区域空气质量数值预报系统CAPPS3在辽宁的应用

利用城市大气污染数值预报系统CAPPS的第三版(CAPPS3),经过安装、调试和本地化、自动化处理,建立起适合于辽宁的区域空气质量数值预报系统,用于预报辽宁的城市污染指数和等级以及各污染物的日均浓度分布.通过模式预报结果与监测资料的对比,发现辽宁14个主要城市SO2、NO2预报准确率的总体水平明显高于PM10.区域污染物浓度分布位置和大小的预报结果与实际情况相符,污染物小时浓度的演变也与实际风场的变化趋势保持一致,表明CAPPS3模式系统能够及时准确地预报出区域污染的形成和发展过程.     

华中区域环境气象数值预报系统及其初步应用

基于WRF/Chem大气化学模式建立了华中区域环境气象数值预报系统,初步应用在武汉市大气污染物浓度数值预报中,并与CUACE全国环境气象模式产品预报进行比较,最后通过试验探讨了一种大气污染调控方案。结果表明,模式系统较好地验证了武汉市大气污染物浓度日变化及空间分布特征,对PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO浓度变化趋势及误差稳定性预报较好,平均绝对百分误差MAPE控制在20%~40%,冬季O3预报出现系统正偏差,但趋势预报较好。区域WRF/Chem模式对武汉市的大气污染物浓度预报效果要优于CUACE模式系统,可为武汉市空气质量预报提供更具有参考价值的模式指导产品。此外,试验探讨了污染源排放速率的优化调控方案,依据大气边界层高度日变化特征,通过动态调控一天中不同时段的污染源排放速率,调度日间最大排放至大气稀释扩散的有利时段,在不消减日排放总量的情况下,也可以减少大气污染。     

复杂地形气象场对污染物浓度空间分布影响的研究

利用WRF模式与多尺度空气质量模式(CMAQ)系统模拟了试验期间(2005年1月30-2月2日)兰州市城区SO2的地面浓度,并根据模拟结果进一步分析了兰州市冬季污染物的空间分布特征。研究结果表明西固区和城关区各有一处污染物高浓度区域;受排放源空间分布和气象场的综合影响,夜间SO2地面污染范围小于日间,夜间污染物地面最大浓度明显高于日间,夜间模拟区域平均值低于日间;水平流场和山谷风环流形成的垂直运动均对污染物地面浓度有明显影响。     

梅雨锋生次级环流对暴雨的作用

本文采用了MM4中尺度数值模式对1991年7月5日08时至6日20时发生在江淮流域的梅雨锋暴雨过程进行了模拟。在模拟较理想的基础上，利用模式输出的高分辨率的动力协调资料，就暴雨过程中锋生次级环流各强迫项对暴雨的作用进行了诊断研究。结果表明：锋生次级环流对暴雨形成具有重要的作用，但在暴雨过程不同时期各项的作用差异很大。     

复杂地形城市冬季大气污染的数值模拟研究

采用中尺度大气动力模式与大气扩散模式相结合的方法，针对复杂地形条件下兰州市冬季无明显冷空气入侵天气过程时段（1994年12月2－3日）的大气污染状况，进行污染物（二氧化硫和烟尘）浓度分布的数值模拟研究，分析了模拟的风场的气温层结随时间的变化以及污染物浓度的分布及其变化，进一步分析了模拟的风场和气温层结与污染物浓度分布的关系。结果表明，该模式系统对兰州市大气边界层结构及污染物浓度的分布有较好的模拟能力，并证明了该模式系统可适用于兰州市大气质量预测预报研究。     

城市大气污染物扩散模拟系统开发

简单介绍了一个应用于复杂地形，下垫面条件下的中尺度大气污染物扩散模式的开发和利用；并为城市大气质量数值模拟和预测的实施，以兰州为例进行了初步的理想数值试验，其结果将对改进模式和城市污染源描述提供依据并积累经验，同时这也是最终形成城市大气质量预测系统的前期工作。     

