ,又迫切需要解决的问题。而过去东南沿海各省不成文规定的用相对湿度区分的标准普遍偏低 ,区分霾和雾 ,应该根据影响天气系统的变化 ,结合各种判据来确定。考虑到近几年对气溶胶研究的新成果 ,大气中 0 .1μm以下的水溶性粒子主要是 (NH4) 2 SO4等组成的 ,>1μm的粒子主要是NaCl等组成的。这些物质的相变湿度大都在 80 %左右。建议将相对湿度<80 %时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化的天气现象确定为霾 ,相对湿度 >90 %时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化确定为雾 ,相对湿度介于 80～ 90 %之间时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合物共同造成的 ,但其主要成分应该是霾。建议尽快制定灰霾指数和预警办法 ,开展灰霾天气预测预报预警方法的研究和业务平台建设 ,拓展气象服务领域 ,使环境气象产品更好地为社会公众服务 ,为政府实行动态调控的环保措施的决策服务。     

西咸高速公路低能见度特征及影响因子分析

利用西安咸阳国际机场高速公路（简称西咸高速公路）3个8要素气象监测站2013年8月至2019年12月逐小时资料、部分时段的逐分钟资料,对能见度＜1 000 m的低能见度（用v代表低能见度）统计分析,结果发现,造成西咸高速公路低能见度现象的主要天气为大雾、霾和强降水。霾造成的低能见度出现次数最多且时间最长,雾造成的低能见度对高速公路的通行状态影响最大;一日中,低能见度出现的概率凌晨最大,下午最小,其中50 m≤v＜200 m出现概率最高,是08时的186%;月平均低能见度时数在年内呈两高一低分布,1—4月、9—12月为高峰区,5—8为低谷区;3个监测站的年平均低能见度时数呈现由南向北依次增多的趋势。雾的影响因素主要是相对湿度和温度,当湿度达到一定饱和度后,近地面温度的连续降低对能见度的下降有一定的指示意义。在霾天气中,PM25质量浓度的高低对能见度有重要影响。强降水使能见度快速下降,当雨强大于13 mm/min时能见度可降至200 m以下,降水强度的预报对低能见度的预报预警有重要意义。     

霾的判别方法探讨

总结了目前全国判别霾的方法和标准,描述了霾的本质,利用水汽凝结理论分析了相对湿度、能见度、霾和轻雾(或雾)之间的相互关系,提出了采用湿度-能见度指数区分霾与轻雾(或雾)的方法,并通过光的削弱理论和能见度的定义,归纳出湿度-能见度指数的数学模型.在严格执行<地面气象观测规范>的基础上,结合观测记录的实际情况,同时考虑全国大部分地区历史资料的延续性,建立了判别霾的数学公式.     

轻雾、烟、霾、浮尘的判别及对空气质量的影响

近年来随着城市化进程的加快和工业的发展,排放到大气中的污染物种类繁多,性质复杂,使水平能见度降低,空气质量下降,从而影响人们的生活、工作,危害着人们的身体健康。轻雾、烟、霾、浮尘都是影响能见度的天气现象,但是它们很难定量。在观测时,对轻雾、烟、霾、浮尘能否加以正确的判别,原始记录是否准确,将会对以后的天气预报、气候分析和科学研究产生很大的影响。因此,有必要根据这几种天气现象的形成条件和特征对它们加以有效地区分。1轻雾、烟、霾、浮尘的判别(1)闻气味:有烟时,通常有很浓的烟味,而轻雾、霾、浮尘不会产生这种味道。(2)…     

2013年1—2月华北雾、霾天气边界层特征对比分析

利用地面观测资料、中国气象局PM2.5质量浓度数据、L波段探空秒数据等,对华北地区三个大城市(北京、石家庄和太原)的雾、霾及晴天天气的地面风场特征及PM2.5浓度分布情况进行了统计分析。同时分析了典型雾、霾天气过程中的边界层气象要素垂直结构及逆温层特征,并与晴天过程做了对比。通过对不同强度雾、霾天气过程的边界层动力、热力学结构差异的讨论,发现逆温强度与雾、霾天气的能见度有负相关关系,并对雾、霾天气的发生有一定的预报指示意义。     

