湖北西部城市酸雨特征及其与气象条件的关系

根据对湖北省西部宜昌、襄樊、巴东、十堰等城市自然降水pH值的检测结果,对降水pH值变化、时空分布,降水的化学成分、酸雨出现时的风与气象条件、酸雨与降水云类的关系进行了详细的分析。分析结果表明:酸雨形成与当地的地理条件和气象因子有关。稳定的大气环境对酸雨形成有利,较强的逆温和静风频率,可以为当地降水的二次酸化提供有利条件。各地酸性降水化学成分中阴阳离子SO42-/NO2-比值表明,西部城市酸雨具有典型的硫酸型特征。巴东监测的时间较短,但酸雨年出现频率有上升的趋势,并且酸雾出现的几率比较大。襄樊、十堰酸雨出现频率较低与雨水中有较高浓度的阳离子有关。     

Some observations on the acidity and composition of rainwater in Sydney,Australia, during the summer of 1980–81

During the summer of 1980–81, a rudimentary form of wet-only event sampling was employed to collect a total of 294 rainwater samples at 12 sites spread across the metropolitan region of Sydney, Australia's largest city. From the samples were determined conductivity, pH, ammonium, chloride and nitrate ion concentrations as well as deposited water volume. Supplementary data consisting of city-wide averaged SO₂, NO₂, NO, and O₃ concentrations and 950 mb wind speed and direction were obtained for times coinciding with the period during which each event occurred.The pH of rainwater upwind of the city and unaffected by urban/industrial emissions was found to be usually 5, whereas the volume-weighted mean pH of all the metropolitan samples was 4.4, indicating that local emissions significantly increased rainwater acidity in the near field. Time available for conversion of precursors to acids averaged 1–2 h only.Considerable day-to-day variability in rainwater composition was observed. Factors identified as contributing to this variability included precursor gas concentration, wind speed, wind direction, amount of water deposited per event and possibly time of day. These results show that physical/meteorological factors cannot be excluded from consideration if variance in rainwater composition data is to be explained.     

合肥市降水化学组成成分分析

为研究合肥市降水的化学组成成分,于2010年4—9月在合肥市国家基本气象站设立了采样点,进行降水的采集,对降水化学组成成分进行了测定,并系统分析了化学组成成分的特点。结果表明:合肥降水中阴离子主要为SO24-,阳离子主要为NH4+和Ca2+,[SO24-]/[NO3-]当量浓度比值范围为1.23～6.33,大部分样本的比值<3,说明酸雨类型以硝硫混合型为主。降水的酸度与单一离子当量浓度的相关性并不明显,应该是受多种离子综合影响的结果,SO24-与NO3-,Ca2+与Mg2+,NH4+与SO24-,NH4+与NO3-均表现出较好的相关性。     

A study of marine aerosols over the Pacific Ocean

Aerosol samples were collected on a Pacific cruise from 47°N to 55°S. Particle morphology, concentrations, and size distributions were analyzed with an electron microscope; elemental compositions of individual particles were determined with an X-ray energy spectrometer; and chemical compositions of bulk samples were measured with an ion chromatograph. Temporal and spatial variations of aerosol physico-chemical characteristics were studied in relation to ocean currents and atmospheric parameters. The results show that number and mass concentrations of primary particles depend mainly on surface wind speeds. However the ratios between the major ions, e.g., Na⁺, Cl^-, and Mg⁺⁺, are similar to the ratios in seawater regardless of location or meteorological conditions. The concentrations of secondary aerosols, e.g., non-seasalt sulfate, nitrate, and ammonium particles, show maxima at upwelling regions, such as along the California coast, at the Equator, and near the Chatham Rise where ascending motion brings nutrient-riched deep water into the surface layer. The number concentrations of small sulfate particles and large nitrate-coated particles showed diurnal variations with maxima in the early afternoon and minima at night, indicating that the particles are the products of photo-chemical reactions. Their precursor gases, e.g., CH₃SCH₃, NO, and NH₃ are known to be released from seawater in upwelling regions where biological activities thrive.     