广州亚运会期间鼎湖山站大气污染特征

为了解广州亚运会期间华南区域大气质量状况以及气象条件对区域本底浓度值的影响,2010年11月对鼎湖山站主要污染物NO_x,SO₂,O₃,PM₁₀和PM_2.5进行了连续在线观测。利用MICAPS,NCEP FNL资料及后向轨迹模拟对观测时段大气污染物变化特征进行了分析。结果表明:观测时期鼎湖山区域NO₂,SO₂和O₃平均体积分数分别为 (7.2±3.1)×10-9,(8.5±3.8)×10-9和 (28.7±9.8)×10-9。PM₁₀和PM_2.5的月平均质量浓度分别达到113 μg·m-3和81 μg·m-3,PM_2.5超标日数达13 d (标准为世界卫生组织第1阶段值,日平均值为75 μg·m-3)。不同时段日变化分析表明,广州亚运会期间高值时段 (定义为PM_2.5质量浓度超过世界卫生组织的IT.1标准的时段) NO_x和O₃平均体积分数为13.2×10-9和20.9×10-9,较2009年同期分别下降了41.3%和10.7%。不利气象要素影响和污染物区域传输作用是形成珠江三角洲区域大气本底 (鼎湖山地区) 细粒子污染偏高的主要原因。     

2016—2017年冬季华北地区一次重污染过程的气象条件分析

以华北地区为研究区域,利用地面监测数据、高空观测资料、NCEP FNL资料及HYSPLIT后向轨迹模式,对2016年12月26日至2017年1月9日该地区的雾霾天气过程进行综合分析。结果表明,雾霾期间高空以纬向环流为主,冷空气势力偏弱,主要受高压、弱高压或均压场控制,有利于华北地区静稳天气形成。同时,雾霾期间边界层平均高度约600~900 m,污染物浓度与边界层高度呈负相关,且污染物浓度变化较边界层高度变化存在滞后现象。逆温层的长期存在,不利于污染物垂直扩散,能见度一直维持在5 km以下。后向轨迹集合模拟与聚类分析表明,以北京地区为核心的华北地区雾霾天气期间,外来污染物中,80%来自西北方气团,20%来自河北西南地区气团。     

2017年漳州海陆风特征与冬春季污染物浓度关系

利用2017年福建漳州和南部海岛气象观测资料,通过统计分析和人工订正判识海陆风日,再结合天气形势和污染物浓度资料分析海陆风日的天气特征及其与污染物浓度的关系。结果表明：漳州海陆风日是海岛站的2.2倍,春夏季是海陆风的高发季节,秋冬季相对较少。冬季海陆风日主导天气形势为变性冷高压、高压后部、锋前暖区等,气象要素场配置为气压梯度小、气温高、风速小、日照时间长、湿度低、云量少,气象条件不利于污染物的稀释、扩散;海陆风影响下除了O₃,其他5种污染物浓度均高于系统风日2—3倍,其中颗粒物浓度明显偏高。与冬季不同,春季海陆风不仅对颗粒物浓度升高有利,对O₃浓度升高贡献更加明显,主导天气形势、气象要素场配置与冬季类似;海陆风影响下所有污染浓度均高于系统风日1—2倍,且易出现O₃超标现象。研究显示,漳州的海陆风全年发生频率虽然不到30%,但其特有的日变化规律和局地环流结构对污染物累积、输送具有重要的影响。     

福州市空气质量状况时空变化及其与天气系统关系

利用2002～2006年福州市PMlO、NO2和S02逐日资料及同期08:00 850 hPa天气图资料,采用统计学和天气气候分类方法,综合分析福州市5年来空气质量总体状况,污染物时空分布特征以及不同天气系统对污染物浓度变化的影响.结果表明:福州市空气质量状况总体良好,PMlO浓度呈逐年下降趋势,N02浓度呈逐年上升趋势,SO2浓度变化不明显;市区交通要道的N02和S02污染浓度值最高,高山站的各种污染物浓度值均低于市区.副热带高压和低压倒槽影响下福州市不会出现轻度污染事件,轻度污染出现机会超过5%的天气系统有冷槽、均压场、暖区辐合和大陆高压;暖区辐合的天气里,等级良的出现率为各类天气系统之首;低压和低压倒槽影响下,等级优的出现率高于良.     

