浙江宁波地区能见度变化特征和成因

利用浙江宁波7个县(市)区的能见度、雾、霾、风速、相对湿度等气象资料和细颗粒物PM_(2.5)浓度数据,运用统计分析、后向轨迹模拟及聚类分析等方法研究了宁波地区能见度的时空分布特征及其影响因素。结果表明:1980—2013年,宁波地区能见度总体呈由西北到东南逐渐转好的空间分布特征,且中南部呈逐年下降态势,而北部则呈上升趋势,这与风速和相对湿度减少有关,但不同区域其主要影响因子存在差异。能见度和PM_(2.5)浓度均有明显的季节和日变化特征,且二者呈明显反位相,相关系数为-0.532,其中冬季PM_(2.5)浓度最高,能见度最低,夏季反之;13:00—17:00为PM_(2.5)浓度谷值、能见度峰值,01:00—08:00为PM_(2.5)浓度峰值、能见度谷值。气团输送轨迹分析表明,宁波地区共有来自5个方位的6类轨迹气团,其中西北方向的轨迹4对该区PM_(2.5)浓度影响最大,偏东方向的轨迹6对PM_(2.5)浓度影响最小,能见度最好,而对能见度影响最大的是来自西北方向的轨迹2和偏西方向的轨迹3。     

分钟降水量对能见度及PM2.5浓度影响研究

为清楚认识降水对能见度及PM_(2.5)浓度的影响,以杭州为例,采用2014—2015年逐分钟气象观测资料,对比分析了不同降水条件下能见度及PM_(2.5)浓度的分布特征,建立了不同强度降水影响能见度及PM_(2.5)浓度的定量关系。研究结果表明降水量大小及持续时间对能见度与PM_(2.5)浓度有明显作用,不仅持续稳定的降水过程能够造成持续的低能见度,突发性强降水更能造成能见度大幅降低;降水与能见度之间关系符合幂函数分布特征,能见度随降水量增加从快速下降过渡到慢速下降,中间存在一个拐点。降水对PM_(2.5)的清除作用受降水量及降水前PM_(2.5)浓度大小共同作用,降水对PM_(2.5)的清除作用在降水较小并持续时,会造成PM_(2.5)浓度的缓慢下降;而强降水过程对PM_(2.5)的清除作用十分明显,降水量、PM_(2.5)浓度、能见度三者之间表现出基本一致的同步变化。基于降水量与降水前PM_(2.5)浓度两个因子,采用非线性拟合方案构建了降水影响PM_(2.5)浓度的定量统计模型,拟合结果与实况较为吻合,说明模型抓住了降水情景下影响PM_(2.5)浓度变化的关键因子。最后针对研究中存在的不足和未来值得进一步发掘的科学问题进行了讨论。     

环境气象业务数值模式预报效果对比检验

基于华北区域气象中心、华东区域气象中心、华南区域气象中心和国家气象中心环境气象业务数值模式2015年1—3月的预报结果,从能见度和空气质量两个方面对环境气象业务数值模式的预报效果进行了对比检验。结果表明:随着能见度降低,各数值模式的预报能力均逐渐下降,对于1 km的能见度,仅华北区域模式和国家级雾霾数值预报业务系统(CMA Unified Atmospheric Chemistry Environment,CUACE)模式表现出一定的预报技巧,其中华北区域模式和CUACE模式对北京本地24 h能见度预报的TS评分分别为0.20、0.10;CUACE模式总体能见度预报误差较各区域数值模式均偏大;CUACE模式和华北区域模式、华东区域模式、华南区域模式能见度预报值与观测值的相关系数普遍低于0.6。随着空气质量下降,各数值模式AQI的预报能力均逐渐下降;AQI为优等级时,各数值模式AQI预报的TS评分均较高,其中空气质量较好的华南地区空气质量等级预报的TS评分最高,为0.81;总体上24 h的AQI预报,区域模式优于CUACE模式;48 h和72 h的AQI预报,CUACE模式优于各区域模式。各数值模式PM_(2.5)浓度的预报值普遍较观测值偏低,华南区域模式24 h的PM_(2.5)浓度预报误差相对较小,华北区域模式和华东区域模式24 h的PM_(2.5)浓度预报误差相对较大;CUACE模式PM_(2.5)浓度的预报误差较各区域模式均偏大,CUACE模式PM_(2.5)浓度预报值与观测值的相关系数较各区域模式均偏低。     