2012—2017年京津冀区域酸雨变化特征

利用2012-2017年京津冀区域26个酸雨观测站观测资料,基于GIS插值方法研究平均降水pH值和酸雨频率空间分布特征,分析酸雨区月、季和不同降水量等级下酸雨变化特征,探讨该区域酸雨的成因。结果表明：2012-2017年京津冀区域酸雨污染面积呈下降趋势,2012-2014年重酸雨区和2012-2013年酸雨频发区主要分布在承德、唐山、秦皇岛三市交界;2017年酸雨区面积（占比为15%）和酸雨频率多发区以上面积（占比为17%）比2012年分别减少了63%和52%;较弱酸雨频率出现最高,83%的特强酸雨出现在2012年和2013年。酸雨区秋季平均降水pH值最小,酸雨频率最高,秋季酸雨污染最为严重;冬季空气中污染物增多导致降水K值增大。中雨量级的平均降水pH值最小,小雨量级酸雨出现次数占比和降水K值最大;暴雨过程后减轻酸雨污染的程度。2011年后NO_x排放量超过了SO₂排放量,酸雨污染由"硫酸-硝酸型"逐步向"硝酸型"转变;减少SO₂和NO_x排放是降低京津冀区域酸雨污染的重要举措。     

2003年夏季淮河流域梅雨期西太平洋副高结构和活动特征及动力机制分析

通过资料分析和诊断, 揭示了在2003年6～7月淮河流域暴雨期间, 西太平洋副高相对偏北并且呈现南北变化相对稳定、东西变化明显的特征; 强劲而稳定少动的中纬度西风急流使得西太平洋副高难以北抬, 从而造成了淮河流域降雨带的稳定少动. 同时, 分析表明每一次雨锋的出现伴有高层南亚高压的东伸, 并诱发500 hPa西太平洋副高西伸至我国沿海, 导致淮河流域多雨, 江南干旱高温.分析还发现高、低空副热带高压影响天气系统发展的如下机制: (1) 沿30°N东伸的高层南亚高压脊在东部30°N以北地区引起辐散和上升, 在30°N以南地区引起辐合和下沉; (2) 江南高层的辐合下沉气流在中低空的辐散增强了局地的负涡度, 诱发西太平洋副高西伸; (3) 沿增强了的西太平洋副高西北侧的偏西南气流在30°N以北辐合, 增强了局地的上升运动, 为暴雨的产生创造了大尺度的背景流场; (4) 副高西北侧的暴雨加强了低空的南风和高层的北风, 从而使高层东伸的南亚高压和低层西伸的西太平洋副高在我国东部稳定维持.     

西北太平洋热带气旋在ENSO发展和衰减年的路径变化

本文运用有限混合模型算法对1979~2015年夏、秋季（6~11月）中国气象局（CMA）上海台风研究所（STI）的最佳路径数据集热带气旋（TC）路径进行聚类,将其路径分为七类,分别为第一类（西太西移型）、第二类（南海西移型）、第三类（沿海转折型）、第四类（低纬转折型）、第五类（洋面转折型）、第六类（近海转折型）、第七类（日本海转折型）;并利用S-EOF（季节EOF,Seasonal Empirical Orthogonal Function）方法确定ENSO四个位相（El Ni?o发展年、El Ni?o衰减年、La Ni?a发展年、La Ni?a衰减年）,分析在不同ENSO位相下TC路径的年际变化以及相应的流场,得到一些有意义的结论:El Ni?o发展年,TC在西北太平洋东南海域活动频繁,以第六类（近海转折型）路径为主;El Ni?o衰减年以第二类（南海西移型）路径居多,第七类（日本海转折型）路径也较为活跃;La Ni?a发展年,TC集中在西北象限海域,以第七类（日本海转折型）路径为主;La Ni?a衰减年,TC源地多位于我国沿海地区与台湾岛附近洋面上,以第三类（沿海转折型）路径为主。     

