春节燃放烟花爆竹对西安空气质量的影响

利用西安泾河站气象观测资料和西安空气质量指数、污染物质量浓度等,对2014—2016年春节期间西安市空气污染特征和气象条件的影响进行分析。结果表明:除夕夜间大量燃放烟花爆竹导致PM10和PM2.5质量浓度短时内骤增,但对SO2和NO2质量浓度影响不显著,春节期间空气污染主要是由细颗粒物(PM2.5)造成。气象条件对空气质量有明显影响。在静稳天气下风速小,湍流弱,贴地逆温持续存在,大气扩散能力差,春节期间烟花爆竹集中燃放,强污染源和大气扩散能力差是春节期间出现空气重污染的主要原因;而冷空气来临时,大气相对湿度降低,风速增大,湍流增强,大气扩散能力增强,加上降水的沉降作用,是空气质量改善的主要气象原因。     

周边地区对北京地面SO2影响的初步研究

采用Lagrangian传输、扩散、沉降模式计算了1994年9、10月份(非采暖期)、1995年1月和2000年1月(采暖期)北京地区SO2的变化规律,并分别计算了北京市不同类型的排放源以及周边地区污染源对平均地面SO2浓度的贡献.计算结果与实际观测资料对比表明,模式能够较好地模拟北京地区SO2的浓度量级和逐日变化趋势.北京地区地面SO2浓度受天气条件的影响较大.采暖期,北京当地排放源的影响相对较大;但在大气条件有利输送的背景下,来自周边地区污染排放源的影响不容忽视.     

华北地区香河站对流层NO_2的MAX-DOAS光谱仪观测及变化特征分析

利用中国科学院大气物理研究所香河大气探测综合试验站2010年3月至2012年2月(2年)的多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)观测数据和32 m高塔常规气象资料,反演了华北地区香河站对流层NO2柱浓度,分析了该区域NO2柱浓度的季节变化特征。研究表明:可见光455~485 nm、紫外330~370 nm都可以作为MAX-DOAS工作波段很好地反演NO2;香河地区NO2柱浓度夏季最低,几乎保持在2×1016 cm–2以下,春、秋季次之,在3×1016 cm–2上下小范围浮动,冬季最高,可达4.5×1016 cm–2;月平均最低值出现在7月,最高值出现在11月。NO2柱浓度与风速、风向密切相关:来自东边唐山方向的风,风速越大时NO2浓度越高,因为唐山是NO2的高值区之一;其它方向风速越大,浓度越低。春、夏两季NO2柱浓度日变化趋势比较平缓,秋、冬两季日变化明显,秋季正午偏高,冬季早晚偏高。     

北京奥运会前后静稳天气条件下SO2和NO2干沉降模拟

利用中国科学院大气物理研究所北京325m气象塔气象要素和污染物浓度观测资料,采用气体干沉降阻力模型,对奥运会前后北京行政区内SO2和NO2的干沉降影响因子、干沉降速率、干沉降通量进行数值模拟。结果表明:1)随着大气稳定度、太阳辐射强度和下垫面类型的改变,北京SO2和NO2的干沉降速率有明显变化,表面阻力是影响气体干沉降速率变化的主要因子。2)SO2和NO2在白天的干沉降速率及通量普遍大于夜晚。3)静稳天气条件下,奥运会前北京地区一天可清除24tSO2和55.2tNO2,奥运会期间一天可清除10.8tSO2和50.4tNO2,这说明北京及周边地区的减排措施对改善奥运会期间的空气质量效果显著。     

北京地区SO2污染特征及气象条件分析

分析1998～2000年北京地区SO2浓度监测资料和同期气象观测资料,发现北京地区SO2污染具有明显的季节变化、日变化特征及地域分布特征SO2污染在采暖季重于非采暖季;日变化趋势呈"两峰两谷";SO2浓度西部到北部高于东北部,城区高于郊区.影响大气中SO2浓度变化的主要气象要素为地面日平均风速、300 m风速、850 hPa 24 h变温、地面最低温度及有无逆温.     