北京地区气溶胶PM2.5粒子浓度的相关因子及其估算模型

文中运用统计分析和气象统计预报的方法 ,使用北京白石桥小区的污染物观测资料和同期北京地区的气象观测资料 ,对影响大气污染的气象因子进行了综合分析 ,并分别建立了气溶胶PM 2 .5粒子浓度与气体污染物、气象要素场的两类统计相关拟合模型。发现气溶胶PM2 .5粒子浓度与气体污染物浓度存在不同程度的相关性 ,且与气象条件亦存在显著的相关关系 ,此类时空变化及其量化估算模型具有一定实际应用价值。通过确定气象要素场和气溶胶浓度的关系可进一步研究不同地区的污染物输送和污染源扩散影响的问题。     

辽西北沙化土地起尘量估算及对沈阳大气环境影响的初步研究

辽西北沙化土地面积约为12368 km2。在大风条件下,沙地扬起大量沙尘,在本地和大风经过的地带形成沙尘天气。利用US EPA推荐的地面起尘的半经验公式,估算了辽西北沙地地面尘的排放总量和各季节的排放量。结果表明:辽西北地区起尘量(PM50)为1.38×105t/a,春季起尘量占全年的70.2%。同时以2004年气象资料和空气质量监测数据为基础,利用CALPUFF模拟系统对沈阳市空气质量进行模拟。定量解析了辽西北沙地可吸入颗粒物(PM10)对沈阳空气质量的贡献率,贡献率较大主要集中在春冬季,年平均贡献率为26.9%。%。     

西安市环境空气质量变化特征及其与气象条件的关系

采用2002-2011年大气污染物的现状监测资料以及同期气象观测资料,分析西安市空气污染的时空分布特征及其与气象条件的关系,并探讨了空气质量为优及轻微污染以上的天气事件对应的高空典型环流形势,研究污染成因及污染物传输规律。结果表明：西安市污染较为严重的污染物为PM₁₀,较大浓度值出现在冬季采暖期,雨水能够对污染物起到有效的湿清除作用,且空气质量状况具有明显的延续性,天气系统具有延续性是造成空气质量的延续性的可能原因;逆温的存在、最大混合层高度的降低造成大气层结稳定,风速较小,阻碍空气的对流运动,使污染物在垂直方向上的扩散能力很弱,不利于污染物扩散,易造成环境空气质量下降引起空气污染的发生。     

偏东小风在武汉市秋冬季重污染形成过程中的作用

综合运用了多元资料（环境空气质量监测资料、地面气象观测资料、L波段雷达探空资料、风廓线雷达探空资料和再分析资料）和多种方法（后向轨迹追踪、聚类分析、潜在源区贡献法和数值模拟）,研究了武汉地区特殊气象条件对重污染过程的影响,揭示了偏东小风所带来的外源污染物对形成严重污染日的贡献.主要研究结论如下：1）后向轨迹追踪分析表明,武汉地区严重污染日气流主要为来自安徽南部（47.5%）的偏东小风,模拟结果也显示偏东气流、偏北气流与局地环流共同作用,在武汉地区形成一个局地涡旋,成为反复污染带,加重了武汉地区的污染程度;2）利用潜在源区贡献法（PSCF）分析发现,武汉市秋冬季的潜在源区主要是安徽、江苏、山东、河南、湖南、江西以及武汉周边地区,因此在冬季大范围污染背景下,跨区域的联防联控（尤其是安徽南部地区）才能有效地减少武汉市秋冬季的重污染日.     

