北京冬季辐射逆温规律的初步研究

随着城市的发展,城市空气污染问题已日益引起人们的关注。污染物及有害气体的扩散过程受气象条件的制约,而城市效应又使其扩散过程更趋复杂。因此,了解导致城市污染物集聚与扩散的各种气象条件是十分必要的,而城市边界层内辐射逆温的研究则是其重要方面之一。 本文根据北京地区空气污染气象条件预报试验期间城区及近郊区的低空探测资料和SO_2浓度监测资料,对冬季北京城、郊辐射逆温的特征和某些规律及其对SO_2扩散的影响进行了初步的分析研究。     

北京市城、郊气候要素对比研究

利用北京市市区4个站点和郊区3个站点40a的气候资料,分析了北京市城、郊平均气温、降水、日照、能见度和相对湿度的变化特征。研究发现:40a来北京市城、郊年平均气温明显上升,城区气温平均升温幅度为0.43℃/10a,郊区气温平均升温幅度为0.21℃/10a。北京市热岛效应明显增强,城、郊气温年代变化特征中,城、郊温差20世纪60年代最小,90年代最大;在城、郊气温年际变化特征中,1961～1977年城、郊温差较小,1978～2000年城、郊温差较大。在城、郊气温季变化特征中,冬季城、郊季平均气温温差最大,春季城、郊季平均气温温差最小。近几年虽然高温(≥35℃)日数明显增多,但是年最高气温变化不大,只有1997年、1999年和2000年年最高气温超过38℃。北京市年日照时数呈明显下降趋势,城区40a来日照时数下降幅度为78.9h/10a,城、郊日照时数差异随季节有不同的变化,并且秋季最大,1961～2000年秋季郊区日照时数比城区平均多0.34h。40a来北京市年降水量略有减少,且年降水量变化幅度很大,城区40a来降水量减少幅度为45.2mm/10a,由于城市化影响,下垫面性质改变,城区<10mm的降雨日数远远小于郊区,40a间城区<10mm的降雨日数比郊区少603d。1981～2000年间北京市城区水平能见度2月份、5月份、9月份和10月份较好,北京市城、郊低值能见     

南京冬季城、郊下垫面能量平衡特征分析

本文利用2006年2月17日-3月2日在南京市区和郊区测得的辐射、湍流通量和脉动风速资料,定量分析了城、郊不同下垫面辐射收支、热量平衡特征及各分量的变化,结果表明:(1)不同天气条件下辐射平衡特征城、郊有一定差异,在晴天时差异最大,在下雪天时差异最小,但多云时更接近各辐射分量城、郊差异的平均特征;(2)城、郊下垫面感热和潜热分布不均,尤其是潜热城、郊对比有较大差异;(3)观测期间平均波文比(Qh/Qe)市区为7.8,与荒漠干旱地区接近,郊区为1.8.     

西宁城、郊冬季边界层温度廓线的观测与分析

本文从西宁市边界层实际观测的资料出发，分析了西宁市城、郊冬半年温度廓线的变化特征及城、郊温度廓线的交叉现象，统计了冬半年城、郊逆温层的基本特征，为开展城市环境污染预报、分析污染物分布与环境气象因子的关系、建立污染预报数值模型提供了预报依据。     

北京春季城市热岛特征及强热岛影响因子

应用北京地区地面气象观测台1990-2004年4月的气温资料,分析了近15a北京春季城市热岛特征,结果表明：春季夜间城市热岛要强于白天。还分析了春季一个强热岛形成和减弱消失过程的气象影响因子,结果表明：北京春季夜间特定条件下存在强热岛,强热岛中心在白家庄、天安门、公主坟连线的主城区;白天强热岛会减弱消失。强热岛在夜间形成的原因是日落后郊区地面大气降温速率和幅度远大于城区地面大气。白天有日照的晴夜北京城、郊地面风场很弱（≤1．0m／s）,多个测站甚至出现静风,同时城区垂直方向上15m高度以下持续存在很弱（≤1．5m／s）的风场,城区320m高度以下大气持续存在强逆温,这些因素共同促使春季强热岛的形成和维持。强热岛在白天减弱消失的原因是日出后太阳辐射的加热作用引起郊区地面大气升温速率和幅度大于城区地面大气,同时城区大气稳定度减弱、城区大气逆温消失、城郊地面风速增加。     

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。     

冬奥会张家口赛区气温与风的特征分析

利用2019年1—3月多源观测资料对北京冬奥会张家口赛区气温与风时空分布特征进行统计分析,并对不同环流背景下温度和风的特征进行了对比研究.结果表明:张家口赛区气温分布受太阳辐射差异与海拔高度的共同制约,盆地或山谷温度日较差大,且逆温现象明显.环境风和日变温影响逆温强度,风速越小,逆温强度越大.赛区风速具有明显日变化特征...     

