福建省臭氧污染变化特征分析

福建省夏季易发生臭氧污染,为了解福建省臭氧变化特征,利用中国环境监测总站全国城市空气质量实时发布平台的实时数据分析了福建省各地级市2015—2017年逐小时臭氧平均变化。研究结果表明,莆田市是福建省臭氧平均浓度最高的城市;福建省各城市2015—2017年逐日臭氧浓度均呈现增加趋势,且存在明显的月变化动态。福建省各地区周末臭氧浓度低于工作日臭氧浓度。该研究结果可为不同地区臭氧管控提供参考。     

惠州市臭氧污染特征及其与气象条件关系研究

利用广东省惠州市区2013—2016年逐日、逐时的环境和气象资料, 研究了珠江三角洲(简称“珠三角”)东侧惠州市臭氧污染特征及其与气象条件关系。结果表明:惠州市臭氧污染具有明显的月和季节变化特征, 10月臭氧平均浓度最高, 臭氧超标日和污染日主要出现在7—10月。惠州市臭氧浓度日变化呈单峰变化, 06—08时最低, 最大值出现在午后14—15时。臭氧浓度变化和气象条件关系密切, 低浓度臭氧大多出现在气温较低、相对湿度和风速较大、云量较多伴有降水、日照时数较小的天气, 臭氧浓度超标多出现在气温较高、相对湿度和风速较小、云量较少一般无降水、日照充足的天气。惠州市臭氧超标主要出现在地面和低空偏西风下, 这可能与惠州市处于珠三角城市群下风向的区域污染输送有关。      

河北廊坊近地面层O_3特征及其影响因素

利用2013—2015年廊坊市环境监测数据及同期气象资料,采用相关分析等统计方法,分析廊坊市臭氧浓度的日变化特征、超标规律以及气象因素对其的影响。结果表明:臭氧浓度的日变化特征明显,为"1谷1峰"型,每日07:00—08:00左右达到谷值,15:00—16:00达到峰值;臭氧超标只集中出现在春季、夏季与秋季的部分月份,1—3月、11—12月不存在臭氧超标情况,超标现象日变化特征明显,主要出现在11:00—20:00。气象因素对臭氧浓度的影响很大,风向为西南风与东南风时臭氧超标率较高;臭氧超标时,地面天气类型主要为高压后部或高压底部,高空天气类型主要为脊前西北气流或平直西风环流;臭氧浓度与相对湿度呈显著负相关,与温度、日照呈显著正相关。     

宁波市近地层臭氧浓度变化及预测

利用2010—2013年宁波市近地层臭氧浓度等环境监测资料、地面气象观测资料和NCEP再分析资料,分析了宁波市臭氧浓度的分布规律及其与环境条件的相关性,并建立了臭氧浓度预测方程。结果表明:2010—2013年宁波市近地层臭氧浓度日变化呈"单峰型",峰值一般出现在午后;臭氧月浓度变化呈"双峰型",两个峰值分别出现在5月和10月。选取与宁波近地层臭氧浓度相关性较好的日平均气压、水汽压、气温、NO2浓度和SO2浓度等作为预报因子建立回归模型预测臭氧浓度,模型通过了显著性检验,预报效果较好。统计分析了宁波市臭氧浓度超标日的常见天气型,表明变性冷高压、均压场、高空脊、副热带高压及热带气旋外围影响型为易导致宁波市臭氧污染的天气型,5种天气型所占比例分别为22.1%、9.5%、24.4%、31.4%和8.7%,其他天气型占3.9%;并通过合成分析法,说明了5种天气型相关的天气形势。     

江门市城区臭氧浓度变化特征及气象影响因素分析

基于2015—2017年广东省江门市城区臭氧浓度监测数据和气象观测数据,结合应用统计分析、聚类分析等方法,分析了江门臭氧浓度特征及气象影响因素,探讨了2017年江门臭氧严重超标的气象成因。2015—2017年,江门臭氧污染程度逐年加重,秋季臭氧浓度均值高于其它季节;37%的臭氧浓度超标日与西北太平洋或南海热带气旋活动有关,显著高于其它天气类型下超标日占比。臭氧浓度与白天气象要素相关性高于夜间,对臭氧浓度影响较大的气象要素有日照、相对湿度、气温。聚类分析得到6类气流轨迹,当气流轨迹为偏东(陆地)和偏北路径时,其受体臭氧浓度均值和污染气流轨迹占比显著高于平均值。2017年臭氧严重超标的气象成因是达到利于臭氧生成的气象条件阈值时数和日数显著高于以往,且途经江门以北和以东陆地的气流数目明显多于以往。      