南京SO2、NO2和PM10变化特征及其与气象条件的关系

利用南京市2002—2006年大气监测资料,分析了南京市大气中SO2、NO2、PM10年变化趋势及月季规律,评价了南京市空气质量状况。结果表明:5a来,SO2质量浓度呈显著上升趋势,NO2质量浓度缓慢上升,PM10质量浓度明显下降;南京市首要污染物是PM10,SO2、NO2污染较轻;3种污染物质量浓度均以夏季最低。进一步研究不同气象条件下污染物质量浓度发现,污染物质量浓度与风速反相关,且东南风时浓度最高;降水对污染物有清除作用;雾、霾天气下污染加剧;气象能见度与PM10、NO2的质量浓度反相关;污染物有明显的"周末效应",周末质量浓度值较低。     

南京SO_2、NO_2和PM_(10)变化特征及其与气象条件的关系

利用南京市2002—2006年大气监测资料,分析了南京市大气中SO2、NO2、PM10年变化趋势及月季规律,评价了南京市空气质量状况。结果表明:5a来,SO2质量浓度呈显著上升趋势,NO2质量浓度缓慢上升,PM10质量浓度明显下降;南京市首要污染物是PM10,SO2、NO2污染较轻;3种污染物质量浓度均以夏季最低。进一步研究不同气象条件下污染物质量浓度发现,污染物质量浓度与风速反相关,且东南风时浓度最高;降水对污染物有清除作用;雾、霾天气下污染加剧;气象能见度与PM10、NO2的质量浓度反相关;污染物有明显的"周末效应",周末质量浓度值较低。     

2000～2002年北京市城市大气污染特征分析

通过对 2 0 0 0年 1月至 2 0 0 2年 1 2月北京市城市大气污染物SO2 ,PM1 0 ,NO2 的分析发现 :北京市主要污染物是SO2 和PM1 0 。SO2 污染月份主要发生在 1 1月至次年的 3月 ;PM1 03级以上的日数全年都有分布 ,但 4级和 5级的日数主要发生在春季和冬季 ;NO2 主要污染月份发生在 1 0月至次年的 3月 ;大多数污染物以 2 0 0 0年最为严重。对污染资料进行MHAT小波分析发现 ,北京市大气污染存在两个明显的周期波动 ,即 2 0～ 30天周期和准 5天周期 ,这说明北京市污染物浓度短期变化主要受到天气过程及大气低频振荡的影响 ,该文进一步计算了 2 0 0 0年污染资料与气象资料的相关关系发现 ,北京市污染物与日平均气温、日平均风速、每日 1 2 :0 0 (北京时 )温度梯度、相对湿度存在明显的相关关系 ,且不同的气象要素对不同的污染物浓度影响不同。     

2000～2004年天津市大气污染特征分析

根据天津市2000～2004年的环境监测资料和同期气象资料,对天津市大气污染物浓度变化的时空变化特征、大气污染与天气条件的关系进行了研究。结果表明:天津市大气污染物具有明显的时空分布规律,时间上表现为冬强夏弱,年际之间SO2和PM10浓度减轻,NO2变化不大。空间上表现为SO2和PM10在中心城区改善明显,NO2浓度在局部地区仍在增加。天气形势、城市热岛、逆温和混合层高度等对污染物浓度影响很大。     

北京冬季二氧化硫污染和气象条件的关系

利用2000年1月25日～2月3日北京地区冬季二氧化硫体积分数的梯度监测资料,结合北京325m气象塔的同期气象资料,分析了观测期间北京地区二氧化硫的体积分数变化趋势及垂直分布情况,讨论了大气二氧化硫体积分数变化和气象条件的关系及二氧化硫的来源问题.研究表明:二氧化硫的体积分数变化及垂直输送与风速、风向、大气稳定度密切相关.风速越小,大气越稳定,近地层大气的二氧化硫污染就越严重;当北京冬季吹SSW、SW、WSW和W风时有较高的二氧化硫.     