南京冬季城、郊近地面湍流特征的对比分析

利用2006年2月17日—3月2日南京及其郊区的近地层湍流资料,分析了城、郊下垫面的无量纲化风速、温度的湍流特征,验证了Monin-obukhov（M-O）相似理论在城、郊下垫面的适用性,并与其他城市和地区的观测结果进行了比较,结果表明：在市区和郊区无量纲脉动风速标准差随稳定度的变化虽然都符合“1/3”次方律,但城、郊有一定差异,尤其在水平方向更为明显。在非中性时垂直向的变化要比水平向更符合“1/3”次方律;σT/｜T＊｜与Z/L关系在城、郊有一定差异,在不稳定时在市区和郊区分别按“-1/3”次和“-2/3”次方规律变化,而在稳定时市区按“-2/3”次方变化,郊区无普适函数关系。在稳定和不稳定条件下,城、郊σT/｜T＊｜都随着｜Z/L｜的减小而增大。     

基于L波段雷达探空资料的重庆市区低空逆温特征分析

利用重庆市沙坪坝气象站2005- 2009年L波段雷达探空观测资料,研究重庆市区接地逆温和悬浮逆温的出现频率、逆温厚度、垂直分布特征和强度状况,对本地低空大气的逆温分布特征进行了详细分析.分析结果表明:重庆市区低空大气全年均不同程度存在逆温层,低空逆温出现频率为93％,夏季发生的频率最高,冬季最低;逆温强度总体不大,07:00 和19:00接地逆温多年平均强度分别为0.53℃/hm和0.6℃/hm,为同时段悬浮逆温强度的2倍;从垂直分布特征来看,低空逆温呈现厚度薄且层次多的特点,层次最多时达6层.     

三峡坝区边界层逆温特征及其成因分析

利用三峡坝区高空气象观测站2001年全年的观察资料对坝区边界层内逆温的特征进行了分析。结果表明：低悬逆温为三峡坝区的主导逆温，年频率为41％，接地逆温年频率为20％；无论是低悬逆温，还是接地逆温，其强度较弱，但其厚度较大。     

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。     

基于自动站观测的北京夏季降水特征

应用2007~2011年北京地区237个自动气象站资料,分析了北京夏季降水的精细化时空分布特征及城郊差异,结果表明:(1)北京大部分地区夏季平均有效降水时数约120~160 h,降水时数高值区主要位于北部怀柔、密云山前迎风坡一带。城、郊区间有效降水时数差异并不明显,城市化对局地降水强度有较明显影响。(2)北京夏季降水主要出现在傍晚到前半夜,凌晨到正午降水较少出现。夏季平均降水量极大值出现在17:00(北京时间),为3.2 mm/h。降水量存在较明显的周期变化特征,其中7 d左右的周期是主周期。(3)夏季城区平均降水量多于郊区,城、郊雨量差异主要来自较强降水过程。城市效应会导致城区弱降水事件的减少,亦会导致较强降水事件的增多。(4)城、郊区间降水持续时长的差异主要由较强降水过程决定,多数情况下城区降水持续时长大于郊区,午后到前半夜发生的降水尤甚。     

吉林省冬季逆温天气特征分析

吉林省的三个探空站即长春、临江和延吉分别位于该省的中部平原、南部山区和东部盆地之中.利用三站探空资料,分析了吉林省冬季发生逆温的时空分布特征、逆温的统计特征、逆温属性以及逆温的天气气候特征.结果表明:逆温的发生频率平原最多、山区次之,盆地较少,强逆温的发生频率恰好与之相反;逆温底高平原多发生在近地面附近,山区多在400m以下,盆地多在200m以下;发生在近地面的强逆温层厚度一般多发生在1000m以下;逆温属性,平原和山区以辐射或下沉逆温为主,盆地则以辐射或下沉和平流逆温为主,同时指出了不同属性逆温的地面形势场特征.     

