台州低空逆温层特征分析

利用浙江省洪家气象站L波段雷达逐日探空资料,统计分析了2007—2011年台州接地逆温和悬浮逆温的出现频率、逆温厚度、逆温强度特征,以及与风向风速的关系。结果表明:台州四季均存在低空逆温层,低空逆温出现频率年变化趋势呈单谷型特征,冬春季节逆温出现频率较高。秋冬季节低空逆温厚度增大,春季厚度变薄,夏季最薄;各时次的悬浮逆温厚度大于接地逆温厚度。07:00接地逆温月变化和季节变化强度都弱于19:00接地逆温的;07:00接地逆温,冬季强度最大(1.4℃/100m);19:00接地逆温在秋冬季节强度(2.2和2.0℃/100m)显著大于春夏季节强度(1.3和1.5℃/100m)。两个时次悬浮逆温强度月变化(0.8~1.2℃/100m)和季节变化(0.9~1.1℃/100m)较小,平均底高和顶高的最低值都在7月份,19:00悬浮逆温平均底高、平均顶高普遍大于07:00悬浮逆温观测值。出现接地逆温层时,低空风速一般≤2 m/s,层底风向集中在W到NW之间和静风,天空多为无云或少云;出现悬浮逆温层时,风速小于6 m/s的比例超过50%,层底风向集中在NW到ENE之间和SSW到SW之间,总云量不小于6的比例达70%以上。四季均有霾出现,霾日出现频率年变化趋势与逆温出现频率都是呈单谷型特征。霾污染权重系数季节变化与两个时次的逆温厚度和07:00逆温强度的变化趋势基本一致:冬春季节的大于夏秋季节的;冬春季节霾的污染程度较为严重,污染权重系数分别为49.0和38.1。     

基于L波段雷达探空资料的南京低空逆温特征

利用2010—2015年南京市逐日的08时(北京时间,下同)和20时L波段雷达探空秒级数据资料,研究南京市边界层内(2 km以下)接地逆温和悬浮逆温的出现频率、逆温层厚度以及逆温强度等,对该地区低空大气逆温特征变化进行了详细分析。结果发现:南京市逆温日的发生频率较高,达81.68%,其中接地逆温23.9%,悬浮逆温71.8%,早间发生频率高于晚间,月分布均表现为盛夏季节频率低,秋冬季节发生频率高。逆温层厚度也是夏季最薄,冬季到初春厚度较大;早间的逆温层厚度大于晚间的逆温层厚度,悬浮逆温厚度大于接地逆温厚度。南京市逆温强度夏季小,冬季大,有明显的季节变化趋势。逆温强度早晚差异较小,但接地逆温平均逆温强度是悬浮逆温的1.5倍。逆温强度达到2.0℃/hm的强逆温有50%以上出现在冬季。通过计算污染物浓度与逆温强度的相关性,发现污染物浓度(PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO)与逆温强度有很好的正相关性,由此说明低空大气逆温层结状况对空气质量有一定影响。     

持续性逆温天气对哈尔滨市空气质量的影响

利用2013—2016年哈尔滨市07:00和19:00探空逆温资料及哈尔滨市环境监测站空气污染物浓度监测资料,对哈尔滨市低空温度层结特征及其与主要空气污染物(SO_2、NO_2、PM_(10)和PM_(2.5))浓度之间的关系进行了统计分析。结果表明:(1)哈尔滨市2013—2016年07:00持续性逆温天气出现频率是61.5%,19:00为58.8%。(2) 07:00和19:00逆温厚度月变化趋势基本一致,季节变化趋势也一致:冬季秋季春季夏季。(3)哈尔滨市冬半年逆温层出现频率明显高于夏半年,秋、冬季产生的逆温强度强于春、夏季。(4) 4年来哈尔滨市空气污染物浓度与持续性逆温频率、厚度呈正相关;与07:00逆温强度呈正相关,与19:00逆温强度的相关性不明显,说明哈尔滨市低空大气逆温层结状况是影响哈尔滨市空气质量的主要因素之一。(5)高纬冷平流弱,低层增暖,同时海平面气压场弱,大气水平和垂直方向输送能力差,从而使得污染物难以扩散进而堆积,这是持续数日重度污染的重要原因。     