大气边界层物理与大气环境过程研究进展

总结了近5年来中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室(LAPC)在第二代超声风速温度仪研制、城市边界层研究、复杂地形大气边界层探测与数值模拟、湍流机理研究、大气污染模式发展与应用等领域的主要进展,其中,第二代超声风速温度仪的野外对比测试结果表明其主要性能完全达到了国际先进水平;北京城市化发展使得北京325 m气象塔周边近地面流场已经具备了典型城市粗糙下垫面的流场特征,近地面夏季平均风速呈现非常明显的逐年递减趋势;北京沙尘暴大风时期湍流运动主要是小尺度湍涡运动,而大风的概率分布偏离高斯分布,风速较大的一侧概率分布呈指数迅速衰减,大风中风速很大的部分具有分形特征;珠穆朗玛峰北坡地区两次综合强化探测实验是迄今为止在青藏高原大型山地中实施的针对山地环流和物质／能量交换最为全面和连续的大气过程探测实验;白洋淀地区的观测研究表明,非均匀边界层具有一般边界层不具备的特点,无论是边界层结构还是湍流输送方面,水、陆边界层之间存在一定的差异,凸显其地表非均匀性的作用;为了解决不同尺度、不同类型的大气污染问题和实际应用,研制或发展完善了多套大气污染模式系统,包括全球大气化学模式、区域大气污染数值模式、城市大气污染数值模式和微小尺度(如街区尺度)范围内污染物输送扩散模式。     

中国气象科学研究院参加2008奥运气象服务演练

中国气象科学研究院大气探测研究所、大气成分观测与服务中心、数值预报中心3个单位参加了奥运气象工作。我院的奥运雷电预警预报系统、紫外线强度等级预报及防护措施、大气成分数值预报及城市空气质量等级预报、北京与青岛的酸雨情况评估和成因分析预报的预报服务产品参加了奥运气象服务演练。     

BECAPEX科学试验城市建筑群落边界层大气环境特征及其影响

20 0 1～ 2 0 0 3年在北京实施了大气边界层动力、热力、化学综合观测试验 (BECAPEX ,BeijingCityAtmosphericPollutionObservationFieldExperiment) ,获取了北京城市大气动力和大气化学三维结构图像。综合观测试验分析研究发现 ,城市区域呈非均匀次生尺度热岛分布 ,并伴随着城市次生尺度环流 ,影响了局地空气污染物分布特征。MODIS卫星遥感 地面观测资料经过变分分析 ,可发现北京城市空气污染与周边区域影响源有密切关系 ,并影响城市群落环境气候特征 ,导致该区域日照、雾日、低云量和能见度呈显著年代际变化趋势。     

2004年北京市沙尘天气对空气质量影响的对比分析

北京市环保局近几年的空气质量监测报告表明：PMIO污染显著,一直居高不下,是最主要的污染物,全年中其占首要污染物的天数超过90％;SO2的污染趋势已经得到控制;NO2的污染状况改善相对较小,但整体呈现缓慢下降的趋势。通过对2004年春季北京市发生的3次沙尘天气过程的分析与比较,结合北京市3月份的空气污染物浓度（或指数）的变化情况,总结了沙尘天气对空气质量的影响情况,为今后北京地区沙尘天气的空气质量预报提供参考。     

气流输送对北京大气污染物体积分数的影响

利用HYSPLIT后向轨迹模式和2004年8月—2007年12月NCEP再分析气象资料,计算每天15:00抵达北京地区10、100和500m高度上的后向气流轨迹.对整个研究时段、采暖季和非采暖季期间的后向气流轨迹分别进行聚类分析,得到这3个时段到达北京地区的主要后向气流轨迹聚类.其中整个研究时段的后向气流轨迹分成3个聚类,采暖季和非采暖季的后向气流轨迹都分成5个聚类.结合各段时间中国科学院大气物理研究所观测的大气污染物体积分数资料,分析不同时段气流输送作用对北京主要大气污染物体积分数的影响.发现采暖季和非采暖季北京气体污染物体积分数高值主要集中在来自风速较小的西北方气流聚类.采暖季污染物体积分数低值主要出现在偏北方向风速较大的后向气流轨迹聚类.非采暖季污染物体积分数低值主要出现在偏北低速气流聚类和西北向高速气流轨迹聚类中.从各时段污染物最值分布情况可以看出:在风速较大的后向气流轨迹聚类影响下,北京的污染物体积分数较低;途经了较严重工业排放地带的后向气流轨迹聚类会使北京气体污染物体积分数显著增高.此外,虽然非采暖季的大气污染物分布与气流输送的影响基本符合,但各聚类污染物分布结果与气流输送作用的影响存在偏差.     