亚洲—太平洋季风区的遥相关研究

亚洲—太平洋季风区各季风子系统间的相互作用对季风区甚至全球的气候变化都有非常显著的影响。文中根据国内外相关研究,重点分析和评述了在亚洲—太平洋季风区中4种季节内时间尺度的遥相关关系,清楚地揭示了印度夏季风、东亚夏季风和西北太平洋夏季风之间的相互作用。研究发现：（1） 在亚洲季风爆发初期,印度夏季风的爆发相对于中国长江流域梅雨的开始存在相差大约两周的超前关系,形成从印度西南部经孟加拉湾到达中国长江流域及日本南部的遥相关型,即“南支”遥相关型。（2） 在季风盛行期间,长江流域降水明显受热带西北太平洋夏季风的影响,与西北太平洋夏季风降水呈反相关关系,即当季风减弱时,长江流域夏季降水偏多。（3） 与长江流域降水相反,华北雨季（7月第4候—8月第3候）则与西北太平洋夏季风降水呈正相关关系,当西北太平洋夏季风强时,西太平洋副热带高压异常偏北偏东,副高西南侧的异常东南水汽输送在中国华北地区上空辐合,给该地区降水偏多提供了充足的水汽条件。（4） 华北夏季降水同时还与印度夏季风呈正相关关系,在夏季风盛行期间,形成由印度西北部经青藏高原到中国华北地区的西南—东北走向的遥相关型,即“北支”遥相关型。 上述4种遥相关关系,反映了亚洲夏季风季节北推过程中,印度夏季风、东亚夏季风和西北太平洋夏季风子系统之间的关联。     

西太平洋副热带高压影响下北京区域性暴雨的个例分析

北京地区大降水(≥25 mm/d)天气有72%出现在7~8月份,其中直接受西太平洋副热带高压(副高)影响的大降水占46%,它们主要产生在西风槽与副高相互作用的天气形势下。通过对该类暴雨的典型个例分析表明,由于受副高的影响,对流层低层副高南面的偏东气流将海上充沛的水汽输送到大陆,并折向北与偏北气流相遇,汇集在北京附近。同时,副高西北边缘与西风槽之间形成较强的能量锋区,该锋区南面的高温高湿气团蕴藏了较深厚的湿有效位能,在湿位涡的斜压项作用下转化为动能,倾斜垂直涡度发展激发了强烈的上升运动。在斜压扰动作用下,对流层中层差动涡度平流和副高西侧的暖平流破坏了北京及邻近区域的准地转平衡,动力强迫和热力强迫共同作用激发了次级环流,该处的上升运动得到加强。暴雨就是产生在强的能量锋附近低层气旋性涡度发展、高层辐散显著的地方。此外,副高西侧低层的暖湿气流北上,较强的差动假相当位温平流促使大气层结向对流不稳定发展,这对于暴雨局地的再增强是不可忽视的因素。由此,形成对该类暴雨天气预报的着眼点。     

西太副高影响下北京区域性暴雨的个例分析

北京地区大降水（≥25 mm/d）天气有72%出现在7～8月份，其中直接受西太平洋副热带高压（副高）影响的大降水占46%，它们主要产生在西风槽与副高相互作用的天气形势下。通过对该类暴雨的典型个例分析表明，由于受副高的影响，对流层低层副高南面的偏东气流将海上充沛的水汽输送到大陆，并折向北与偏北气流相遇，汇集在北京附近。同时，副高西北边缘与西风槽之间形成较强的能量锋区，该锋区南面的高温高湿气团蕴藏了较深厚的湿有效位能，在湿位涡的斜压项作用下转化为动能，倾斜垂直涡度发展激发了强烈的上升运动。在斜压扰动作用下，对流层中层差动涡度平流和副高西侧的暖平流破坏了北京及邻近区域的准地转平衡，动力强迫和热力强迫共同作用激发了次级环流，该处的上升运动得到加强。暴雨就是产生在强的能量锋附近低层气旋性涡度发展、高层辐散显著的地方。此外，副高西侧低层的暖湿气流北上，较强的差动假相当位温平流促使大气层结向对流不稳定发展，这对于暴雨局地的再增强是不可忽视的因素。由此，形成对该类暴雨天气预报的着眼点。     

