2015年冬季湖北省PM2.5重污染传输特征及影响天气系统的数值模拟

为了研究湖北省两种污染来源的重污染天气特征及其形成机制,采用WRF/Chem零排放情景模拟方案,将2015年冬季湖北省PM2.5模拟浓度分离为外源传输量和本地累积量,基于对数值模拟结果的统计分析,确定了湖北省污染传输通道和外源传输贡献率,研究了敏感区天气系统对两种污染来源的影响作用。结果表明,外源污染物输送在湖北省内有两条主要通道,一是由南襄盆地夹道直接输送汇入江汉平原,二是沿京广线从信阳到随州、孝感、武汉至江汉平原。湖北长距离跨区域传输的潜在污染源区为河南、安徽、江苏、山东等地。2015年冬季湖北省17个地（市）平均外源贡献率为42%,而对于重污染过程,平均外源贡献率高达66%,外来源输送对湖北重污染过程贡献非常显著。对外源传输型,我国东南地区为主要敏感区,气压（气温）变化与PM2.5输送显著负（正）相关,对维持南、北两支矢量带（PM2.5输送与风场相关）,推动偏南和偏东气流起到积极作用。此外,伊朗高原天气系统通过上下游效应对东亚地区大气环流起到一定影响,从而也间接影响了区域污染输送。对本地累积型,冬季风环流系统为主要影响天气系统,在弱的冬季风环流形势下,蒙古高压系统偏弱、西太平洋地区海平面气压值偏高,对应湖北本地累积污染总量贡献大。     

重庆市荣昌区冬季PM2.5污染的气象因素及区域传输特征

利用2016—2018年重庆市荣昌区冬季PM_(2.5)质量浓度监测数据,结合地面气象观测资料、L波段探空雷达资料、ERA-Interim再分析资料及全球资料同化系统(GDAS)数据,并与HYSPILT模型相结合,分析荣昌区冬季PM_(2.5)污染的气象影响因素及区域传输特征。结果表明:(1)2016—2018年荣昌区冬季PM_(2.5)污染超标频率高达56.3%,但空气质量有好转趋势。PM_(2.5)质量浓度日变化有2个峰值,分别出现在12:00和23:00;(2)荣昌区冬季PM_(2.5)污染主要受降水、逆温层、低层风速等气象条件影响。当925 hPa以下和700~600 hPa存在明显逆温层结,500 hPa呈西北气流或平直西风气流,850 hPa以下为偏东北弱风时不利于PM_(2.5)扩散,易发生重度污染天气。日降水量R>2.0 mm时,降水对PM_(2.5)具有明显的正清除,且清除能力随着降水等级的增大而增大,R<1.0 mm时,降水对PM_(2.5)表现为负清除,微量降水期间不利的扩散条件加之颗粒物吸湿增长作用反而导致PM_(2.5)质量浓度增加,空气质量恶化;(3)荣昌区冬季PM_(2.5)污染主要受距离荣昌区西北和东北方向约300 km范围内的成渝城市群城市间污染物区域输送影响,外域颗粒污染物的传输是荣昌区冬季PM_(2.5)污染的重要原因。     

2020年南昌市大气污染特征与潜在源区

基于南昌市大气环境监测、地面气象观料和GDAS等资料,主要采用后向轨迹聚类分析、潜在源贡献因子和浓度权重轨迹分析方法,分析了2020年南昌市大气污染特征和污染物潜在源区。结果表明:1)南昌市春、夏、秋季以O_(3)污染为主,冬季以PM_(2.5)污染为主。2)大气污染物质量浓度日变化具有明显的季节性特征,PM_(2.5)和PM_(10)在春、秋、冬季呈双峰形分布,NO_(2)在秋、冬季呈弱双峰形分布,春、夏季呈单峰分布,O_(3)呈单峰形分布。南昌市东部大气污染较西部更严重。3)南昌市气流输送季节差异明显,春、秋、冬季主要受偏北气流影响,夏季主要受偏南气流影响。本地源是南昌市大气污染的主要潜在源,安徽省南部、湖北省东部、上饶市西部和九江市的区域输送也有一定贡献。     