河北省采暖期低空大气逆温特征时空变化

基于河北省站点实测资料和ERA-Interim再分析资料,从逆温日数、逆温厚度和逆温强度3个方面统计分析了1981—2016年河北省采暖期(当年11月至次年3月)低空大气逆温特征。结果表明:(1)逆温多以贴地逆温为主,且贴地逆温特征均存在02:00(北京时,下同)较大,14:00最小的日变化,这可能与其多为辐射逆温有关,而脱地逆温20:00较小,14:00较大,可能与其多受天气系统活动影响相联系。(2)逆温特征空间分布受地理位置和天气气候共同影响,整体多呈现出东西向差异,如东南部太行山山前平原和东部沿海地区的逆温日数均相对较多,贴地逆温厚度较大,强度较小,但脱地逆温厚度较小,强度较大。(3)东南部山前平原地区脱地逆温特征均呈增加趋势,且贴地逆温特征在日扩散条件最好的14:00均呈增加趋势,对于全省平均逆温特征的年际变化而言,贴地逆温14:00、脱地逆温20:00增幅相对较大。(4)逆温在东南部山前平原地区的分布状况及变幅,不利于污染物的垂直扩散。     

酒泉市大气边界层逆温特征及其与沙尘天气的关系

利用2009-2018年酒泉市逐日08时（北京时间，下同）和20时L波段雷达探空秒级数据资料，统计分析了近10a酒泉市大气边界层内（5 km以下）逆温变化规律特征及其与沙尘天气的关系。结果表明：1）酒泉市一年四季均有逆温出现，逆温日的出现频率高达84.1 %，其中接地逆温频率72.9 %，悬浮逆温频率29.5 %；08时逆温频率、逆温厚度高于20时，秋冬高于春夏；逆温强度08时和20时差异较小，但接地逆温平均逆温强度是悬浮逆温强度的2.2倍，5 ℃·hm-1以上的强逆温主要出现在秋季。2）酒泉市逆温（双层逆温）的出现频率呈增大趋势，逆温厚度呈减小趋势，逆温强度没有明显变化；3）沙尘天气发生时逆温层厚度增大，逆温强度减小，沙尘暴对逆温强度的削弱作用最为明显，沙尘暴发生前平均逆温强度为2.73℃·hm-1，发生时仅为0.67℃·hm-1。     

赵石畔煤电一体化项目低空温度特征分析

为了给陕西能源集团有限公司赵石畔煤电一体化项目电厂空冷塔设计提供科学依据,应用系留气球系统在厂址处进行低空探测,连续观测从地面至320 m温度的垂直变化,探测时段38d,每日施放探空气艇10次。对各时次观测数据进行质量控制和审核,再进行线性插值,获得距地10、50、100、150、200、250、300、320m的温度。经统计分析:项目所在地存在接地逆温和低空逆温,在进行空冷塔设计时需要考虑大气逆温现象造成的影响。接地逆温只出现在07、09和20时,低空逆温在各时次均可出现。接地逆温初次出现时频率高,消散时强度大,09时强度最大可达3.8℃/hm,接地逆温全部出现在200m以下。低空逆温在各层次均可出现,顶高300m以上的逆温出现频率最高,顶高在200～300m的低空逆温层最厚。     

