城市湍流边界层内汽车尾气扩散规律数值模拟研究

以纳维斯托克斯方程组、大气平流扩散方程、湍流动能及湍流动能耗散率方程组为基础．采用伪不定常方法,建立了一个数值模式．利用该模式列城市湍流边界层内流场结构及汽车排放污染物扩散规律进行了研究。结果表明：街谷内会形成一个涡旋型流场．汽车排放污染物浓度在地面及建筑物背风面产生堆积,且其沿高度方向的梯度变化在背风面大．迎风而小。随着街谷两侧建筑物屋顶风速的增大,峡谷内形成的涡旋流场的强度增大,污染物扩散速率增大：当屋顶来流与街道之间的夹角逐渐增大时．涡旋中心位置由街道中心偏向于背风面及更高层且污染物扩散速度加快。     

武汉重污染天气过程触发机制及主要影响因素分析

利用天气学和数理统计方法,基于2013—2017年(100°—120°E,25°—45°N)范围内405个环境空气质量评价点数据、武汉市空气质量实时监测数据以及相应时段常规气象观测资料,对武汉重污染天气过程触发机制及主要影响因素进行了分析,结果表明:(1)武汉市2013—2017年空气质量重污染过程发生频率和过程平均持续时长均呈明显下降趋势。(2)引发武汉市空气质量重污染过程的天气形势在海平面气压场表现为冷空气入侵、静稳天气两种类型,形成机制分别为风力加大导致风向上游空气质量指数AQI大值区污染物输送和扩散条件较差导致本地污染物堆积。(3)典型的武汉城区重污染过程形成的天气模型为:过程开始时静稳天气下本地污染物堆积;冷空气南下时风力加大导致外源污染物输入;冷锋过境后内外源污染物叠加;冷空气影响过后扩散条件转好,过程结束。(4)空气质量实时变化与气压、风、温度、相对湿度等气象要素有密切的关系。在不同的天气形势下,应以气压的实时变化为基础,结合其它气象要素的特征,分析制作AQI精细化变化趋势预报。     

延吉市春季一次霾污染过程特征及成因分析

利用ERA-interim再分析资料、空气质量监测数据及常规气象观测数据,结合HYSPLIT后向轨迹模式对2019年3月18—20日延吉市出现的一次连续3d霾污染天气进行分析.结果表明:此次严重空气污染期间,低层受槽前西南暖湿气流影响,地面处于均压场控制下,低层950hPa存在明显逆温,利于污染天气的出现和发展.日最高气温较高,加速了大气光化学反应,利于细颗粒污染物的聚集.近地面平均风速大都在3m/s以下,大气污染物水平输送效率降低,导致大气污染物持续堆积.此次霾污染天气污染物主要通过外来污染源传输,污染物来源主要为华东沿海和辽宁地区,各高度气团整体受西南气流控制,经华东沿海、辽宁省,输送至延吉市.     

MODIS资料反演AOD及其在区域大气污染监测中的应用

简要给出利用MODIS卫星资料和使用暗目标法反演气溶胶光学厚度的算法和计算流程,并给出该算法在陕西关中一次区域大气污染监测中的应用.同时分析了低层风场对气溶胶光学厚度分布的影响.结果表明:由于关中地区地形的特殊性,污染物的扩散和稀释主要取决于低空风场的变化,不利的低空风场会导致污染物在某一区域范围内堆积,造成该区域污染事件加剧,偏西风有利于关中地区污染物的扩散和稀释.     

弱下沉气流对北京地区SO2扩散的影响

一、引言 当前,我国空气污染问题日趋严重,必须引起各方面的重视,并采取有力措施,逐步加以控制。从气象角度来说,做好污染气象预报,使有关工厂企业能及时采取措施,以减轻可能出现的严重污染,是一项迫切的任务。 气象条件在污染物的堆积和扩散过程中起着重要作用,而各种气象条件又受一定的汞气形势所控制,因此在设计预报方法时,对产生污染物危险堆积的天气条件的研究是十分必要的。国外研究表明,危险空气污染往往出现在空气停滞条件下,而产生空气停滞的天气形势主要是准静止暖性反气旋天气,高空为一     

辽宁中部城市群边界层气象场的数值模拟研究

利用中尺度数值模式MM5模拟和分析了辽宁中部城市群各个季节的边界层气象场特征.模拟结果显示:在边界层内,由流场的分布造成污染物的滞留最有可能发生在冬季,其它季节由于各自的原因会使污染物疏散而不易造成污染.同时,逆温也是导致污染物堆积的一个重要原因,研究表明对于城市群内的5个城市,逆温现象主要出现在冬季,在其它季节不常见.另外,一旦近地层湿度大到可以形成雾,在冬季会使大浓度的污染物附着在上面,对人体健康构成很大的威胁.     