夏季青藏高原北部对流层臭氧垂直分布的观测研究

对流层臭氧垂直分布变化对气候环境有重要的影响,然而观测数据一直较为稀缺。利用2016年7月下旬—8月青海省格尔木市对流层臭氧探空观测资料开展夏季青藏高原北部对流层臭氧垂直分布变化特征及其形成机制的大气背景研究。结果表明,在大气背景的转换下对流层臭氧垂直分布整体上呈现高（低）臭氧与低（高）水汽和高（低）位势涡度的对应。除7月25—27日高空低压槽过境导致的平流层向下输送使对流层臭氧浓度升高明显外,阻塞暖高压反气旋和源自青藏高原主体地区的强对流天气过境也对对流层臭氧分布有影响:阻塞暖高压在观测点东北部形成后导致7月31日至8月8日格尔木对流层连续出现罕见东风,但对流层臭氧浓度仅在8月2日因东北—西南方向反气旋切变而出现较高值,其中6 km高度以下则因为东风输送而出现高臭氧、高比湿的污染性气团;强对流天气过境影响使得8月12—14日10 km高度以上出现臭氧最低值和比湿最高值。与西宁历史夏季（1996年7—8月初）臭氧探空测值比较,格尔木对流层臭氧浓度8月偏低,该特征与季风影响青藏高原纬度最高地区所在月份一致。与林芝（2014年7月）、那曲（2011年7月末—8月中旬）和拉萨（1998年8月）历史夏季臭氧探空测值比较发现,纬度效应对青藏高原地区对流层臭氧浓度有影响。      

夏季南亚高压对其邻近UTLS区域臭氧分布的影响

利用欧洲中期数值预报中心（ECMWF）提供的ERA5高分辨率月平均再分析资料，分析了1991—2020年共30 a夏季6—8月南亚高压对其邻近上对流层—下平流层区域臭氧（O₃）分布的影响。结果表明：ERA5资料能清晰地刻画出南亚高压夏季6—8月的月变化及振荡特征，同时能很好地反映出对应的臭氧低值这一现象。此外，ERA5高分辨率资料还能揭示出臭氧低值的范围和强度变化与南亚高压的范围和强度变化之间存在紧密联系。当南亚高压异常偏强（弱）时，邻近区域的臭氧低值增强（减弱），当南亚高压中心位置发生振荡时，臭氧浓度纬向偏差的中心也随之发生变化，这种变化在南亚高压偏强年时更明显。但这种联系有一定复杂性，不同月份的相关性存在差异。南亚高压对臭氧浓度的这种影响主要与对流层的空气输送有关，臭氧低值中心位置和范围的变化与位涡低值、位温纬向偏差负值区域分布相对应。     

基于熵权综合评价模型的福建省雷灾风险划分

利用福建省2012—2017年闪电定位资料和雷灾资料,采用熵权综合评价模型,对福建省68个县市区域雷灾进行评价。结果表明,福建省闪电密度高值区域主要集中在闽中东部,各区域年平均密度值大部分在4次·km-2·a-1次以下,少部分地区高达8次·km-2·a-1次以上;闪电发生时间集中在6—8月;闪电强度区域分布均衡,强度值大部分在30kA以下。闽中部区域雷灾次数分布总体高于其他区域,闽北最低,沿海较低;雷灾和闪电在夏季时节均为高发期,雷灾次数和闪电密度分布总体具有较好的一致性。闽中南雷灾评价等级总体高于闽北,内陆地区总体高于沿海地区。     

