北京地区日最大边界层高度的气候统计特征

使用北京气象站探空观测数据和地面气温观测数据,以干绝热曲线法估算1984~2013年逐日最大边界层高度,同时计算对应的边界层平均风速和通风量。统计分析这3个边界层参量的平均特征,并利用2001~2012年的空气污染指数(API),探讨大气污染与边界层参量的关系。结果表明:(1)日最大边界层高度的30年月均值以春季和夏初(3~6月)最高,约1600 m;夏季和秋初(7~10月)次之,约1300 m;冬季(11月、12月和1月)最低,约1000~1200 m。(2)夏季,日最大边界层高度不同数值的频率大致为对称分布,峰值处于1000~1600 m范围;秋、冬季,频率分布系统性地向低值一方偏斜,600~800 m的出现频率大大增加;春季边界层高度的变化极大。(3)各季边界层平均风速以夏季为最小。(4)一年中春季通风量最大,秋季次之,冬季较低,夏季最小。(5)秋、冬季,北京中度和重污染个例(API200)集中分布于弱风、低边界层和小通风量条件,反映污染物局地累积的作用;春季污染个例半数以上以高风速、高通风量为特征,反映沙尘类外部输入性污染的作用。     

塔克拉玛干沙漠腹地风蚀起沙特征观测研究

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2009-2018年的地面观测资料,细致解析塔中地区的风蚀起沙特征,所得结论如下：(1) 临界起沙风速表现出明显的季节变化特征,夏季＞春季＞秋季＞冬季, 塔中地区的临界起沙风速介于4.47-4.92 m/s,日最大值出现09:00-10:00时。(2) 春夏季是沙尘的多发季节。春、夏季,沙尘水平通量的平均值分别为2638.9 kg/m和3298.9 kg/m,起沙持续时间的平均值分别为291.5 h和336.7 h。(3) 风蚀起沙事件更容易发生在白天, 沙尘水平通的最大值出现在10:00-11:00,起沙持续时间的最大值出现在10:00-13:00。(4)风蚀起沙事件在春季主要集中在偏东方向,在夏季主要集中在偏北方向上。     

泰山大风气候特征统计分析

利用泰山气象站1971—2010年近40a逐日风向风速观测资料,统计分析泰山大风天气的气候特征。结果表明:近40a泰山平均风速为7.0m/s,冬季风速最大,春季次之,夏季最小;近40a最大风速为37.7m/s,出现在1977年;年平均大风日数为160.3d,月平均大风日数最多为4月,9月最少,从季节分布看,春季最多,冬季次之,夏季最少,春冬季为大风多发季节。近40a泰山年平均风速、最大风速、年平均大风日数均呈逐年减少趋势。泰山最多风向为西南,除冬季外,春、夏、秋三季均以西南风向最多。泰山大风主要有冷锋后偏北大风、中小尺度系统造成的短时大风、气旋大风等,其中以冷锋后偏北大风和夏半年气旋造成的雷雨大风最为常见。     

边界层动力过程对成都冬季细颗粒物污染事件的影响

利用地面常规观测气象资料、风廓线雷达等资料，从环流形势、边界层输送扩散条件等方面对比分析了成都地区2017年12月至2018年1月两次冬季典型重污染生消过程的异同，结果表明：①两次过程均为静稳型天气背景,高层盛行纬向环流，近地面为均压场、弱气压场，存在多层逆温，夜间相对湿度高，风速小，风向多变，近地面主导风向为西北风、西风，风向对污染的区域输送效果明显；②在污染累积阶段，边界层内存在平均风速小于2 m/s、风向多变的小风层，清除阶段的小风层特征则不显著；③大气折射率结构常数C2n与垂直速度可以作为垂直扩散条件的判据：污染累积阶段，C2n大值区的高度一般为500～1500 m，清除阶段，C2n大值区的高度显著抬升，且垂直速度强下沉区与C2n大值区基本重合；④局地回流指数（RF）与通风系数对污染过程生消的指示性非常显著。污染累积阶段，1000 m高度以下的RF小于0.6，近地层的RF小于0.2，通风系数日平均值仅为1455 m2/s；清除阶段的RF大于0.7，通风系数通常大于3000 m2/s；此外，较大的通风系数也可以起到传输上游污染物的作用。     