温州一次重度霾天气过程分析

利用常规气象观测资料、探空站资料、环保部门提供的AQI监测数据,对2015年1月26—27日温州地区重度霾天气过程进行了综合分析。结果表明:此次重度霾过程影响时间之长,影响之严重,在温州霾气象记录中是十分罕见的;高空3层西北气流控制,风速较小,静稳天气,地面冷空气扩散南下,将浙北方污染物推至浙南,重度霾天气是由北方污染物输入和本地污染物叠加,地面存在弱辐合,近地面又存在逆温层不利于水汽和污染物在垂直方向扩散,利于大气颗粒污染物在浙南温州地区堆积,使得霾污染天气稳定维持;此后,冷空气主体南下,风速加大,气象扩散条件转好,污染物扩散至海上或福建,霾渐消散。     

2017年11月7—8日南昌市一次重度污染天气过程分析

利用地面常规观测资料、探空资料和大气污染物监测数据等资料,对2017年11月7—8日南昌市一次重度污染天气过程的大气污染物特征、天气形势及气象要素特点等进行了分析,并运用拉格朗日混合单粒子轨道模型（HYSPLIT）分析了大气污染物的后向轨迹。结果表明：1） 此次过程的首要污染物为PM2.5,空气质量呈东部劣于西部,市内劣于市郊的特点。AQI有明显的日变化特征,凌晨和上午10时各有一个AQI高峰,傍晚有一个AQI低谷,中午前后为AQI明显下降时段。2） 地面气压梯度小、风速小,不利于污染物的扩散。对流层中层有低槽东移,低层有弱切变线位于江西省北部,低层弱辐合导致周边污染物向中心辐合堆积。地面能见度与相对湿度变化呈反相关,在重度污染天气发生时多为雾和霾的混合物。南昌上空表现为“中层湿、低层干”的特点,在较干的低层有等温层和弱的逆温层,能抑制大气污染物的垂直扩散。3） 此次重度污染天气过程的大气污染物来源主要有三个,即南昌市周边环境污染、本地污染源的排放和大气污染物的外来输入,外来输入源主要为广东、广西及湖南上空的大气污染物。     

贵州铜仁2019年1月两次空气污染过程及其气象条件特征分析

2019年1月铜仁市发生了中到重度污染过程,本文利用铜仁市城区逐时环境监测资料,高空及地面气象观测资料,分析了本次污染过程气象条件特征。结果表明,此次首要污染物为细颗粒物（PM2.5）。污染天气发生时,铜仁上空是高压脊或一致的西南气流,地面为冷高压或均压区控制,气压梯度小,风小;当转为高空槽前,地面有冷空气补充,气压梯度增大时,污染物浓度得到降低。同时风速和相对湿度大小跟污染物浓度也有一定关系,地面风速小,空气干燥时,污染物浓度增加;相反,风速增大达4m/s以上,空气相对湿度增大达90%以上,特别是明显的雨雪天气发生时,污染物浓度得到快速降低。另外,污染天气伴随有近地层逆温层持续影响,逆温层厚度越厚,且逆温强度越强,抑制了大气垂直方向的湍流交换,有利于污染物浓度累积增长。受梵净山地形阻挡作用,当近地层为弱偏东风影响时,污染物不能翻越梵净山向西扩散,会在山的东侧堆积,导致铜仁城区污染物在本地循环累积,污染浓度维持较大值。上述研究结果,可为铜仁市空气质量预报及污染防控提供新的参考依据。     