延安市能见度与相对湿度和PM_(2.5)及PM_(10)的关系

为分析延安市能见度与相对湿度、气溶胶质量浓度的关系,利用2016年延安大气成分站PM_(2.5)、PM_(10)和国家基本气象站相对湿度、能见度观测资料,对能见度与相对湿度、PM_(2.5)和PM_(10)的关系进行分析。结果表明:全年能见度与相对湿度的线性相关系数最高,与PM_(10)次之;随相对湿度的增大,能见度明显降低。相对湿度<50%时,能见度与PM_(2.5)的非线性相关性高于与PM_(10)的相关性;相对湿度>50%时,能见度与PM_(10)的非线性相关性则较PM_(2.5)好。相较于线性拟合方法,能见度与相对湿度的非线性拟合公式能更好地表现二者的关系。利用相对湿度、PM_(2.5)和PM_(10)观测数据对能见度做多元非线性拟合,检验结果表明,计算得出的拟合公式能较好地模拟延安市能见度的变化规律。     

辽宁中部城市群可吸入颗粒物PM10和PM2.5的污染特征研究

利用2006年8月-2007年10月辽宁中部沈阳、鞍山、抚顺和本溪4城市可吸入颗粒物PM10、PM2.5、PM1及同步气象因子的监测资料,分析了可吸入颗粒物分布特征、污染水平及其与气象因子的关系。结果表明：受区域天气系统的影响,4城市PM10和PM2.5的日平均浓度变化趋势基本一致,具有区域分布特征;PM10超标率冬季为最高;PM2.5日平均浓度占PM10比例夏季和冬季最大;PM10、PM2.5和PM1之间有很好的相关性;PM10与风速、温度呈负相关,PM2.5和PM1与能见度、风速、温度呈负相关,与相对湿度成正相关。     

天津低能见度特征初探

本文通过对天津气象站历史能见度资料和边界层观测站能见度、相对湿度、气溶胶观测资料进行分析,获取天津低能见度基本特征,在此基础上,基于WRF-Chem大气化学模式模拟了2010年10月和2011年1月天津地区大气水平能见度。结果表明:天津地区低能见度事件主要发生在每年11月至次年1月,在获取PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度、相对湿度的基础上可较好地推算大气水平能见度,利用WRF-Chem大气化学模式和拟合公式,可以有效的进行能见度等级模拟和预报。     

太原大气能见度对相对湿度及颗粒物质量浓度的响应关系研究

利用2016年10月—2019年9月太原地区逐时能见度、相对湿度及颗粒物质量浓度等观测数据,研究分析了大气能见度与相对湿度及PM_(2.5)质量浓度的关系,采用神经网络方法,构建了能见度与相对湿度及颗粒物质量浓度的非线性模型,并利用2019年10月—12月气象小时数据对该模型进行了检验。结果表明:(1)太原不同季节能见度日变化特征明显,春夏秋季能见度在06时左右最低,冬季在09时左右最低;从空间分布上看,太原地区能见度南北差异明显,北部能见度高于南部。(2)细颗粒物质量浓度与相对湿度对大气能见度变化都有明显影响。PM_(2.5)质量浓度与能见度之间存在幂函数非线性关系,在40%≤相对湿度60%的区段内相关性最强,PM_(2.5)质量浓度与10 km能见度对应的阈值随相对湿度升高而减小,范围为5～103μg/m~3。(3)采用神经网络方法构建能见度与相对湿度及颗粒物质量浓度的关系模型,相关系数为0.81。利用太原地区2019年10—12月逐时气象观测数据对模型进行检验,均方根误差为5.29 km,平均绝对百分误差为31.45%,轻微级霾情况下模拟能见度TS评分为0.86,误差呈现正态分布,误差小于4 km的比例达72.99%。该模型对研究太原地区能见度具有较高的参考价值。     