成都市冬季逆温对大气污染的影响分析

根据2002年1月的温度场和大气污染浓度强化监测资料,分析成都市冬季逆温特征。成都市的冬季逆温主要为上部逆温,出现频率为62.9%;通过分析其上部逆温的时间和空间分布特征,认为成都市冬季逆温对大气污染扩散的不利影响,主要表现为03时上部逆温对≤75m的低矮源污染物扩散的影响,而对高架源污染物的扩散影响不大。     

成都市冬季逆温对大气污染的影响分析

根据2002年1月的温度场和大气污染浓度强化监测资料,分析成都市冬季逆温特征.成都市的冬季逆温主要为上部逆温,出现频率为62.9%;通过分析其上部逆温的时间和空间分布特征,认为成都市冬季逆温对大气污染扩散的不利影响,主要表现为03时上部逆温对≤75m的低矮源污染物扩散的影响,而对高架源污染物的扩散影响不大.     

蒙自地区冬季边界层逆温特征

采用云南省蒙自探空站2010年和2011年冬季的高分辨率探空资料,统计分析蒙自地区边界层逆温特征。结果表明：蒙自地区冬季边界层逆温出现的频率非常高,多出现2～3层的逆温结构。边界层逆温强度绝大部分不超过3℃,极值达到5℃。逆温厚度的变化范围较大,存在明显的早晚变化。逐日比较发现,逆温出现的时间和高度具有不规则性。     

贵阳市逆温特征分析

用Micaps资料和贵阳探空雷达站的资料,对贵阳地区逆温及其天气形势特征进行了分析研究.得出:逆温大多出现在高层,近地层逆温少;逆温次数冬半年多,夏半年少;逆温次数最多的月份是1月份,最少的月份是7月份;1月和2月份逆温强度最大,逆温差最大值达到17℃;6月和7月份逆温强度最小,逆温差最大值仅为4℃;出现逆温的天气形势有4种类型:冷高晴好天气型、冷暖过渡型、锋面降水型、台风副高型,其中,近地层逆温的天气形势只有前2种类型,以第1种最多;近地层逆温强度小,逆温差大于3℃的极少,且天气以晴到多云天气为主,无降水.     

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.     

典型辐射送温生消过程中的爆发性特征

本文分析了北京市郊一类典型辐射逆温。发现逆温强度不仅随时间的变化是起伏性的,而且随高度是分层的。所以,在时-空剖面图上通常呈现为多个分离的逆温强度中心。逆温层厚度的发展常常具有爆发性特征。逆温层顶多为周期性波动状态。逆温层内部湍流强度的时-空变化是不连续的,动量和热量的输送在时间上是阵性的,在高度上是分层的。 作者认为这些特征主要是由于逆温层内部风场和温度场之间的相互作用决定的。     

北京地区大气湿度变化及城市化影响分析

应用北京20个常规气象站1976—2015年逐日观测及同期北京城市发展数据,并借鉴一个新的城、郊区代表站点分类方法,分析了北京地区相对湿度的分布、变化特征及其对城市化的响应。结果表明:(1)北京地区相对湿度的空间分布不均匀,城市化发展早期相对湿度的分布主要受地形影响,城市化程度较高的年代城市效应的影响更为明显,(2)近40年来北京地区平均相对湿度呈现下降趋势,线性倾向率为-0.9%·(10 a)~(-1)。城区相对湿度的下降速率比郊区大,城、郊差异主要表现在20世纪90年代以后;(3)近40年来北京城市干岛强度呈上升趋势,线性倾向率为1.3%·(10 a)~(-1),城市干岛效应在季节分布上以冬季为最强,秋、春季次之,夏季较弱。检验表明自1995年以来北京干岛效应呈现出更为明显的增强趋势;(4)北京城市干岛效应与城市化进程有密切联系,其与北京城市化率及城市热岛强度之间具有显著的高相关性,相关系数分别高达0.87和0.86。