采暖期间区域气象条件与天津大气污染概率关系

利用2002～2005年11、12、1月冬季采暖期NCEP气象分析资料和同期日空气污染物监测资料,在开设的关键区、识别区内,分析区域污染气象特征,探讨区域气象条件对天津大气污染的影响.采暖期大气污染高发是与冬季的污染气候特征和气象条件密切相关的,区域污染环流特征、大气动力特征、热力条件对污染物的扩散、积累、输送有着重要的影响.当区域大气环流由北到西北气流向西到西南气流转换时,大气稳定度逐渐增加,区域大气扩散能力随之减弱,天津大气污染概率增大.另外,区域风速与天津污染的关系,在一定程度上反映了华北区域污染对天津污染的贡献.     

乌鲁木齐市不同天气条件下TSP水溶性离子特征分析

利用2009年乌鲁木齐4个大气总悬浮颗粒物（TSP）观测站点样品,采用离子色谱仪测定了不同天气条件下TSP中水溶性离子成分,分析了水溶性离子变化特征及影响因素,结果表明：不同天气条件对乌鲁木齐市TSP中的NH4 、Ca2 、NO3-和SO42-浓度具有明显的影响。降水对离子有清除作用,使其在TSP中浓度减小。大风及沙尘天气使TSP中Ca2 浓度大幅增加,其它离子增加幅度很小。连续污染日,各离子在大气中累积至较高浓度,是同期晴天条件下的2-7倍。气象因素对采暖期TSP离子浓度变化影响较大。非采暖期乌鲁木齐市TSP离子浓度主要受到自然因素引起的土壤尘和建筑尘的影响。     

气象条件对石家庄PM_(2.5)浓度的影响分析

利用2013~2014年石家庄逐小时PM2.5监测浓度与地面及探空等气象观测资料,从大气的垂直扩散、水平扩散和地面局地环流等方面,探讨气象条件对PM2.5浓度的定量影响关系。结果表明:(1)石家庄PM2.5浓度具有明显的日、月和季节变化特征,早晨08时前后PM2.5浓度最高,下午16时前后浓度最低;冬季PM2.5浓度最高,夏季最低;(2)2 a共出现485 d逆温,其中10~12月出现频率最多,达82.8%~86.2%,逆温致使低层大气垂直运动受阻,不利于污染物扩散;(3)大气混合层高度与PM2.5浓度呈反相关,PM2.5浓度75μg/m3(空气质量优良),对应大气混合层高度平均为1 448 m,而PM2.5浓度≥150μg/m3(空气重污染)的混合层高度降到878 m;(4)受地形影响,石家庄地面风与边界层附近风对污染物的影响明显不同:925 h Pa西南风、地面偏东风不利于污染物扩散;925 h Pa西北风、地面偏西风有利于污染物浓度降低。925 h Pa风速4 m/s、地面偏西风风速2 m/s、地面偏东风风速3 m/s,有利于污染物扩散;(5)降水对污染物有湿清除作用,清除量不仅与降水量有关,还与前期PM2.5浓度有关,且冬季降雪过程对PM2.5的清除作用是降雨的4倍。     

周边地区对北京地面SO2影响的初步研究

采用Lagrangian传输、扩散、沉降模式计算了1994年9、10月份(非采暖期)、1995年1月和2000年1月(采暖期)北京地区SO2的变化规律,并分别计算了北京市不同类型的排放源以及周边地区污染源对平均地面SO2浓度的贡献.计算结果与实际观测资料对比表明,模式能够较好地模拟北京地区SO2的浓度量级和逐日变化趋势.北京地区地面SO2浓度受天气条件的影响较大.采暖期,北京当地排放源的影响相对较大;但在大气条件有利输送的背景下,来自周边地区污染排放源的影响不容忽视.     