2015年11月京津冀持续重污染过程模拟研究

2015年11月,京津冀地区发生了覆盖面积较广、持续时间较长、强度较强的严重污染过程。本文利用WRF中尺度模拟结果,结合常规气象观测资料分析了在这次持续性严重污染过程中气象条件所起到的作用。结果表明,在此次严重污染过程中,混合层高度较10a平均下降了约50%,大大压缩了污染物的垂直扩散空间,另外较弱的低层风也不利于污染物的水平扩散;通风量持续偏低导致污染物大量堆积。在整个过程中,本地区主导风向为偏东风,其次为偏南风,且偏南风的频率为近10a来最高。三面环山的特殊地形以及偏东气流污染物输送带和西南输送带的形成使得大量外来污染物被输送到本地;近地面湿度较高使得能见度降低,污染物浓度快速上升,加剧了污染状况。      

关中一次重污染天气过程气象特征分析

利用常规观测资料、风廓线资料、PM2.5质量浓度资料及HYSPLIT-4模式,对2016年12月31日—2017年1月6日陕西关中盆地一次霾重污染天气过程的气象特征进行了分析。结果表明:此次过程发生在500hPa纬向平直气流、地面东高西低的典型环流形势下,稳定的大气层结和边界层逆温强烈抑制了污染物的垂直扩散;边界层风场存在500m之下的偏南风、500~1 000m偏北风和1~1.5km的纬向小风速区的三层结构特征,弱偏南风的水汽输送、弱对流不稳定和中高层的弱纬向风的阻挡,使得污染物在边界层内充分混合并堆积。污染物质量浓度与低层风关系密切,当低层为弱偏南风时,相对湿度逐渐上升,PM2.5质量浓度升高;反之,当气流转为偏北风时,相对湿度明显下降,PM2.5质量浓度降低。输送至西安的气团路径共有西北、偏南及本地路径三类,西北气流携带的大颗粒污染物、偏南气流的增湿效应及污染物的输送和本地污染源的叠加,共同造成了盆地的重污染天气的发生,其中直行偏南路径占比最高为38%,本地路径次之,占比25%。     

近五年周至空气污染气象条件分析

利用周至2012年1月1日—2017年9月30日气象观测资料及空气质量监测资料,分析了近五年周至地区污染特征及冬季重污染天气过程中气象条件的影响,结果表明:周至地区冬季空气污染情况最为严重,五年来重度污染等级以上(包括重度污染和严重污染)日数(简称重污染日)共计119d,重污染天气频发。该地区冬季重污染日气象条件:以静稳天气为主,风速较小,主导风向为偏西北风,这使得大量外来污染源在本地堆积;低于冬季平均值的气温使得大气逆温现象更易发生,大气层结稳定;高于平均值的相对湿度使得颗粒物吸湿增长加剧,重污染日前连续无有效降水使得空气中的污染物得不到有效冲刷,不利于污染物扩散,使得重污染天气进一步加重。     

日照市区空气污染物的时空分布特征

利用日照市2002年1月1日-12月31日S02，N02，可吸入颗粒物PM10三类污染物分布的逐日污染指数和等级资料，分析了日照市区空气污染物的时空分布特征，结果表明：可吸入颗粒物PM10是日照市主要的空气污染物；空气污染物分布有明显的季节变化，轻微及以上的污染日全部出现在冬半年(主要集中在1—4月)；空气污染物分布有明显的区域性，老城区较新市区污染严重。     

2016年冬季安徽寿县地区两次重污染过程分析研究

利用2016年12月14日—2017年1月3日安徽寿县国家气候观象台大气边界层垂直探测资料、地面自动气象站资料、污染物浓度资料及天气图资料,对该地区两次重污染的积累和清除过程进行了分析,得到以下结论:1)两次重污染过程均起源于地面弱风(风速3 m/s)、高湿(相对湿度80%)等不利气象条件,导致污染物局地积累。再通过大风、降水、大雾过程等有利的扩散、沉降条件,对污染物进行清除。2)天气形势在重污染积累过程中起到了重要作用。主要特征表现为,高低空层结稳定,且低空处于湿区内部,多受暖舌控制或伴有暖平流。第一次重污染清除过程中,控制寿县地区的天气系统逐渐转变为低压,风向转为偏东风,并伴有降水天气。第二次污染物清除过程,则是大雾湿沉降和逆温层消除共同导致。3)重污染积累过程中边界层高度均偏低,最大高度也仅为500 m,对污染物垂直扩散范围有所限制,进而影响局地污染物浓度。重污染过程逆温现象多发,近地层逆温主要发生在夜间和清晨,逆温强度最强可达3℃/(100 m),污染物在逆温层低层和底部之下堆积。     