秸秆焚烧导致湖北中东部一次严重霾天气过程的分析

利用地面气象要素、火点信息及污染物资料,研究了2014年6月12~13日湖北省中东部地区一次重度霾天气的成因及污染特征。结果表明:导致此次霾天气的主要原因是安徽省北部大面积秸秆焚烧所形成污染气团受偏东北气流输送的影响,12日在湖北中东部形成了两条"带状"的能见度低值区,最低能见度仅为2.1 km。秸秆焚烧污染物输送气流由北向南影响湖北,主要作用于孝感—武汉—咸宁一带,3个地区细颗粒物(PM2.5)峰值浓度均超过了600μg/m3,且武汉和孝感的PM2.5与PM10质量浓度比值在12日增加到0.76和0.77,并出现了0.96和0.93的最大值,随着污染气团的传输,其中PM2.5所占比例会出现明显下降。SO2质量浓度的变化特征不显著,NO2质量浓度在污染物质量浓度达到峰值前1~3 h达到峰值,而CO是秸秆焚烧产生的主要污染气体,其质量浓度变化与PM2.5和PM10呈正相关关系,相关系数分别为0.66和0.67。风矢量和分析表明:6月12日湖北省中东部存在明显的东北来向气流输送,污染物的输送是该时段霾天气发生的主要影响因子,而6月13日湖北省东北边界处的输送气流已经明显减弱消失,东南部风矢量和异常偏小导致的污染物堆积是该地区污染持续的主要原因。     

上海地区空气污染变化特征及其气象影响因素

利用2013—2014年上海地区6种空气污染物小时浓度和逐日空气质量分指数(IAQI)的监测资料,统计分析了上海地区空气污染的变化特征及其气象影响因子。结果表明:2014年上海地区空气质量优良率达77.0%,空气质量总体较2013年明显好转。2013—2014年上海地区AQI具有季节性特征,表现为冬季空气质量较差、秋季空气质量较好的特征,其中12月空气质量最差。由首要污染物分布可知,上海地区最主要的污染物为PM_(2.5),其中冬季PM_(2.5)污染出现最多;O_3则为夏季的主要污染物。由污染物浓度的周循环变化可知,上海地区PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2和O_3浓度均存在周末低于工作日的"周末效应",但PM_(10)和NO_2浓度的"周末效应"更显著。由2014年上海地区霾日与PM_(2.5)浓度的变化可知,当PM_(2.5)浓度达到轻度及以上污染时,霾天气出现的概率大幅提高,但二者并非对应的关系。天气形势对PM_(2.5)污染影响较大,基于上海地区天气形势特点可以将PM_(2.5)污染的地面形势分为7种类型,其中高压中心型和高压楔型为PM_(2.5)污染的主要天气型。由于上海地区冬季冷空气活动频繁,西北风将上游地区颗粒物输送至本地,易造成较严重的污染天气;同时在冷高压的控制下,高压中心型和高压楔型天气频繁出现,导致颗粒物不易扩散,也易造成空气污染。夏季和秋季在副热带高压的控制下,水平和垂直扩散条件均较好,不易出现PM_(2.5)污染,但由于气温较高,光照条件较好,易出现O_3污染。     