2008年北京奥运会期间污染控制效果数值模拟——以个例分析为例

利用2007和2008年北京地区空气质量监测资料和NCEP再分析资料,分析了北京地区空气动力学当量直径小于等于10μm颗粒物(PM10)污染过程与天气形势及天气系统之间的关系。结果表明:西太平洋热带气旋路径对北京地区发生PM10污染具有预示作用,即当热带气旋北上并在朝鲜半岛或日本登陆的情况下,北京地区一般受持续均压场等弱中尺度天气系统控制,这种中尺度天气系统不利于污染物的扩散,因此北京地区经常发生区域性的PM10空气污染事件。在2007年9次台风北上登陆朝鲜半岛或日本的过程中,北京地区伴随发生了9次PM10污染过程,预示准确率达100%,2008年的预示准确率也达到了80%以上。为了说明北京奥运会期间污染控制措施对改善北京空气质量有实际效果,利用中国科学院大气物理研究所区域空气质量模式NAQPMS,采用无控制措施源和有控制措施源,对2008年北京残奥会期间一次西太平洋北上型热带气旋天气条件下的空气质量状况进行了数值模拟试验,揭示了此次过程北京地区未发生PM10空气污染的原因。     

2012—2015年北京市空气质量指数变化及其与气象要素的关系

根据2012—2015年的空气质量指数（AQI）日报数据与同时段的气象数据,采用统计方法和广义加性模型（GAM）对空气质量指数的时间变化及其与气象要素的关系进行了分析,结果表明：2012—2015年北京市空气质量整体呈现下降趋势,冬春季空气质量较差,夏秋季的较好,冬季容易产生重污染天气,春季污染天气频发。北京空气质量存在一定程度的周末效应,表现为周末空气质量较差,工作日相对较好。整体上空气质量指数与风速、日照时数、降水量、平均气温和最高气温呈负相关,与湿度呈正相关,不同季节和不同级别空气质量下的AQI与气象要素相关性差异较大。通过广义加性模型得到AQI与降水量呈线性关系而与其他气象要素均呈非线性关系,气象要素在不同数值范围内对AQI的影响趋势和程度存在显著差异。     

造成北京PM10重污染的二类典型天气形势

利用北京空气质量监测资料和NCEP再分析资料,分析了北京发生PM10重污染的天气形势。研究表明:1)虽然北京地区PM10重污染(API指数3级以上)每年只有10 d左右,但与之关联的轻微或轻度空气污染(API指数3级)天数,却可能占全年3级污染总天数的40%-50%。因此,分析研究造成北京PM10重污染的天气形势,对于空气污染的预警预报以及污染源的控制和管理,都具有十分重要意义。2)通过海平面气压场的主观分析,确定了二类北京PM10重污染的典型天气形势,即高压南下东移阻滞型和与北上台风(或热带低压)相关联的弱高压控制型,并指出了后者在2008年奥运会期间,对开展北京空气污染预报和污染控制的指导作用。     

河北工业面源更新及其对奥运会期间京津冀区域空气质量模拟的影响

基于北京奥运会实时空气质量预报所用排放清单基础上,利用卫星影像资料提高京津冀大气污染排放清单空间分辨率,并考虑加强污染控制措施对排放源的影响,生成新的污染排放清单。更新排放清单的基础后,利用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)对奥运会期间北京及周边地区进行大气化学模拟,以评估奥运会期间北京及周边地区污染排放对空气质量状况的影响。模式结果表明,更新后的排放清单能够较好体现奥运会期间的污染排放状况。另外,情景控制试验结果表明,脱硫脱硝等一系列减排措施以及紧急污染控制措施,是奥运会期间北京城区空气质量良好的重要原因。     

北京夏季空气质量的气象指数预报

该文提出一种参数化预报方法,制作北京及其周边地区夏季空气质量气象条件指数预报。采用2000-2007年7-9月北京市观象台大气成分 (PM₁₀) 逐日观测资料和华北区域气象站网加密地面观测及探空信息,分析北京地区夏季奥运会历史同期与高污染过程 (PM₁₀浓度>150μg/m3) 关系密切的敏感气象要素和变量。引入适应度函数分级方法,计算北京周边不同观测站可能形成污染向北京输送的权重,建立北京夏季空气质量气象条件参数PLAM (parameters linking air-quality and meteorology) 预报模型。PLAM指数给出北京局地污染气象条件的客观定量诊断和预测,并可指示周边地区有利 (或不利) 于污染向北京输送的强度和方位。夏季“静稳型”气象条件参数化PLAM方法为北京奥运气象保障任务实时提供预报产品,分别用PM₁₀及可吸入颗粒物指数 (API) 对2008年7-8月PLAM逐日预报进行检验,相关系数达到0.001显著性水平。