江苏省雾霾天气特征分析

根据2007年1月—2013年12月江苏省国家基准气候站的逐日地面观测资料,分析了江苏省雾、霾日数的气候变化特征以及霾天气发生时的主要气象要素场特征。结果表明:(1)雾日数分布从江苏省东部向西部逐渐减少,霾分布由南向北逐渐递减。(2)年际变化上,雾日数呈现一定的波动,霾日数逐年增长。秋、冬两季雾日数较多;霾日数在夏季最少。雾、霾天气分别在08时和14时发生次数最多。(3)淮安中度霾居多,微风、高湿情况下霾发生概率最高,不同季节风向分布不同。(4)风速与能见度成正相关关系,春、夏季的相关性较差,秋、冬季相关性相对较好。能见度与相对湿度春、冬两季两者之间呈明显的线性负相关,而夏、秋季拟合曲线呈非线性负相关。     

2013年初江苏连续性雾-霾天气的特征分析

利用FNL资料、污染物颗粒浓度资料以及常规气象资料对2013年1月12—16日江苏地区的连续性雾 霾天气过程的环流形势、地面气象要素特征、大气边界层结构及大气污染状况等进行了分析。结果表明：高空形势变化平稳、中低层的暖平流配合稳定少动的地面气压场为雾 霾天气的发生提供了有利的环流形势;持续变化较小的气压梯度和较低的风速以及相对湿度的增大和PM2.5、PM10的浓度的变化为雾 霾形成和发展提供了条件;雾 霾期间低层都存在不同程度的逆温现象,混合层高度与AQI呈反相关关系,当混合层高度越低,AQI就越高,污染就越严重,能见度就越差;相对湿度的升高和PM2.5在污染物颗粒中的富集,是导致能见度下降和持续污染的首要原因,而强冷空气带来的大风降温是污染物颗粒被快速清除的重要动力机制;影响南京的污染物来源为：黄海、安徽地区、北方污染物的输送和本地的局地污染。     

张家港市天气与道路交通安全的关系

对张家港市2010—2012年每日气象要素和交通事故数据进行了统计和分析。结果表明,在张家港市这个中国东部沿海发达地区典型的县级市里,交通事故的发生与节气、大风、降雨、积雪、能见度和温度等气象现象和要素都有着一定的内在关系。天气对道路交通安全的影响,不仅表现在对道面客观通行状况的影响,也表现在天气变化对驾驶员心理的间接影响。如果充分利用气象预报为交通服务,就能在很大程度上减少交通事故的发生概率。     

北方公路交通气象环境识别及安全管理策略研究

用沈山高速公路沿线10个交通气象站的逐10 min气温、能见度、路面温度、降水、湿度和风等资料,采用多元逐步线性回归、最小二乘曲线拟合、MLP神经网络建立数学模型对北方公路路面温度、能见度以及冰雪路面等交通气象环境进行识别。通过抽取随机样本对模型进行检验,结果表明:所建立的模型对交通气象环境具有较好的模拟和识别作用。基于交通工程理论建立的不同路况条件下车速预估和交通安全指数模型对公路交通安全管理具有很好的应用价值。     

高速公路团雾分级预警研究

团雾和高速公路团雾的定义内涵外延尚未统一,没有标准定义。为有效预防高速公路团雾天气灾害,减少因高速公路团雾所造成的交通事故,有必要规范高速公路团雾分级预警标准。基于高速公路团雾的水平能见度和水平尺度等监测数据,借鉴部分学者专家的意见和建议,确定团雾和高速公路团雾的定义。分析高速公路团雾的特征、成因、时空分布及团雾的危害,统计分析高速公路团雾多发路段的交通事故数据资料与AWMS气象监测数据资料,确立高速公路团雾与车辆交通安全性关系。依据同车道前后车辆的相对停车视距和安全停车距离等分析,评估车辆在不同水平能见度数值条件下,行驶在团雾区域内外车辆发生交通事故的危险性大小,遵照相关法律、条例、标准及其规范,按水平能见度数值范围和覆盖路面长度划分高速公路团雾预警等级。研究结果表明:(1)高速公路团雾的水平尺度一般小于5 km,水平能见度通常小于200 m。(2)高速公路团雾具有多发性,时空分布不均,多发生于当日22时次日08时。(3)高速公路团雾的事故率高,造成的交通事故比较严重。(4)可以根据团雾特征和潜在危害性确定团雾和高速公路团雾定义的内涵外延,给出术语定义。(5)可根据高速公路团雾的水平能见度、交通事故、停车视距等分析,划分预警级别,规范监测和预报预警服务,减少交通事故的发生。     