格尔木市低空逆温特征及其对空气污染物浓度的影响

利用2015—2017年格尔木市L波段雷达探空站的探空资料,分析格尔木市低空逆温的基本特征,并与不同气候区的西宁市、玉树市做对比;结合2016—2017年格尔木市逐日空气污染物浓度(SO_2、NO_2、O_3、PM_(2.5))资料,研究低空逆温对空气污染物浓度的影响。结果表明:07时、19时格尔木市年均逆温发生频率分别为67%、24%,以贴地逆温为主,秋、冬季发生频率高于春、夏季;逆温厚度表现为早间高于晚间,冬季最厚,夏季最薄,07时各季节贴地逆温厚度高于悬浮逆温,19时秋、冬季悬浮逆温厚度高于贴地逆温;逆温强度表现为贴地逆温大于悬浮逆温;07时悬浮逆温的起始高度和终止高度(分别为331 m、571 m)小于19时(分别为662 m、851 m),均在冬季达到最大;07时柴达木盆地逆温发生频率最高(67%)、强度最大(2.07℃/100 m)、厚度最薄(267m),19时逆温发生频率少于河湟地区,但多于三江源地区(24%),强度最小(2.18℃/100 m),厚度最厚(127 m);逆温对SO_2、NO_2、O_3、PM_(2.5)浓度有显著影响,但对PM_(2.5)的影响效果不如风速明显。     

银川市大气边界层逆温影响因素及其与冬季PM2.5的关系

为了探究银川市大气边界层逆温特征和影响因素及其与冬季PM_2.5污染的关系,利用2015—2020年银川气象站探空、地面气象观测资料及银川市空气质量监测数据,在分析银川市大气边界层逆温及地面气象要素特征基础上,以冬季为研究时段,探讨逆温与地面气象要素对PM_2.5污染的影响。结果表明：(1)银川市清晨大气边界层较傍晚更易出现逆温,且逆温多为贴地逆温,贴地逆温较悬浮逆温强度大、厚度小;逆温频率和厚度冬季最大、夏季最小,逆温强度秋季最强、夏季最弱。(2)冬季晴天,地面平均风速1.0～1.5 m·s^-1、相对湿度30%～60%的气象条件下易出现逆温。(3)贴地逆温是影响冬季PM_2.5污染天气的主要气象因素之一,当逆温厚度超过596 m、强度超过1.4℃·(100 m)^-1时,易出现PM_2.5污染天气,且随着逆温厚度增大、强度增强,污染加重。(4)冬季PM_2.5污染天气下,清晨天空状况多为晴天,通常地面平均风速小于1.3 m·s^-1     

成都地区大气边界层逆温特征分析

针对污染气象条件对大气环境影响的问题,利用2010—2012年成都地区探空资料的温度数据,系统研究了成都地区逆温的结构及分布特征。结果表明:2010—2012年成都地区整体以贴地逆温出现频率最高、厚度最大及强度最强,其次为低悬逆温和高悬逆温。不同类型逆温出现的频率、厚度及强度也存在一定的季节差异,贴地逆温春季出现频率最高,厚度最大,其他各季差异不显著;冬季逆温最强,夏季最弱。3类逆温的日变化明显,08时逆温出现的频率和厚度普遍大于20时,且08时逆温强度大于20时。分析成都地区大气边界层逆温层特征,对了解成都地区污染物扩散规律具有重要的意义。     

我国南方冰冻天气过程低空逆温层特征

利用我国南方地区7省12个探空站1960-1999年时段冬半年高空规定层、特性层资料,分析南方地区冬季低空逆温出现频率、强度、厚度等,对照历年“低温雨雪冰冻”天气过程期间的逆温特征,揭示了南方冬季低空逆温的基本规律和空间分布特征.结果表明:①南方冬季低空逆温普遍存在;②逆温强度指数随逆温底部高度的上升而增加,在700～600 hPa之间,逆温强度最强;③偏西南地区(贵州和湖南南部)逆温平均强度普遍高于偏东北地区(安徽和江苏);④1964-1995年“低温雨雪冰冻”天气时段内逆温强度指数有逐年上升的趋势,而逆温层平均厚度有较明显的减小趋势;⑤逆温出现时偏西南地区高空700 hPa附近有一温度大于0℃的暖温层,而偏东北部地区没有;⑥“低温雨雪冰冻”天气期间偏西南地区以冻雨为主,偏东北地区以降雪为主.     