青藏高原东坡理塘地区近地层湍流通量与微气象特征研究

简要介绍青藏高原东坡理塘大气综合观测站长期观测试验,并利用2006年1、7月资料分别代表该站冬季和夏季,初步分析和比较该地区冬、夏季近地层微气象特征和湍流通最输送情况,得到了以下结论:(1)风、温、湿均表现出明显的日变化特征.冬季风速值平均大于夏季,风速极大值均出现在下午;冬季温度梯度早晚大,白天小,而夏季均较小;湿度梯度早晚大于白天.(2)中件条件下风速廓线对数关系表现为一条直线而非中件条件下略偏离对数关系,晚上均有逆温现象出现.在一定高度能观测到较弱的逆湿现象.(3)冬季以感热为主,潜热值较小,夏季以潜热为主,但感热也较大,且冬季通量值要远小于夏季;冬季动量通量平均大于夏季,二氧化碳通量远小于夏季;浅层(地面以下2和5 cm)土壤热通量也具有明显的日变化特征,白天从土壤吸收热量,夜间则放出热量.(4)地面热源强度具有显著的日变化特征:白天为强热源,夜间冷热源特征不明显.冬季和夏季全天平均表现为热源,但夏季强度远大于冬季,平均达到134 W/m2左右,冬季仪约35.3 W/m2.     

长白山哈尔巴岭气象塔湍流局地相似性研究

利用长白山脉哈尔巴岭气象塔高频率湍流梯度观测数据,分析了2007—2009年间2月和7月2 m、30 m和100 m 3个观测高度湍流统计特征,对复杂下垫面局地相似理论适用性进行了检验,求出了无量纲风速标准差、无量纲温度和湿度标准差与稳定度关系的经验公式,发现了该地域湍流统计特征的新现象。结果表明:(1)冬季和夏季对流条件下2 m、30 m和100 m高度上无量纲风速标准差与稳定度Z/L之间能较好的满足1/3幂律,但夏季能更好地满足1/3幂律,且变化趋势明显,而冬季变化趋势平缓,接近直线。通过和其他学者的研究结果进行比较,发现了一些差异。(2)冬季无量纲温度、湿度标准差观测值随稳定度分布十分离散,但总体变化趋势基本满足-1/3幂律,而夏季观测值分布集中,变化趋势较好地满足-1/3幂律,反映出该地域无量纲温度、湿度标准差与稳定度关系随季节变化十分明显,且夏季对流强于冬季。(3)在30 m和100 m高度上,摩擦速度具有明显的日变化,但2 m高度上摩擦速度的变化比较特异,出现了夜间高于日间的情况,通过研究三维风速的脉动资料,发现夜间的风速脉动资料明显偏大,是导致夜间摩擦速度u*取值较大的直接原因,这种现象的发生可能是由该地域地形效应和下垫面特征引起的。     

污染源、气象条件变化对我国SO2浓度及硫沉降量分布的影响

用三维欧拉型污染物长距离输送模式,模拟了中国大陆SOx的分布,并采用不同时期(1975、1980、1987年)的污染源与气象场资料,分析了污染源与气象条件变化对SOx分布产生的影响.研究表明,在该期间中国SOx污染比较严重的地区,气象条件变化导致SO2浓度和硫沉降量的相对变化通常在20%左右;污染源对SO2浓度与硫沉降量的作用通常大于气象条件,污染源变化产生的SO2浓度与硫沉降量的相对变化率为气象条件变化的几倍,甚至1～2个量级,尤其SOx污染比较严重的地区更为明显;但对西北及青藏高原地区,在源排放量变化不大,而气象条件变化较显著时,气象条件的作用通常大于排放源的影响.     