肇庆市干季PM_(2.5)污染特征与潜在输送源分析

基于肇庆市2014—2018年PM_(2.5)质量浓度数据,使用HYSPLIT模式计算肇庆市干季的后向气流轨迹,并应用聚类分析法、潜在源贡献因子分析和质量浓度权重轨迹分析方法评估PM_(2.5)污染物的外来输送特征和潜在源区。结果表明:(1)2015—2018年肇庆市PM_(2.5)污染维持在较高水平,2017—2018年PM_(2.5)污染略有加重趋势;(2)污染较重的月份主要在1—4和10—12月,1月PM_(2.5)污染最严重,而6月PM_(2.5)质量浓度最低,5、7和8月无PM_(2.5)污染超标;(3)全年PM_(2.5)日平均质量浓度与风速相关性最高,干季与风速的相关系数有所提高;(4)干季影响肇庆的气流有5条,其中超过1/2源自东北和偏北方向的气流,来自东北方向的气流轨迹对PM_(2.5)污染贡献最高,其次来自偏西方向绕过珠三角北部进入肇庆的轨迹和广东省内短距离输送的轨迹;(5)肇庆市干季PM_(2.5)外来输送潜在源区主要位于肇庆辖区内和珠三角中南部城市以及粤东、粤东北部分地区,其中佛山、珠海、中山、东莞、惠州、广州南部对肇庆PM_(2.5)质量浓度贡献均超过60μg/m;。     

渭南市2015—2017年典型霾天气过程气象特征分析

综合利用地面空气污染监测资料、MICAPS资料、常规气象资料、探空资料、NCEP再分析资料,通过对2015—2017年渭南市11个典型霾天气过程进行分析,总结渭南市典型霾天气过程的大气环流背景特征,并运用统计学方法分析典型霾天气过程的气象要素特征。结果表明:典型持续性污染天气过程中细颗粒物(PM_(2.5))是PM_(10)的主要组成成分,PM_(2.5)的质量浓度明显高于粗颗粒物,严重污染期间PM_(2.5)和PM_(10)二者日变化明显且基本同步。严重污染期间,500 hPa欧亚中高纬度环流呈两槽一脊型,陕西处于暖脊前部、长波脊前底部,相应的700 hPa青藏高原上有短波槽,短波槽前有弱偏南气流发展;而空气质量转好时,中高纬度环流形势明显变化,陕西上空锋区加强,伴随地面东移南下冷空气的入侵,关中对流层低层偏北气流加强。PM_(2.5)质量浓度与过去1小时降水量、气温、海平面气压、10分钟平均风速负相关,与露点温度、相对湿度、总云量正相关。     

天津重污染天气混合层厚度阈值及应用研究

在对比云高仪反演数据和中尺度模式不同边界层方案模拟数据的基础上,构建天津地区混合层厚度数据集,并收集2009—2015年天津地区PM_(2.5)质量浓度和能见度资料,开展天津地区重污染天气混合层厚度阈值和相关规律研究。结果表明:2000—2015年期间天津地区混合层厚度呈现波动性逐年增加趋势,与255m气象塔观测近年天津地区逆温层底升高以及夜间边界层高度增加有较强的一致性。统计显示PM_(2.5)日均质量浓度和混合层厚度呈现指数关系,混合层厚度越低PM_(2.5)质量浓度越高,其阈值天津地区可以以200、400、600和800 m作为界限判断大气污染垂直扩散能力,当日均混合层厚度200m时,天津地区重污染天气出现概率52%,中度以上霾出现概率46%,需要特别关注。PM_(2.5)日均质量浓度和混合层厚度的负相关并不适用于所有过程,对于输送型过程由于大气污染的输送一般由高空影响地面,在污染的起始阶段,混合层厚度的增加,反而有利于上层大气污染物向下的传输,使得近地面PM_(2.5)质量浓度升高,在运用混合层厚度阈值指标时需要特别考虑。     

外来源影响北京地区空气质量的典型个例分析

利用京津冀地区80个环境监测站PM_(2.5)浓度的逐时监测资料和常规气象站的观测资料,分析了2013年1月京津冀地区3次典型重污染天气过程PM_(2.5)浓度的分布和演变特征,选取PM_(2.5)浓度快速增长时段的风场特征分析外来源对北京地区污染输送的影响。结果表明:2013年1月京津冀地区存在3个PM_(2.5)浓度高值中心,分别位于石家庄—保定、廊坊和唐山地区。北京地区外来源主要来自河北省中南部的石家庄—保定及廊坊一带,主要通过边界层偏南风远距离输送影响北京地区,边界层辐合线和逆温结构加剧了污染物在北京地区的累积。随着静稳时间的增长,PM_(2.5)污染物向燕山和太行山前输送堆积,造成北京地区PM_(2.5)浓度高于河北省中南部地区,北京市郊区PM_(2.5)浓度高于城区。     