基于雷达观测的华南夏季降水类型日变化的时空分布特征

新一代多普勒天气雷达(CINRAD)具有高时空分辨率的特点,可以精细观测降水强度变化过程以及降水区域的实时移动,能有效监测灾害性天气事件。利用华南地区的多普勒天气雷达组网拼图资料,系统研究分析2017—2020年间夏季降水类型时空分布特征。研究表明:华南夏季出现的降水多为层云降水,大部分地区出现频次占比超过85%,而对流降水出现频次仅占14%左右。广东的雷达反射率峰值和对流降水频次均高于广西和海南。华南的雷达反射率峰值和降水频次显示出强烈的日变化特征,并存在显著的区域性差异。雷达反射率峰值与对流降水空间分布大致相似,沿海地区降水频次高于内陆地区;而层云降水在内陆地区的发生频次高于沿海地区。华南层云降水频次多集中在夜间,并在上午达到峰值;反射率峰值和对流降水多集中在日间,高值区随着时间变化从西部沿海不断向内陆和东部沿海移动扩张,并在午后和夜间之间达到峰值。对流降水日变化在沿海和内陆地区呈现不同的双峰模式,西部沿海上午出现主峰值,次峰值出现在午后晚些时候;而内陆的粤中地区上午峰值明显低于午后峰值。     

江苏北部沿海风电场气象灾害风险评估

在对江苏北部沿海9个国家基本(一般)气象站近60年来热带气旋样本统计分析基础之上,结合近4年闪电定位仪资料,分析了影响江苏北部沿海地区的热带气旋、沿海大风和闪电的时空分布规律及其可能对该区域风电场造成的影响。结果表明:①影响江苏北部沿海地区的热带气旋以西北行路径和登陆后北上出海居多,占总数的73.2%;②建国以来影响该区域的热带气旋中,有87.7%的热带气旋可为风电场带来经济效益,进行适当防御后不会造成损失的占12.3%,尚无破坏型热带气旋个例;③江苏北部沿海地区雷雨季节(6—8月)应加强对机组的防雷检查,特别是江苏北部沿海地区的盐城区段更应加强雷电防护监测工作;④江苏北部沿海地区50年一遇最大风速和极大风速符合国家Ⅲ/Ⅱ型风机安全运行标准。     

2006—2008年上海地区臭氧污染特征与评价指标研究

利用2006—2008年上海市的徐汇、浦东、宝山、金山、崇明5个监测站的臭氧观测资料,分析了上海地区的臭氧污染现状。从空间分布上来看,基本呈现中心城区低、郊区高的特征,宝山钢铁工业区较低而金山化工区较高;从时间分布上来看,3—11月均会出现臭氧浓度超标,7月臭氧超标天数最多,5月和8月的超标天数也较多。一天内小时平均浓度超标(100 ppbv;国家环境空气质量标准)最多的时段为13—15时,而8小时平均浓度超标(75 ppbv;美国EPA标准)最多的时段是9—10时;根据WHO、欧盟、美国和我国环境空气质量标准(简称我国标准)及上海市气象局气象灾害臭氧预警信号(简称上海市标准)所统计的上海地区各监测站点超标天数可知,WHO标准统计的超标天数最多,其次为欧盟,按我国标准和上海市标准所统计出的臭氧超标天数最少。8小时滑动平均统计的臭氧超标天数比按小时平均浓度统计的超标天数要多一倍左右。从保护人体健康的角度来看,用臭氧8小时平均来评价臭氧污染程度更为科学,采用小时平均浓度设定臭氧评价阈值进行污染预警和管理更具可操作性。     

1979～2020年北极和青藏高原臭氧低值区的动力输送特征比较

基于ERA5月平均再分析资料,利用Lorenz环流分解方法从定常和瞬变以及基流和涡旋的角度对比了北极与青藏高原臭氧低值区的动力输送特征。结果表明：动力总输送在两地上平流层作用最强,均使其臭氧浓度降低,且定常输送均强于瞬变输送,纬向与经向输送的作用均大致相反。然而,动力输送在北极地区的作用强度远大于青藏高原地区。北极地区纬向输送使得平流层中上层臭氧浓度降低,平流层下层臭氧浓度升高,经向输送的作用与之相反且强度明显偏弱,二者均主要作用于上平流层。青藏高原地区纬向和经向输送除在上平流层均使得臭氧浓度降低外,二者作用大致相反且强度相当,输送大值区在垂直方向上存在双中心结构,分别位于上平流层与上对流层—下平流层（Upper Troposphere–Lower Stratosphere,简称UTLS）区。两地区纬向和经向输送的差异均主要由定常涡旋输送所造成。青藏高原地区定常与瞬变输送的强度差异没有北极地区大。此外,两地定常和瞬变输送中涡旋对臭氧纬向平均的输送均起到主要作用,体现出涡旋输送在两地臭氧浓度变化的动力输送过程中发挥着至关重要的作用。     