南亚高压与西太平洋副热带高压对我国西南地区夏季降水异常的影响

利用1961～2010年全国台站观测资料中逐日平均降水资料,及同期NCEP／NCAR再分析资料,通过统计方法,研究分析了南亚高压东脊点和西太平洋副热带高压西脊点对我国西南地区夏季区域降水的影响。分析得到：对于1961～2010年我国西南地区夏季降水异常,南亚高压与西太平洋副热带高压其东西脊点之间的经距,在31候、36～37候以及45～46候,体现出明显异常特征。特别是涝年和旱年对比中,在这3个时段上存在明显差异。并且发现,31候时南亚高压东脊点与西太平洋副热带高压西脊点之间经距,与前一年的差距越大,我国西南地区该年夏季降水偏多,特别是中部与东部,效果更为显著。     

TRMM多卫星降水分析资料揭示的青藏高原及其周边地区夏季降水日变化

利用国家气象信息中心提供的2008—2013年6—8月中国自动站逐小时降水资料与CMORPH（CPC MORPHing technique）卫星反演降水资料融合生成的逐小时融合降水产品（0.1°网格数据集）和2001—2012年6—8月的NCEP 1°×1°再分析资料,对辽宁省夏季降水时空分布特征及其成因进行了较为深入统计、分析,结果表明：（1）辽宁省平均日降水频率的大值区位于辽东地区,这与该地区位于千山—龙岗山山区和夏季低层盛行偏南风密切相关。（2）辽宁地区平均小时降水率大值区也分布在辽东,辽东南为大值区的中心,主要原因为其一,该地区位于中低层比湿场的湿舌处,其二,该地区夏季中低层盛行的西南风遇千山—龙岗山被迫抬升形成中低层上升速度中心。（3）辽宁省降水日变化特征明显：辽西山区、辽宁西北部、辽东—东南部山区为午后到前半夜降水峰值频发区,而中部平原地区、南部沿海地区为凌晨降水峰值频发区。（4）地理环境决定的局地热力、动力过程和天气系统同时影响日降水峰值发生时间,当天气系统较为稳定的处于发展初期和后期时,其影响区域内降水日变化符合前述规律,但当天气系统明显发展或移动,其影响区域内日降水峰值多数发生在该时刻附近。（5）降水日变化规律与天气类型关系不是很大,即在各类天气系统诱发的降水过程中,由地理环境决定的降水日变化规律均存在。（6）辽宁地区西部山地高原、中部平原、东部山地丘陵、南临海洋的独特地理环境决定的局地热力、动力环流及夜间到凌晨加强的由海到陆的西南风暖湿气流是其降水日变化特征的产生的主要原因。

     

Interdecadal Variations of the Western Pacific Subtropical High and Surface Heat Flux over East Asia and Their Relationship

The interdecadal variation of intensity of the western Pacific subtropical high(WPSH) during the period 1951-2001 is studied by using data from the National Climate Center(NCC),China Meteorological Administration.The characteristics of the circulations at 500 hPa and the surface heat flux over East Asia are also analyzed based on the NCEP/NCAR monthly reanalysis data.The results reveal that the WPSH and the circulations exhibit interdecadal variations around 1978,with enhancing intensities.The interseasonal persistence of the WPSH intensity alters correspondingly to some extent,which is more significant during 1978-2001 than during 1951-1978.The surface heat flux over East Asia also displays a remarkable interdecadal variation,which leads that of the WPSH intensity.The key variation areas of the surface sensible heat flux(SSHF) are mainly located over the eastern and western Tibetan Plateau around the late 1960s.However,the difference of the SSHF between the eastern and western Plateau exhibits a change in the mid 1970s,close to the time of the abrupt climate change of the WPSH intensity.The SSHF of the Plateau stably increases in the west and decreases in the east before the mid-late 1960s,while it stably increases in the east and decreases in the west after the mid-1970s.On the other hand,the key variation area of the surface latent heat flux(SLHF) is mainly situated over the West Pacific(WP),where the SLHF anomaly in spring changes from positive to negative in the south before 1978,but from negative to positive in the north after 1978;while in summer it turns from positive to negative all over the WP after 1978.The interdecadal variation of SLHF in both spring and summer corresponds well to the interdecadal variation of the WPSH intensity in the same season.The notable correlation between the WPSH intensity and SSHF(or SLHF) maintains without any change although each of these qnantities varies on the interdecadal scale.     