长江三角洲西部地区PM_(2.5)输送轨迹分类研究

长三角4个省会(直辖市)城市(上海、南京、合肥、杭州)中,合肥与南京的PM_(2.5)浓度演变有较高的一致性。应用聚类分析的方法对2013—2015年合肥非降水日(日降水量低于10 mm)100 m高度(代表近地层)和1000 m高度(代表边界层中上部)的72 h后向轨迹进行分类,结合合肥2013—2015年PM_(2.5)日均浓度资料,探讨近地层和边界层中上部输送轨迹与长三角西部PM_(2.5)浓度的关系。近地层和边界层中上部分别得到7组和6组不同的后向轨迹;不同输送轨迹对应的PM_(2.5)浓度、重污染(重度以上污染,PM_(2.5)日均浓度大于150μg/m3)天数、能见度、地面风速、相对湿度等都有显著不同,尤其是在近地层。100 m高度,平均长度最短、来向偏东的轨迹组对应的PM_(2.5)浓度均值最高(约是组内均值最低值的2倍)、重污染天数最多,且占比最高(30%),重污染日对应的气流在过去72 h下降高度均值仅28 m,明显低于其他PM_(2.5)污染等级日;来向偏西北、长度较短的轨迹组,PM_(2.5)浓度均值和重污染天数为第2高,这一类轨迹占比14%,气流到达本地前存在明显的下沉运动,反映了远距离输送加剧本地PM_(2.5)重污染的特征。这两类轨迹常对应PM_(2.5)日均浓度的上升。PM_(2.5)平均浓度最低的2个轨迹组分别是来自东北和西南的较长轨迹组,所占比例分别为6.4%和10.3%,这2类轨迹往往对应着PM_(2.5)日均浓度下降。1000 m高度的结果与100 m高度结果类似,但PM_(2.5)平均浓度的组间差异不及100 m高度,与2001—2005年PM10浓度与输送轨迹的关系不同。对3 a中84个重污染日两个高度的后向轨迹进行聚类,近地层和边界层中上部各得到7类和6类PM_(2.5)重污染日的天气形势。近地层92%的重污染日对应的海平面气压形势场上,从华北到华东属于均压区,气压梯度小,轨迹来向以偏东到偏北方向为主,垂直方向延伸高度在950 hPa以下。1000 m高度,77%的重污染日属于相对较短的轨迹组,对应的850 hPa高度场特征为从中国西北(新疆)到东南受高压控制,长三角或位于高压底部,或位于两高压之间的均压区。这对PM_(2.5)浓度预报有较好的指示意义。     

我国近30年龙卷风研究进展

从3方面总结了龙卷风研究成果:①研究概况,最初的龙卷风灾后调查到开展天气气候特征分析至近年来开展龙卷风本体结构、产生机制的探讨,获得了丰硕成果;②研究方法提高,从事实调查到利用统计方法,从利用台站常规观测资料到运用卫星、多普勒雷达、风廓线仪等非常规资料开展分析,近年数值模式WRF、ARPS等也被用来研究龙卷风,研究的方法手段不断得到改进;③龙卷风研究、预报面临的困难和未来展望。     

河西走廊农业区春季气溶胶光学特性

为研究干旱农业区农耕季节气溶胶的基本光学特性,2014年4月利用地面气溶胶移动集成系统在甘肃武威黄羊镇农场开展气溶胶综合观测试验。结果表明,河西走廊黄羊镇农场PM2.5和PM1.0的散射系数以及PM2.5的吸收系数分别为98.2±38.3、74.6±29和8.8±6.3 Mm-1,均小于中东部地区观测值。气溶胶单次散射反照率为0.90±0.03,PM2.5和PM1.0的Angstrom指数分别为1.31±0.29和2.10±0.24。散射系数和吸收系数的日变化具有明显的双峰特征,单次散射反照率在散射系数出现峰值的时间段出现谷值。黄羊镇农场受人为气溶胶影响较大,西、西南和东南方向来的气溶胶散射系数和吸收系数值较大,西北方向传输过来的气溶胶主要是农业生产活动产生的。     