石家庄地区能见度变化特征及其与相对湿度和颗粒物浓度的关系

利用1980—2013年石家庄地区12个气象台站能见度资料,结合相对湿度和PM_(2.5)、PM_(10)浓度数据,分析了石家庄地区能见度的时空分布特征,通过研究能见度与相对湿度和PM_(2.5)、PM_(10)浓度的关系,建立大气能见度的多元非线性预报模型。结果表明:(1)1980年以来石家庄地区年平均能见度以-1.0 km·(10 a)~(-1)的速率呈下降趋势,夏季下降趋势最明显,春季下降趋势最小;(2)1998年前后石家庄地区能见度变化较大,1999—2013年平均能见度较1980—1998年下降了15.3%,且空间变化也较明显,1998年之前分别在中北部和中南部存在2个高值中心,在市区和赵县存在2个低值中心,1998年之后则呈由东向西逐渐递减的分布形势;(3)能见度与相对湿度存在显著的指数函数关系,而与PM_(2.5)和PM_(10)浓度均呈幂函数关系。据此建立的能见度与相对湿度和PM_(2.5)、PM_(10)浓度的多元非线性拟合模型能较好地反映能见度的变化规律,并对能见度具有一定的预报能力。     

1994—2017年杭州能见度特征及其与PM_(2.5)关系

根据杭州1994—2017年24时次观测的大气能见度及同期地面气象要素(风速、气温、降水量和相对湿度等)、2013—2017年PM_(2.5)监测数据,探讨杭州市大气能见度的特征以及相对湿度、PM_(2.5)对能见度的影响。统计分析表明,杭州大气能见度的年、季、日变化特征明显,在经历2003—2014年低能见度天气多发后,2016—2017年能见度明显转好,特别是2017年均能见度达到11.6 km,为1994年以来最高值;一年之中,冬季能见度较低,夏季能见度较高;一日之中,早晨07:00能见度最差,午后15:00最好。能见度的转好与PM_(2.5)关系密切,当PM_(2.5)质量浓度在50μg·m^(-3)以下,每降低5μg·m^(-3)可以使能见度显著增加。     

广州南沙颗粒物质量浓度变化及其对能见度的影响

通过对广州南沙2016年颗粒物PM_(10)和PM_(2.5)的质量浓度、能见度和气象要素等资料的分析,发现细颗粒物PM_(2.5)是影响能见度变化的重要因素。PM_(2.5)质量浓度和相对湿度(RH)增加,能见度下降,低能见度对应较高的相对湿度和较高PM_(2.5)质量浓度,高能见度的出现则对应较低的相对湿度和较低的PM_(2.5)质量浓度。随着相对湿度的增加,颗粒物质量浓度对能见度的影响越来越小,此时颗粒物对能见度的影响主要是通过吸湿作用,吸湿作用最为明显的是雾和霾的混合区间80%≤RH≤90%。PM_(2.5)质量浓度对能见度的影响随着RH的增加阈值减小,当相对湿度低于90%时,颗粒物质量浓度值减小时,能见度随相对湿度的增加反而降低,尤其是60%RH≤90%的区间,能见度下降明显。     

大连地区能见度影响因子及个例分析

为探讨大连市大气能见度特征及其影响因子,揭示低能见度天气成因,利用2010—2012年大连地区大气能见度与地面气象要素(相对湿度、风速、气温、气压)日均值的统计资料,分析了大连地区大气能见度与气象要素的相关性。进一步结合PM_(10)质量浓度的变化特征,分析了两次低能见度事件中的天气成因。结果表明:2010—2012年大连地区年均能见度分别约为13.5 km、13.2 km和13.9 km,高能见度事件多出现在10月—次年2月,低能见度事件多出现在每年6—8月,大连地区低能见度事件每年7月较多,1月较少,2010—2012年大连地区低能见度事件分别出现169、157 d和163 d;2010—2012年PM_(10)质量浓度分别为57.8μg·m~(-3)、67.4μg·m~(-3)和65.9μg·m~(-3),PM_(10)质量浓度高值多出现在每年的4—5月和9—12月,PM_(10)质量浓度低值多出现在1—2月;大气能见度和相对湿度和气温的相关性较好,随着相对湿度的增加,能见度与PM_(10)质量浓度的相关性逐渐减小,当相对湿度大于90%时,能见度与PM_(10)质量浓度相关系数减小至-0.23;两次低能见度事件过程中,2011年10月31日一次辐射平流雾过程中的水汽输送来自西南风气流,2012年4月28日一次浮尘事件过程中的沙尘来自西北方向的沙源。该研究可为空气质量预报提供科学依据参考。     