秋季亚洲-太平洋涛动与中国近海热带气旋活动的关系

采用联合台风警报中心的台风最佳路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了秋季(9—10月)亚洲-太平洋涛动(APO)强度的年际变化与东亚-太平洋大气环流的关系,探讨了APO与西北太平洋和中国近海热带气旋(TC)活动的关系。结果表明:秋季APO年际变化与同期西北太平洋和中国近海TC活动关系紧密,即当APO偏强(弱),西北太平洋TC活跃区明显偏西(东),中国近海TC偏多(少);APO可以通过影响中国近海对流层纬向风垂直切变、低层辐合和对流层中层引导气流等,从而影响西北太平洋和中国近海TC活动;当APO偏强(弱)时,东亚大槽偏弱(强),东亚冬季风偏弱(强),使得侵入中国近海和热带西北太平洋的冷空气活动偏弱(强),有(不)利于这些海域TC的生成和发展;此外,在APO偏强时,西太平洋副热带高压脊偏西,其南侧偏东气流加强,有利于TC在偏强的偏东气流引导下向西移动或者其转向点偏西;而在APO弱年,副热带高压脊偏弱和偏东,偏东引导气流减弱,不利于TC西行或有利于其转向点偏东。     

西太平洋大尺度环境场对TC生成初期的影响

利用NCEP/NCAR水平分辨率为1°×1°、逐6 h的分析资料,以及JTWC(美国联合台风预警中心,Joint Typhoon Warning Center)最佳TC路径资料,对2004—2010年5—9月北半球100°E~180°范围内,118例TC生成时刻周围系统辐散风的大小以及时间和空间分布特征进行了统计分析,根据作用系统的不同将TC分为7种类型,其中:1)越赤道气流型;2)越赤道气流和副高相当型;3)越赤道气流强,副高弱型;4)副高型,这4种类型最多,占总数的91.5%以上。以TC为中心,在新生TC闭合环流外500 km范围内,第Ⅰ象限为副高的影响,在第Ⅱ象限多为副高与大陆高压影响,第Ⅲ象限为越赤道气流影响,而在第Ⅳ象限多为越赤道气流影响,少数为副高影响。区域平均越赤道气流辐散风的影响强度在0.7~3.5 m·s~(-1)的范围内,副高辐散风的影响强度在0.6~1.5 m·s~(-1)的范围内。对0704号的控制试验和敏感性试验表明,去掉TC自身的作用后,仍然会在一段时间后生成新的TC,这也验证了周围系统对TC的生成有重要的作用。     

夏季热带西太平洋对流与长江中下游降水关系的研究

利用1979～2001年NCEP/NCAR月平均再分析格点资料、OLR和中国160站的月平均降水资料,研究了夏季热带西太平洋对流活动与长江中下游降水的关系.结果表明,夏季热带西太平洋上空对流活动强(弱)时,长江中下游地区夏季降水显著偏少(多).而西太平洋副热带高压在夏季热带西太平洋对流和长江中下游地区降水之间起到了桥梁作用,通过副高的东西位置、面积、强度异常等影响东亚夏季风异常,进而造成长江中下游地区夏季降水异常.另外,热带西太平洋对流异常显著对应着在热带和中纬度地区呈经向分布的Rossby波列(即东亚遥相关波列),该波列结构的异常与长江中下游地区夏季降水异常也有密切的关系.     