北京冬季二氧化硫污染和气象条件的关系

利用2000年1月25日～2月3日北京地区冬季二氧化硫体积分数的梯度监测资料,结合北京325m气象塔的同期气象资料,分析了观测期间北京地区二氧化硫的体积分数变化趋势及垂直分布情况,讨论了大气二氧化硫体积分数变化和气象条件的关系及二氧化硫的来源问题.研究表明:二氧化硫的体积分数变化及垂直输送与风速、风向、大气稳定度密切相关.风速越小,大气越稳定,近地层大气的二氧化硫污染就越严重;当北京冬季吹SSW、SW、WSW和W风时有较高的二氧化硫.     

郑州市空气质量状况及冬季持续污染过程的气象机理分析

利用2004-2008年郑州市环境监测站所监测的SO2、NO2、PM10日平均浓度资料及历史气象资料,分析了郑州市近5a的空气质量状况与特征,并以2006年12月份的2次持续性污染过程为例,分析了气象条件对污染物浓度的影响,结果显示：郑州市以煤烟型污染为主,污染物浓度具有明显的季节变化特征,冬春季节污染物浓度明显高于夏秋季节;冬季均压场中持续多日风速小、近地面层出现逆温层是造成郑州市出现持续污染事件的主要气象条件,持续性污染过程往往因受冷空气的影响而结束。     

郑州市空气质量状况及冬季持续污染过程的气象机理分析

利用2004-2008年郑州市环境监测站所监测的SO2、NO2、PM10日平均浓度资料及历史气象资料,分析了郑州市近5a的空气质量状况与特征,并以2006年12月份的2次持续性污染过程为例,分析了气象条件对污染物浓度的影响,结果显示：郑州市以煤烟型污染为主,污染物浓度具有明显的季节变化特征,冬春季节污染物浓度明显高于夏秋季节;冬季均压场中持续多日风速小、近地面层出现逆温层是造成郑州市出现持续污染事件的主要气象条件,持续性污染过程往往因受冷空气的影响而结束。     

北京城区大气边界层空气污染特征观测研究

2001年1～3月共分3期,在北京城市地区大气边界层进行了大气化学和气象现埸观测.结果表明北京城市低层大气中主要的气体污染物是NOx,其次为SO2;各高度SO2和NOx之间的关系有较好的一致性,NOx大约为SO2浓度的2倍或2倍以上;污染源排放是造成北京城市低层大气空气污染严重与否的主要原因之一;同一季节中空气污染状况很大程度上取决于天气条件;NO2/NO和NO之间有着较好的负幂指数相关关系;近地层不同高度和不同地点观测到的大气污染物随时间变化趋势有较好的一致性.     

A Condensed Gas-Phase Chemical Model and Its Application

Using the “lumped mechanism” and “counting species” methods, we developed a condensed gas-phase chemical model based on a simplified one. The modified quasi-steady-state approximation (QSSA) scheme and the error redistribution mass conservation technique are adopted to solve the atmospheric chemistry ki-netic equations. Results show that the condensed model can well simulate concentration variations of gas species such as SO2, NOx, O3, H2O2 and conversion rates of SO2 and NOx, transformation to H2SO4 and HNO3. These results are in good agreement with those from the simplified model, The conversion rates of SO2 and NOx under different initial concentrations and meteorological conditions are computed, and the results can be directly applied to regional acid deposition model.     