基于亮度对比度和暗原色先验原理的白天道路图像能见度检测方法

低能见度是对道路通行影响最为严重的气象要素之一。随着数字摄像技术和图像识别技术的发展以及气象和交通部门间信息共享工作的开展,利用高速公路沿线摄像头视频数据快速识别能见度成为提高能见度时空监测精度的重要手段。本文提出了一种基于亮度对比度和暗原色先验原理的白天道路图像能见度检测方法。首先根据霍夫变换直线检测方法提取道路兴趣域,然后根据亮度对比度方法检测人眼可分辨最远像素点,将其作为目标点,最后基于暗原色先验原理求取目标点的透射率,并根据能见度与消光系数的关系公式求取图像能见度值。利用安徽省京台高速吴玗北段和宁绩高速宁国互通段视频图像资料和邻近交通气象站能见度监测资料,采用绝对误差和能见度等级误差对能见度检测效果进行检验。结果表明,本方法对能见度的变化较为敏感,能见度等级的检测效果较好,准确度可达95%,对开展公路交通视频图像能见度识别工作具有较好借鉴应用意义。     

前散式和透射式能见度仪的综合观测试验及对比分析北大核心

通过在野外观测基地和能见度计量检测实验室开展的前散式和透射式能见度仪对比观测试验,获取了能见度和其他气象与环境要素的同步观测数据,分析了不同大气环境条件下能见度测量值差异及其产生原因。结果表明:在能见度环境模拟舱内,两种能见度仪的测量值具有较好的一致性,但在自然环境中,两种能见度仪的测量值差异随能见度上升而快速增大。在不同天气现象出现时,前向散射仪与大气透射仪的测量值比值(VIS_(FS)/VIS_(T))规律性变化明显,总体呈现随能见度上升而增大的趋势。无降水时,低湿情况下大气颗粒物吸收作用明显,透射能见度仪测量值远小于前散能见度仪测量值,两者均随PM_(2.5)质量浓度的增加而下降,且其差异也随之减小;高湿情况下大气颗粒物的散射作用在大气消光中占绝对优势,两种能见度仪测量值趋近。     

高速公路气象监测站的宏观适用性

在大量调研和数据分析的基础上建立了客观的宏观适用性分析指标体系,并进行了交通气象监测设备在我国高速公路上的宏观适用性分析,得到以下结论:(1)我国高速公路交通气象监测设备在全国各省的分布极不均匀,除江苏,北京和海南的测站分布较为密集外,大部分省份高速公路的专业交通气象监测处于空白状态.(2)有特殊要素观测能力的站点和当地交通气象灾害种类基本匹配,但特殊观测要素的设置需要向精细化发展,不能一味布设全要素监测站.(3)目前国内的交通气象站布设指南没有充分考虑交通气象监测特点,缺乏可行的布设规范.(4)我国疆域辽阔,高速公路通车里程高,而交通气象监测设备的仪器成本、维护成本和人力成本太高,单纯依靠交通气象监测站不是解决交通气象服务的最佳途径.(5)虽然气象部门的监测数据能够保持一定的准确性,但雨强和能见度等的观测主要通过光感应或遥感,很容易受周围环境的影响,道面状态的观测很难避免周围车辆,环境的影响.(6)监测数据的应用主要在三个方面:实况监测,开发初级产品和科研项目.监测数据没有充分共享,缺少实际应用和深度挖掘,没有针对交通用户生成专业指导产品.还对交通气象监测设备的布设提出了切实可行的建议,如引入数据同化反演技术、加强预报预警技术研究和明确部门分工等.     