城市气象研究进展

中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研究进展:中国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网;北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验,被世界气象组织列入研究示范项目;成功开展了风洞实验、缩尺度外场实验研究;建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式,并应用于业务;在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展。最后指出,未来需要重点从新观测技术及观测资料同化应用、城市系统模式研究、城市化对天气气候的影响机理、城市化对大气环境和人体健康的影响、城市水文气象气候与环境综合服务等方面开展科学研究与应用,为中国城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化等国家需求提供科技支撑。      

武汉市气候变暖与极端天气事件变化的归因分析

根据武汉市1951—2007年间年平均、最高、最低气温与8类年极端天气日数的序列,计算分析其变化趋势及年平均气温与极端天气日数的相关性,引入格兰杰因果性检验法,探讨气候变暖与极端天气事件之间的因果关系。结果发现:(1)近57年来武汉市年平均最低气温增幅为0.45℃/10a,明显高于年平均最高气温0.19℃/10a的增幅,可见气候变暖主要是由夜间气温升高所致;(2)高温和闷热天气事件为增多趋势,其中闷热天气事件最明显,达到2.8 d/10a,而年雷暴、降雪、低温、大风、雾日则均为下降趋势,雷暴、雾和低温事件降幅明显,每10年减少3.0 d、4.0 d和2.1 d。大风和降雪事件,每10年减少1.8 d和1.5 d。暴雨事件波动幅度较小。(3)年平均气温与当年及超前、滞后1～2年的极端天气事件具有高相关性;(4)格兰杰因果性检验结果发现,气候变暖是闷热天气增多和降雪事件减少的原因,同时亦是大风和低温减少的结果。这种因果关系的存在对极端天气事件预测和预估有重要的价值。     

2006年中国气候概况

2006年，全国年平均气温较常年偏高1.09℃，为1951年以来最暖的一年；与此同时，全国平均年降水量较常年略偏少。2006年，我国气象灾害频发，各类气象灾害中，热带气旋所造成的直接经济损失和死亡失踪人数最多，干旱造成的受灾人口和农作物受灾面积最多。总的来看，2006年我国气象灾害造成的经济损失为1999年以来最重。     

Current activities in aerobiology in Japan

A brief review of the research activities of Japanese scientists in aerobiology, which is one of the interdisciplinary sciences closely related to atmospheric turbulence and diffusion as well as to biology, is presented in order to make contacts with interested scientists in other countries.     

Meteorology in watershed research in Alberta

A preliminary investigation of monthly rainfall patterns analysed from 24‐hour computer forecasts of precipitation was performed. These patterns are compared with the observed precipitation and long‐term normal patterns. Recommendations are made to incorporate the method into a verification program for the computer product.     

2020年凉山州秋季异常连阴雨分析

利用NECP再分析资料和地面降水资料,对凉山州2020年9月10～17日连阴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次连阴雨过程从低层到高层影响系统稳定;孟加拉湾的西南气流带来持续的水汽输送和能量补充,同时强降水区也有明显的水汽辐合中心;中层显著的上升运动为强降水的发生提供了持久的动力支持;低层持续的冷平流为冷暖气流的交汇提供了有利的条件,冷暖气团交汇的能量锋区对于降水强弱分界有很好的指示意义。     

夏季全国降水EOF展开与黑龙江省降水的关系

用EOF对全国160个站夏季降水展开，取前5个特征向量进行分析，发现全国主要有4种雨型分布，依次呈“＋－＋”、“＋－”、“－＋－”、“－“型。与黑龙江省降为第1种，即东北区及黄河下游多雨，江浪少雨， 长江中下游流域多雨；夏末雨带南退至长江以南，华南多雨，而中国中部为广大的少雨区。