中国东部地区SO2, SO4=和HNO3(g)干沉降速度的季节变化

使用中国东部及其邻近地区各主要台站１９９２年全年００点和１２点（ＧＭＴ）地面及探空资料，由中尺度气象预报模式ＭＭ４产生中国东部地区地面以上大约４０ｍ高度（最低模式层）处二维温度、湿度和风场，使用污染物干沉降模块及该地区下垫面类型资料，计算出了该地区ＳＯ２，ＳＯ＝４和ＨＮＯ３（ｇ）全年干沉降速度的区域分布和季节变化。结果表明，由于受气象条件和下垫面类型的综合影响，３种污染物的干沉降速度有明显的变化。对ＳＯ２，全年区域平均极小值为０．０８８ｃｍ／ｓ，极大值为１．２７５ｃｍ／ｓ，平均值为０．４３０ｃｍ／ｓ；对ＳＯ＝４，分别为０．０１４ｃｍ／ｓ，０．２８７ｃｍ／ｓ和０．１１８ｃｍ／ｓ；对ＨＮＯ３（ｇ），分别为０．０６０ｃｍ／ｓ，５．２５０ｃｍ／ｓ和１．１２３ｃｍ／ｓ。ＳＯ２干沉降速度极大值分布在巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠一带，对ＳＯ＝４和ＨＮＯ３（ｇ），除在上述沙漠地带有一极大值区域外，在靠近四川的云贵高原尚有另一极大区。对１９９２年全年来说，ＳＯ２和ＨＮＯ３（ｇ）干沉降速度极大值均出现在七月份，分别为０．５５２ｃｍ／ｓ和１．５１８ｃｍ／ｓ；而对ＳＯ＝４，干沉降速度极大值出现在九月份，其值为０．０９６ｃｍ／ｓ。这些值     

2010年辽宁一次沙尘天气过程的气象因素及污染特征

利用常规气象观测资料以及环保监测数据,对2010年4月8日辽宁沙尘天气过程的高低空天气形势和主要气象要素进行探讨,并对沈阳地区的空气污染状况进行分析。结果表明：沙尘天气过程主要是受贝加尔湖地区东移冷空气和蒙古低压的共同影响,强大的蒙古气旋造成地面强变压导致地面风速加大,是形成沙尘天气的动力因子;沙尘天气来临前后,风速、能见度和湿度等发生急剧变化;在沙尘天气影响下,沈阳地区的PM10浓度迅速上升,而大风等有利的扩散条件,造成黑碳、气态污染物SO2和NO2浓度出现不同程度的下降。     

Predictability of the Meteorological Conditions Favourable to Radiative Fog Formation During the 2011 ParisFog Campaign

Radiative fog formation is a complex phenomenon involving local physical and microphysical processes that take place when particular meteorological conditions occur. This study aims at quantifying the ability of a regional numerical weather model to analyze and forecast the conditions favourable to radiative fog formation at an instrumental site in the Paris area. Data from the ParisFog campaign have been used in order to quantify the meteorological conditions favorable to radiative fog formation (pre-fog conditions) by setting threshold values on the key meteorological variables driving this process: 2-m temperature tendency, 10-m wind speed, 2-m relative humidity and net infrared flux. Data from the ParisFog observation periods of November 2011 indicate that use of these thresholds leads to the detection of 87 % of cases in which radiative fog formation was observed. In order to evaluate the ability of a regional weather model to reproduce adequately these conditions, the same thresholds are applied to meteorological model fields in both analysis and forecast mode. It is shown that, with this simple methodology, the model detects 74 % of the meteorological conditions finally leading to observed radiative fog, and 48 % 2 days in advance. Finally, sensitivity tests are conducted in order to evaluate the impact of using larger time or space windows on the forecasting skills.     

边界层臭氧浓度变化特征及相关因子分析

根据广州市城区麓湖、郊区花都测站的2004年污染物监测数据和气象资料,采用统计分析软件SPSS和Excel分析了广州市臭氧浓度的时间变化特征,包括臭氧浓度的年季变化、周变化及日变化特征,并分析了O3与污染物CO、NOx（NO和NO2）、SO2、PM10以及与气象条件之间的相关性。结果表明：广州市臭氧浓度一年出现2个峰值,分别为6月和10月并且郊区浓度大于城区;一周之中最大浓度出现在周末;O3日平均浓度与NOx、NO、CO、相对湿度负相关性较显著,与PM10和气温正相关性较显著;在气温较高、湿度较低的晴朗少云天气时,易造成广州市臭氧的高浓度。