Analysis of Low-level Temperature Inversions and Their Effects on Aerosols in the Lower Atmosphere

High-quality and continuous radiosonde, aerosol and surface meteorology datasets are used to investigate the statistical characteristics of meteorological parameters and their effects on aerosols. The data were collected at the Atmospheric Radiation Measurement Southern Great Plains climate research facility during 2000–15. The parameters and vertical distribution of temperature inversion layers were found to have strong diurnal and seasonal changes. For surface-based temperature inversion (SBI), the mean frequency and depth of temperature inversion layers were 39.4% and 198 m, respectively. The temperature difference between the top and bottom of SBI was 4.8℃, and so the temperature gradient was 2.4℃ (100 m)^?1. The detailed vertical distributions of temperature inversion had been determined, and only the temperature inversion layers below 1000 m showed diurnal and seasonal variations. Mean surface aerosol number concentrations increased by 43.0%, 21.9% and 49.2% when SBIs were present at 0530, 1730 and 2330 LST, respectively. The effect of SBI on surface aerosol concentration was weakest in summer (18.1%) and strongest in winter (58.4%). During elevated temperature inversion events, there was no noticeable difference in surface aerosol number concentrations. Temperature differences and temperature gradients across SBIs correlated fairly well with aerosol number concentrations, especially for temperature gradients. The vertical distribution of aerosol optical properties with and without temperature inversions was different. Surface aerosol measurements were representative of the air within (below), but not above, SBIs and EIs. These results provide a basis for developing a boundary layer aerosol accumulation model and for improving radiative transfer models in the lower atmosphere.     

云南省闪电活动时大气相对湿度结构特征

利用2007年6月1日—8月31日云南省闪电定位系统监测的云-地闪电资料与NCEP/NCAR再分析资料中的相对湿度物理量,分析了云南省闪电活动时相对湿度的结构特征。结果表明:云南省闪电活动除具有夏季是高发期且日分布具有呈一峰一谷变化特征,在时间演变上还具有不均匀和阶段性的特点,这与特定的大气相对湿度环境条件密切相关;云南省闪电活动一般发生在相对湿度垂直结构具有低层湿度不高、中层高湿、高层又逐渐变干的环境大气中,大约在中层700 hPa以下相对湿度随高度增加,逐渐在中层形成高湿层,中层以上相对湿度又随高度减小,低层湿度不高、中层高湿、高层偏干的环境相对湿度条件非常有利于雷暴天气的发生和闪电的形成,一方面中层以下水汽随高度增加有利于水汽的上升运动和云的凝结形成,另一方面中高层水汽随高度迅速减小有利于形成上干下湿的大气对流不稳定,促使对流云进一步发展,从而产生闪电活动;低层相对湿度在40%～75%之间,中层600～700 hPa之间相对湿度较高,可达80%以上,一般为90%～95%,中层湿层越深厚,闪电过程越强烈,在高层250～400 hPa左右相对湿度减小到35%～60%之间。     

Evolution de la structure de la couche limite planetaire sur des sites oceaniques et continentaux

We have studied the evolution of the planetary boundary layer using both oceanic and continental stations. This has been possible through the analysis of twice-daily temperature radiosondes at three different oceanic stations (Point A; Point K; and Azores) and also at three continental stations (Berlin, Trappes and Madrid) all situated in the Northern Hemisphere. We have studied the annual evolution of mixing layers and of temperature inversion levels; an annual evolution presenting a minimum in winter and a maximum in summer has been observed in the continental stations; the oceanic stations present a lesser variation and in the opposite sense. As for the elevated inversion layers, their maximum frequency can be observed in summer at the oceanic stations and in winter at the continental stations. We have shown that considering the studied stations, both the level and the frequency of the elevated inversion layers are similar at 00 h and at 12 h; such a result is important because these layers regulate the intensity of the exchanges between the ground and the free atmosphere. Using the equivalent coefficient, we have determined the annual variation of the vertical exchanges between the surface and different altitudes. At the continental stations, the vertical exchanges are more important in summer than they are in winter; the opposite behaviour occurs at the oceanic stations.     