A study of track deflection associated with the landfall of Tropical Cyclone Sidr (2007) over the Bay of Bengal and Bangladesh

In this study, the dynamics of track deflection associated with Tropical Cyclone (TC) Sidr (2007) are explored using a numerical weather prediction model. It is found that (a) the simulated track of Sidr is sensitive to flow, orographic, and model vertical structure that change the environmental steering flow leading to the track deflection. In particular, the track of TC Sidr is deflected northwestward for cases with lower domain height, horizontal domain covering only part of Himalaya mountains, and varying mountain heights; (b) the simulated track of TC Sidr, when compared with GFS reanalysis data, is mainly controlled by its deep-layer environmental steering flow as a point vortex; (c) the northwestward deflection with lower domain height is caused by an artificially larger high pressure at lower levels in the vicinity of the Himalayas, due to the upward propagation of wave energy being reflected by the upper domain boundary; (d) the significant northwestward deflection associated with the varying mountain height cases is due to the cyclone vortex being advected by the northeasterly monsoonal flow, which is blocked by the mountains in the corresponding cases with mountains; (e) the northeastward track deflection after the landfall of Sidr is explained by the addition of the frictional force.In summary, the model vertical domain height and the Himalaya mountain representation play key roles in influencing the accuracy of TC Sidr track simulation, compared with other factors, such as the vertical resolution, at least for TC Sidr.     

Changes of cloud water chemical composition in the Western Sudety Mountains, Poland

The changing chemical composition of cloud water and precipitation in the Western Sudety Mountains are discussed against the background of air-pollution changes in the Black Triangle since the 1980s until September 2004. A marked reduction of sulphur dioxide emissions between the early 1990's and the present (from almost 2 million tons to around 0.2 million tons) has been observed, with a substantial decline of sulphate and hydrogen concentration in cloud water (SO₄²⁻ from more than 200 to around 70 μmol l^− 1; H⁺ from 150 to 50 μmol l^− 1) and precipitation (SO₄²⁻ from around 80 to 20–30 μmol l^− 1; H⁺ from around 60 to 10–15 μmol l^− 1) samples. At some sites, where fog/cloud becomes the major source of pollutants, deposition hot spots are still observed where, for example, nitrogen deposition can exceed 20 times the relevant critical load. The results show that monitoring of cloud water chemistry can be a sensitive indicator of pollutant emissions.     

副高北进过程的个例数值研究

就一次出梅时西太平洋副热带高压北进过程,用数值试验的方法,对副高北进的原因进行了分析研究,重点分析了非绝热过程在副高北进过程中所起的作用。结果表明:1）对应出梅时的环流形势,大气内部的动力调整过程具有使副高增强北进的趋势,是副高北进的主导因子。2）在3～5天时间尺度上,非绝热过程的作用不可忽视,其总效应使副高减弱。就各非绝热因子而言,净辐射过程的总效应使副高减弱,不利副高北进;降水凝结潜热释放有利副高的维持和增强,有利副高北进。就地区而言,南亚季风区加热具有同副高南侧热带辐合带加热相同的作用,正的加热增强有利副高增强北进。     

我国南方洪涝暴雨期西太平洋副高短期位置变异的特点及成因

利用NCEP/NCAR多年逐日再分析资料、美国环境预报中心CMAP (NOAA NCEP Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation) 候平均降雨量资料以及全国740站逐日降水资料, 对华南前汛期和江淮梅雨期大范围持续性暴雨过程中西太平洋副高短期位置变异的异同及其可能成因进行了分析。结果表明: 华南和江淮大范围持续性暴雨期间, 西太平洋副高位置均比同期气候平均值异常偏南偏西, 且强度偏强。华南暴雨期间, 副高西北侧华南地区以及西侧孟加拉湾地区存在异常强烈的视热源和视水汽汇; 江淮暴雨期间, 副高北侧江淮流域及西侧孟加拉湾地区也存在异常强烈的视热源和视水汽汇。运用全型垂直涡度倾向方程理论, 研究非绝热加热对西太平洋副高短期位置变异的影响, 结果表明: 副高位置的短期变异与非绝热加热场及其配置有密切联系。华南暴雨期间, 副高西北侧边缘的华南地区加热场可在短期内迫使副高东撤南退; 江淮暴雨期间, 副高北侧江淮流域加热场的存在不利于副高北进, 而西侧较远处孟加拉湾热源会诱导副高西伸, 两者的共同作用导致副高在江淮以南维持, 且会明显西伸。