杭州市区空气污染物变化特征及其与气象条件的关系

利用2002—2007年杭州市区空气污染物监测资料,根据杭州周边城市的每日环境空气质量,结合不同污染类型和气象资料,分析市区空气污染物变化特征及与气象条件的关系。结果表明,市区环境空气质量中污染天数出现频率逐年减少,空气质量正在好转,主要是首要污染物PM_(10)的浓度呈现逐年降低的趋势。在三种污染类型中大范围连续污染类型中的较重污染出现天数比其他两种污染类型多一半,大范围连续污染类型时PM_(10)浓度是最高的,个别污染类型时最低,PM_(10)浓度分别为0.256 mg·m~(-3)和0.177 mg·m~(-3)。不同类型与不同天气形势的关系比较密切。杭州市区污染出现频率存在明显的季节变化,冬季最高,夏季最低,污染频率分别为25.6%和3.6%。不同污染类型中个别污染类型出现最多,局地连续污染类型出现最少,出现频率分别为40.7%和29.9%。不同季节不同污染类型的出现频率相差较大,局地连续污染冬季出现频率较高,个别污染在春季出现较多,大范围连续污染在秋季出现较多。夏季的空气质量最好,只有少数的个别污染出现。在不同级别污染中,Ⅲ1级(轻微污染)主要是个别污染类型,Ⅲ2级(轻度污染)和Ⅳ1级(中度污染)污染主要是大范围连续污染类型,而Ⅳ2级(中度重污染)和Ⅴ级(重度污染)污染出现时主要是受到沙尘暴影响或春节烟花爆竹燃放影响的个别污染类型。     

基于KZ滤波的京津冀2013～2018年大气污染治理效果分析

通过国务院“大气十条”等严格的大气污染治理措施的实施,近年来我国空气质量得到全面改善。对大气污染治理效果开展科学分析研究,可为后续空气质量持续改善、污染科学精准治理提供有效科技支撑。由于气象条件是影响污染物浓度分布的重要因素,治理效果分析的一个重要问题是区分气象条件和减排措施对污染物浓度变化的具体贡献。本文利用京津冀地区13个城市2013～2018年86个监测站点逐日PM2.5浓度以及欧洲中期气象预报中心（ECMWF）气象再分析资料,采用KZ（Kolmogorov–Zurbenko）滤波分析PM2.5浓度观测序列的时频特性,将其分解为短期天气影响分量、中期季节变化分量以及长期趋势分量3个部分,针对分解浓度序列建立气象因子回归模型,实现定量评估气象和减排对治理效果的具体贡献。在研究时间段内,京津冀地区13个城市PM2.5浓度的长期分量显著下降（22.2%～58.0%）,其中邢台市下降幅度最大（58.0%）。整体分析表明,气象条件和排放源均有利于大气污染的改善,但减排措施是空气质量显著改善的决定性原因,具体贡献为气象条件的影响占18.5%,排放源的影响占81.5%。逐城分析表明,唐山市的气象条件最有利于PM2.5浓度的减小（29.2%）,而衡水市的减排措施最有利于PM2.5浓度的减小（92.0%）。     

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。     

利用气象条件进行大气污染调控对策研究

通过对2005年-2007年山西省临汾市河谷地带重污染区4县市的环境空气质量、气象要素特征及其之间的关系分析,运用天气学分型方法将影响大气环境的天气类型分为5类,通过应用工业源复合模型（ISC）,依据临汾市气象特征,结合周边地理环境、地形结构、产业特点及污染源布局等因素,进行局部模拟试验,得到不同天气类型下大气环境污染物排放的调控预案。     

RMAPS_Chem V1.0系统SO2排放清单优化效果评估

RMAPS_Chem V1.0系统是基于WRF_Chem模式建立的服务于华北区域雾霾等污染预报业务的模式系统,该研究着重针对系统中污染排放清单不确定性带来的SO₂浓度预报偏差较大问题,采用EnKF源反演和误差统计订正相结合的方法对排放清单进行了改进,形成了一套优化后的华北区域SO₂排放清单。通过输入初始清单和优化清单对2017年10月进行模拟,并与华北地区616个地面环境监测站观测值进行对比,结果表明:EnKF源反演结合误差统计订正的排放清单优化方法适用于SO₂排放清单的改进,有效降低了清单系统性偏差,针对主要区域及重点城市的检验显示模拟结果接近观测值;排放清单优化后模拟误差显著降低,如河北南部、山东西部至北京一带模式预报均方根误差与归一化平均绝对误差明显下降,区域内站点模拟误差呈正态分布特征,误差分布范围、最大概率出现范围均明显变窄,且最大误差概率明显上升。     

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。