北京冬季雾霾事件的气象特征分析

利用观测的气象要素和细颗粒物(即PM2.5)浓度资料,并结合中尺度数值天气模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),对2013年1月北京地区雾霾污染期间天气条件和边界层气象特征进行了分析。模拟与观测对比表明,WRF模式可以较好地反映北京—天津—河北地区地面和高空主要气象要素的时空分布。对1月10~14日、27~31日两次重雾霾天气的分析表明,雾霾的形成是高浓度的大气颗粒物和特殊的气象条件共同作用的结果。小风或静风、稳定的大气层结,使大气扩散能力减弱,造成污染物堆积,偏南气流将周边污染物和水汽输送到北京,不仅增加了污染物浓度,而且有利于气溶胶吸湿增长,消光增强,使能见度下降,进而形成雾霾。     

呼和浩特市大气污染与天气气候的关系

利用1990～2002年呼和浩特市区空气污染物TSP、SO2、NOx浓度的实际监测数据，分析了呼和浩特市大气污染物浓度变化的时空分布特征、大气污染与天气条件的关系。呼和浩特市市区主要以煤烟型污染为主，冬、春季比夏、秋季污染严重，采暖期比非采暖期污染严重，市区中心污染最严重。污染物的排放量及大气的稳定度状态是城市大气污染的主要影响因子，天气变化是城市大气污染物浓度变化的主导因素，局地环流是决定城市污染物分布的关键因素。因此，不同季节排污量的变化、天气条件是制作呼和浩特市大气污染预报的主要依据。     

辽宁中部城市群大气污染分布及与气象因子的相关分析

根据2002年辽宁省中部城市群（沈阳、鞍山、本溪、抚顺、辽阳）的主要大气污染物（TSP、PM10、SO2、NOx）的监测值及气象因子（能见度、风速、温度、湿度、降水、总云量和低云量）的观测资料，分析了辽宁中部城市群大气污染的现状、污染程度及污染物与气象因子的相关关系。结果表明：城市群的主要大气污染物是TSP、PM10和SO2冬季是城市群大气污染最重的季节，夏季大气污染最轻；城市群大气污染最重的城市是本溪，其次是鞍山、沈阳、抚顺、辽阳；污染物与能见度、温度的相关性非常显著，平原城市的污染物与气象因子的相关性较山区城市好。     

两次秸秆焚烧污染过程的气象条件对比分析

利用常规气象资料、卫星遥感监测资料、污染物浓度资料和NECP/NCAR再分析资料,结合气流后向轨迹模拟,对比分析了南京地区2011年6月10和13日两次由于秸秆焚烧而引起的严重空气污染事件的天气条件、大气边界层特征以及污染物的来源和输送路径等。结果表明：两次污染过程中PM2.5浓度均出现陡升陡降,由秸秆焚烧而产生的细粒子贡献显著。13日高污染的持续时间和强度都高于10日,10日的高低空形势配置和物理量场有利于降水的产生,对污染物有一定的冲刷作用,而13日的高低空形势配置和物理量场则有利于污染物在边界层堆积。两次污染过程的边界层逆温均不明显。气流后向轨迹模拟表明,两次过程都是由区域污染输送造成的,都主要来源于苏中、苏北地区,13日的污染源可能还有苏南和安徽地区。     

伊春市空气污染的气象因素及污染物浓度预报方法

对伊春市区二氧化硫、氮氧化物、空气悬浮颗粒物3种污染物浓度逐日资料及同期气象资料的分析，总结伊春市空气污染的一般规律，了解了影响伊春市区大气污染变化的天气形势及气象要素的特征，并运用这些要素特征采用多元回归方法建立污染物浓度的预报模式，为空气质量预报提供了定量依据。     

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。