2008年6月北海地区一次连续大暴雨成因分析

造成2008年6月5～7日华南沿海地区连续大暴雨的原因,是高空槽、低涡和华南沿海辐合线、低空西南急流等天气系统相互作用,以及充沛的水汽输送,冷暖空气在华南沿海上空交绥所致.     

基于探空资料的北京地区大气臭氧垂直分布特征

利用2002年9月至2012年12月北京地区臭氧探空资料分析了大气臭氧的垂直分布特征,重点分析了对流层顶附近区域臭氧的季节变化与变率。结果表明:北京地区对流层臭氧的垂直分布主要表现为随高度递增的特征;臭氧的平均浓度夏季最高,冬季最低,春季和秋季相当,各季节的臭氧浓度在不同高度范围内略有差别。在对流层上层至平流层下层(8—15 km),臭氧浓度的垂直分布与平均浓度受对流层顶高度的影响显著。基于对流层顶相对高度坐标的分析表明,对流层顶下方1—3 km高度的臭氧仍保持了对流层臭氧的垂直分布特征;而在对流层顶高度附近,各季节臭氧浓度均随高度显著增加;由于垂直增速有显著的季节差异,导致臭氧平均浓度在对流层顶上方1—3 km出现明显变化。臭氧浓度归一化标准差表明:在对流层低层,大气臭氧浓度的变率在冬季最强,秋季、春季和夏季臭氧浓度的变率依次减弱;在对流层顶附近,大气臭氧浓度的变率在春季最强,冬季、秋季和夏季臭氧浓度的变率依次减弱,其中冬季和春季的强臭氧变率可能与对流层顶附近活跃的大气波动及对流层顶高度的频繁扰动密切联系。     

青岛沿海地区夏季云凝结核浓度观测及分析

对1984年8月份山东半岛南部沿海地区云凝结核浓度观测资料进行了初步分析。结果得出:青岛流亭云凝结核浓度近地层位为10~3个/厘米~3左右,随高度分布只有少数遵循指数递减规律,从大陆沿半岛南部海域向东方向,云凝结核浓度水平分布逐渐减小,到东端陆地又有所升高,沿海地区云凝结核浓度小于内陆地区。并对云凝结核浓度与气象因子的关系进行了一些初步探讨。     

中山市2015—2019年臭氧超标特征及其与气象条件的关系

利用广东省中山市2015—2019年的地面臭氧浓度及气象观测数据,分析了中山市近年来臭氧超标与气象条件的关系。结果表明,中山市2015—2019年臭氧超标天数从22天增加至66天,臭氧年评价值增长36%,中度污染以上天数占超标天数比例从9.1%增长至36.4%。臭氧超标主要集中在8—11月,其中9月超标天数最多。夏秋季节臭氧超标主要发生在气温高、湿度低、太阳辐射强、日间10—14时无明显降水、吹北风的气象条件下,臭氧的污染潜在源区主要位于中山西部到北部的城市。风向和气温是臭氧超标最重要的指标,夏、秋季日间吹北风且日最高气温在33 ℃或以上时超标率分别达到89.1%和78.6%。2017年和2019年在相同的最高温、相对湿度、太阳辐射强度、降水和风速条件下的臭氧超标率均远高于2015年。当臭氧起始浓度在10 μg/m3以下、11~30 μg/m3及30 μg/m3以上时,夏(秋)季从起始浓度达到超标分别用时7.1(6.9) h、6.2(6.2) h和5.8(5.9) h,相应气温上升7.2(7.1) ℃、5.8(5.8) ℃和4.7(5.1)℃,起始浓度增大时,超标耗时和气温变化均呈减小趋势。      