阳泉市城市热岛效应特征分析

利用阳泉市3个国家级气象站资料分析了阳泉市城市热岛效应的年际变化、季节变化、月变化和日变化特征,结果表明：阳泉市存在弱的城市热岛效应,1972年-2011年平均热岛强度0．554℃。阳泉市热岛强度冬、秋季强,春、夏季弱;12月最强,5月最弱;阳泉市热岛强度整体呈显著上升趋势,热岛强度的增加主要是由于夏季热岛强度的增强。热岛强度日变化表现为12时最小,从傍晚开始随降温逐渐增大,到早晨气温降到最低时最大,日出之后迅速减小;2008年-2011年最强热岛强度出现在2010年1月14日08时达7．9℃。阳泉市主要城市发展因子与霾日数、气温呈显著正相关,在目前的经济发展水平条件下,城市化发展可能使阳泉城市温度增高,城市绿地面积的增加可能对热岛效应有缓解。     

贵州区域性辐射大雾特征与形成条件

通过对1971-2008年贵州省08:00能见度资料及地面天气图的普查,选取382次区域性辐射大雾天气过程,分析了贵州区域性辐射大雾的时空特征.并利用1999-2008年93次辐射雾08:00地面和高空天气图,进行天气环流条件分析;并进一步利用地面站及高空资料,研究了形成辐射雾的气象条件.研究表明,贵州区域性辐射大雾主要集中在仲秋到隆冬时段,呈现“东多西少”的分布特征,均压场是区域性辐射大雾的地面环流条件,区域性辐射大雾的四种高空环流条件为西北气流、西南气流、副热带高压、平直西风气流.地面风速小、湿度大、夜间辐射降温显著及近地层有逆温、整层“上干下湿”是形成区域性辐射雾的气象条件.     

太原城市下垫面扩张对边界层特征影响的个例研究

通过高分辨率卫星夜间灯光数据获取最新的城市地表分布,并利用高分辨率数值模式对2013年8月14~16日太原区域的一次高温过程进行研究,探讨城市下垫面扩张对大气边界层的影响。结果表明：基于DMSP/OLS夜间灯光数据对模式中地表参数修正后,能够更准确地反映太原主城区和高速公路沿线小规模建筑群的扩张,有效改善了模式的预报性能,显著提高对近地面气温、地表温度的预报能力。城市下垫面的扩张,使城区夜间升温明显,热岛强度增强。与1992年的城市化状况相比,晴空天气条件下,2012年太原城区夜间气温上升5℃,热岛强度升高2~3℃。城市下垫面扩张,改变了地表能量分配关系,使得地表感热传输明显加强,潜热通量明显减弱,城市冠层作用下的储热能力增强。边界层内部湍流交换、水汽输送等的进一步研究表明：城市地表水汽输送减弱,边界层水汽含量减少,2~4 km高度的水汽含量增加,湍流动能的影响高度增高,湍流混合加剧;14：00,城区边界层高度抬高了800 m,城市上空混合层加深,持续时间更长。     

江西省地闪气候特征及其活动强弱评价方法探讨

为科学评价雷电活动强弱和为雷电预报的效果检验提供参考依据,基于2003—2010年江西省闪电监测定位系统资料,分析了逐小时的闪电频数变化,发现0.01°×0.01°经/纬度分辨率格点上的地闪频数最大值出现在2004年9月18日17:00—18:00,为64次/h;相较其他时段而言,16:00—17:00闪电活动最强。基于地闪观测资料、探空及多普勒雷达资料,分析了雷达回波强度与地闪数的相关性统计特征发现,在0.1°×0.1°经纬度网格点上,0℃层以上最大回波强度大值与相应时段内的地闪频数大值常不一一对应,但地闪频数大值多出现在强回波附近。格点上的12 min内的地闪数大都≤60个,以1—20个为最多;地闪数≥40个的格点数则明显减少;对应的0℃层以上最大回波强度集中于35—60 dBz,回波强度≤35 dBz或≥60 dBz的格点数则明显偏少。回波强度介于45—55 dBz的格点数明显大于回波强度>55 dBz以及<45 dBz的格点数,表明这个区间内的闪电活动最强。因此,借助0℃以上最大回波强度可简单地区分闪电活动强弱。     