高速公路上低能见度的监测与预报

介绍了对高速公路低能见度的数学描述，从相变理论、能见度突变的实际表现及车辆制动距离的需求，论证了对低能见度监测与预报的必要性，并介绍了在沪宁高速公路无锡段应用了一年多的低能见度监测与预报系统，实例表明对高速公路上造成低能见度的浓雾、包括局地性雾和突发性团雾具有可预报性，减少乃至避免重大交通事故的发生。     

引发公路交通事故的气象条件分析

利用1999~2003年间发生在丽水市境内的交通事故,并结合该地的气候特点,分析了引发交通事故的气象条件。结果表明:交通事故的发生与日照、雨量、最高温度、温差、能见度、相对湿度、雪深以及风速等有一定的相关性。另外夏季高温、冬季低温、高湿、雨、雪天气以及转雨日都很容易引发交通事故;秋冬季节的雾、雨天、雪天会使能见度降低从而引发交通事故;雨日比无雨日容易发生交通事故;交通事故的发生还与降雨量级有系,特别是大雨天最容易发生交通事故。夏冬季的晴天比阴天容易发生交通事故,而秋季阴天比晴天容易发生交通事故;结冰、积雪等天气尽管发生的次数较少,但引发的交通事故损失却非常大。     

乌鞘岭高速公路路段多发交通事故的气象条件分析

利用2006年1月1日至2013年5月31日甘肃省乌鞘岭路段高速公路发生的一般、重大、特大公路交通事故个例和同期乌鞘岭气象站的气象观测资料,利用统计方法分析天气现象和气象要素与公路交通事故的关系。乌鞘岭路段的交通事故一年中3月、7月、9月发生的几率较大,这与季节交替时气象要素变化显著、雨带北移、降水日数增多有直接关系。乌鞘岭路段公路交通事故,由不良气象条件引发的占总事故数的81%。发生交通事故中不良天气的排序依次为结冰、降雨、降雪、积雪、大雾。普查气象要素与交通事故相关性,发现最低温度、地面最低温度、相对湿度、能见度、日降水量、极大风速与公路交通事故具有显著相关。     

武汉大气能见度与PM2.5浓度及相对湿度关系的非线性分析及能见度预报

武汉作为中部地区高湿度代表城市,大气污染严重,霾天气多发,但有关该地区大气能见度与PM2.5浓度及相对湿度(RH)的定量关系尚不明确。利用2014年9月—2015年3月武汉地区逐时能见度、相对湿度及颗粒物质量浓度观测数据,研究分析了武汉大气能见度与PM2.5浓度及相对湿度的关系,并进行能见度非线性预报初探,得到以下结论:武汉霾时数发生比例高,霾的发生和加重是能见度降低的主要原因;能见度降低伴随大量细粒子产生和累积,这是武汉大气能见度恶化的重要诱因。细颗粒物浓度与相对湿度共同影响和制约大气能见度变化,高湿高浓度时能见度显著下降,湿情景下(RH≥40%),能见度恶化主要是由湿度增高诱使细颗粒物粒径吸湿增长导致其散射效率增大造成的。当RH >90%时,能见度随湿度升高成线性递减,相对湿度每升高1%,武汉平均能见度降低0.568 km。而干情景下(RH2.5质量浓度升高。在城市大气细粒子污染背景下,能见度与相对湿度成非线性关系,这主要与PM2.5对能见度的影响及吸湿性颗粒物的散射效率变化有关。PM2.5浓度与能见度成幂函数非线性关系,80%≤RH2.5浓度对能见度的影响敏感阈值是随着湿度升高而减小的,干情景下能见度10 km对应的PM2.5浓度阈值为70 μg/m3,湿情景下该阈值为18—55 μg/m3。当PM2.5质量浓度低于约40 μg/m3时,继续降低PM2.5可显著提高武汉大气能见度。预报试验表明,基于神经网络方法建立大气能见度非线性预报模型是可行的,预报能见度相关系数为0.86,均方根误差为1.9 km,能见度≤10 km的TS评分为0.92。网络模型具有较高预报性能,对霾的判别有较高准确性,为衔接区域环境气象数值预报模式,建立大气能见度精细化动力统计模型提供参考依据。