沈大高速公路雾气候特征与气象要素分析

利用1958—2007年沈大高速公路沿线6站雾日资料对沈大高速公路雾的气候特征及气象要素进行分析。结果表明：沿海地区雾日偏多,且总体呈上升趋势,内陆地区雾日偏少,且呈下降趋势。内陆地区雾多出现在秋冬季,沿海地区多出现在夏季。雾多在凌晨至日出前后时段生成,日出后逐渐消散,持续时间多为1—3 h。相对湿度、气温、风速和风向对雾的预报有较好指示意义：当相对湿度在90%—100%时,春季气温为-5—15 ℃、夏季为16—24 ℃、秋季为-3~19℃、内陆冬季为-20~2 ℃,沿海冬季为-7~4 ℃范围内,内陆风速为0—3 m•s-1,沿海风速为0—6 m•s-1,且沿海地区为偏南风时,雾易发生。     

气象条件对银川市区近地面臭氧质量浓度的影响

利用2014—2016年银川市区近地面臭氧质量浓度观测资料、国家基准气候站银川站地面气象观测资料以及亚欧范围内地面、探空气象观测资料,从气象要素及环流形势两方面系统探讨气象条件对银川臭氧质量浓度的影响。结果表明:银川市区臭氧质量浓度与气温呈正相关,与相对湿度呈负相关;风力较小时垂直混合起主导作用,臭氧质量浓度与风力呈正相关,而风力较大时水平扩散起主导作用,臭氧质量浓度与风力呈负相关;偏南风及朝向贺兰山的风向,有利于臭氧浓度上升。造成银川市区臭氧污染的环流形势有槽脊型(44%)、宽广低槽型(21%)、副高型(16%)、东北高脊型(8%)和其他型(11%),近地层逆温和海平面低压(或倒槽)是造成银川市区臭氧污染最重要的天气系统。     

浙江省空气质量与大气自净能力的特征分析

利用最新的高时空分辨率ERA-Interim探空和地面资料,计算分析了1979—2015年浙江省大气输送和自净能力的时空分布变化特征,结合环保局空气质量监测数据探讨了浙江省空气质量与大气自净能力的关系,结果表明:大气自净能力在春、夏季表现出沿海地区小,内陆地区大的分布;到了秋、冬季,沿海地区大气自净能力增大,内陆地区则减小;研究时段内全省平均大气自净能力有增大趋势。表征低层输送能力的10 m风速在秋、冬季最大,夏季最小,随时间略有减小,这是浙江省空气污染加剧的可能原因之一;10 m风速的分布基本呈从东部沿海地区往西部山区逐渐减小的变化趋势,秋、冬季风速略大,以偏北风为主。浙江省大部分地区冬季大气自净能力最差,盛行的偏北风又容易将北方污染物带下来,因此冬季是浙江省最易发生空气污染的时段。当风速较小,风向转为偏西北风时,污染物从北方输入并且积累,最易出现较严重的污染天气。中度及以上的空气污染主要发生在杭嘉湖、宁波、绍兴、金华这些经济发达的地区,沿海地区的舟山、温州、台州由于大气输送条件好发生站次很少。丽水和衢州山区海拔高,加之本地工业经济发展较弱,空气污染发生的频次较少。     

基于MCI指数的福建省干旱气候特征

采用目前国家干旱监测业务实行的MCI指数,利用Morlet小波、经验正交函数（EOF）等方法,分析了福建省1961—2019年全省66个气象站MCI指数表征的干湿状况和干旱变化特征。结果表明：福建省存在明显的干湿气候特征,具有显著的6—8 a和22 a的周期振荡,内陆山区干湿变化周期比沿海长,在季节尺度上各季均存在多时间尺度和地域差异化的特点;其空间变化具有3种典型模态,反映了季风降水多寡和地形差异。MCI表征的干旱过程时空分布与历史干旱事件相吻合,秋季和冬季是福建省干旱发生频率最高的季节,春季和夏季是干旱强度最强的季节;闽江口以南沿海地区干旱发生率明显高于内陆地区,全省出现同步干旱的机率较小（12%）。