不同天气条件下沈阳城市热岛特征

利用1992—2008年沈阳站和新城子站逐日4个时次的平均气温、平均风速、降水量、云量和能见度资料,对不同天气条件下沈阳的城市热岛效应进行研究。结果表明：除雾和浓雾天气条件下,沈阳城市热岛强度在08时最弱外,其他天气条件下均表现为20时最强,14时最弱;不同天气条件下,夜间城市热岛强度均高于白天;晴朗无风条件下昼夜城市热岛强度差最大,为0.73℃。四季相比,除雾条件下秋季城市热岛强度最强外,其他天气条件下均为冬季最强;除大雨条件下春季城市热岛强度最弱外,其他条件下均为夏季最弱。沈阳城市热岛强度随降水量的增加而减弱,随能见度的降低而减弱,随着风速的增加而减弱。白天和夜间两个时次的差值表现为,1～3级风夜间变化幅度大于白天,0级和4～5级风速有相反规律,其他天气条件下无明显规律。     

重庆地区暴雨空间分布及雨量分时特征

采用重庆市34个地面观测站1981—2017年的降水观测资料,以及2005—2017年逐时雨量资料,分析了重庆地区暴雨的空间分布及日变化特征。结果表明:开州、酉阳、北碚为重庆的暴雨中心,开州年均暴雨日数最多达6.2d。荣昌、渝北、梁平、开州、彭水、酉阳等地大暴雨出现频率较高,南川、万盛大暴雨相对较少。暴雨平均雨量大值区分布在主城区、西部、东北部,西南部暴雨平均雨量较低。重庆地区的暴雨在不同时段主要影响区域不同。铜梁、合川、北碚等站点的暴雨夜间降雨量占比75%以上。代表站夜间平均降雨强度大于白天,大足、沙坪坝、涪陵降雨主要集中在22:00至次日04:00,酉阳03:00—06:00降雨强度较大。小时降雨量≥20mm暴雨日出现频率较高的时段在00:00—06:00和13:00—18:00。     

江苏不同量级降雪过程的对比分析和预报指标研究

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,通过对2008-2018年共11年间发生在江苏省的区域性中雪、区域性大雪、区域性暴雪天气过程的对比分析,发现影响江苏区域性降雪的主要天气系统是500 hPa西风槽、700 hPa西南急流和地面冷空气。决定降雪量级的因素主要是700 hPa西南急流强度和范围,降雪区上空水汽输送强度、水汽辐合强度、水汽辐合厚度也与降雪量级有一定的正相关关系。暴雪时700 hPa水汽通量≥14 g·cm^-1·hPa^-1·s^-1,且水汽来源更为丰富,均来自于孟加拉湾和南海;大雪和中雪时,700 hPa水汽通量分别≥12 g·cm^-1·hPa^-1·s^-1和10 g·cm^-1·hPa^-1·s^-1。暴雪期间,水汽辐合区内水汽通量散度都≤^-1×10^-7g·s^-1·hPa^-1·cm^-2,水汽辐合厚度达200~400 hPa,明显强于大雪和中雪。有利于江苏发生区域降雪过程的温度垂直分布条件为:地面≤2℃、t₉₂₅≤-1℃、t₈₅₀≤-2℃、t₇₀₀≤-1℃、t₅₀₀≤-14℃。随着降雪量级的增大,中低层温度阈值呈降低趋势。中低层逆温是产生区域性大雪及暴雪的必要条件,而中雪发生时不一定都有逆温层结,只要近地层温度条件合适,就能产生降雪。随着降雪量级的增大,逆温层强度明显增强、厚度明显增厚。暴雪、大雪和中雪时逆温强度阈值分别为3~8℃、2~8℃和1~3℃,其逆温层厚度分别为150~200 hPa、100~200 hPa和50~100 hPa。降雪过程中上升运动强中心位于600400 hPa。暴雪时,上升运动区相对大雪和中雪时的更为深厚,基本整层都为上升运动区,垂直运动发展旺盛。暴雪和大雪时上升运动中心值均≤-0.7 Pa·s^-1,中雪时中心值≤-0.3 Pa·s^-1。