丹东地区大气能见度变化及其主要影响因子分析

利用2007年6月至2009年11月丹东市区器测能见度资料和人工观测能见度资料,分析目测能见度与器测能见度的关系,探讨不同季节中,PM_10。和PM_2．5、PM_1.0。颗粒物浓度对大气能见度的影响,研究降水强度与PM的湿清除效率关系。结果表明：在低能见度情况下,目测能见度与器测能见度的比值相对较小;能见度较差时,PM_1.0粒子比重增大,PM_1.0／PM_1.0和PM2．s／PM_1.0比值与月平均风速为负相关;天气现象日数较多的月份,其对应的月平均能见度较小;PM日平均质量浓度的改变量以及降雨量对PM的湿清除效率与降水强度相关,器测目测能见度平均值随着降水强度的增加而降低。     

哈密市空气污染物浓度分布特征及其与气象因子的关系

利用2002—2008年哈密环境监测站监测资料和气象站同步观测资料,对哈密市大气污染物浓度分布特征和成因进行研究,结果表明:可吸入颗粒物是影响哈密市空气质量的主要因子,是首要污染物;冬季和3、4月污染最严重,夏季最轻;污染源以煤烟型、风沙型为主;气温日较差、辐射、风、相对湿度、能见度等气象因子与首要污染物浓度变化存在密切关系,气温日较差、日净地表辐射越大、能见度越好,越有利于污染物的扩散和稀释,空气质量就越好。     

甘肃省城市环境气象工作的进展与设想

“九五”期间 ,甘肃省城市环境气象工作先后开展了兰州生活气象指数、紫外线、医疗气象、空气质量等方面的预报业务服务工作 ,并建立了甘肃省省级城市专业气象服务系统。提出“十五”以后城市环境气象工作的设想 ,要加快城市环境气象监测系统的建设 ;加强城市环境气象基础性工作的研究 ;加大城市精细预报技术的研究 ;扩大城市环境气象工作的范围和领域     

辽宁中部城市群大气能见度变化趋势及影响因子分析

通过分析辽宁中部相对集中分布的5个城市群1987-2002年间的大气能见度、影响能见度的气象因子和污染物的变化特征及能见度与气象因子、污染物浓度之间的相关关系等,得到以下结论：（1）各城市能见度有明显的月、季和年际变化特征,能见度月变化呈双峰型,第一个峰值在5月份,第二个峰值在9,10月份;冬季能见度的值最低,春、秋季高;本溪市的能见度在逐年变好;沈阳的能见度从1987-1997年逐年变好,1997年以后又逐年变差;其它城市的能见度呈逐年变差的趋势。（2）各城市影响能见度的气象因子的年际变化特征基本是一致的;5个城市TSP,SO2污染浓度年均值均呈下降趋势,NOx的年际变化趋势不明显。（3）能见度与湿度、雾的相关关系都呈负相关且非常显著;与降雨量、风速及温度之间的关系比较复杂;与各种污染物的相关都呈负相关。     

辽宁城市PM2.5时空变化聚类及其气象影响特征

利用2015年11月至2016年10月辽宁14市环境空气质量监测数据和地面气象站点监测数据,对辽宁省细颗粒物污染时空特征以及气象因子对其影响规律进行了系统的分析,并据此进行聚类分区。结果表明:辽宁城市PM_(2. 5)浓度变化的季节性差异明显,呈冬季高、春季次、夏秋低的总体特征;辽宁全境PM_(2. 5)浓度的空间分布差异较大,中部平原地区为最高、两翼丘陵较低、东部沿海最低;根据PM_(2. 5)浓度与气象因子的散点图及Spearman相关系数,辽宁城市可分为4种类型,即辽东半岛型(I类,包括丹东、大连、盘锦、营口)、辽西山地型(Ⅱ类,包括葫芦岛、锦州、朝阳、阜新)、辽东山地型(Ⅲ类,包括本溪、抚顺)、辽中平原型(IV类,包括铁岭、沈阳、辽阳、鞍山),4类城市的PM_(2. 5)浓度依次递增,且冬季最为明显; PM_(2. 5)浓度与气温、水汽压、相对湿度仅在冬季均呈正相关,但I、Ⅱ类城市在春季呈正相关,IV类城市在春、夏两季也呈正相关;与风速在冬季均呈负相关;与气压的相关性不明显。     

招远市PM_(2.5)浓度与气象因子相关性分析

为了了解PM_(2.5)的污染与地面气象因子的相关性,通过对招远市PM_(2.5)的月均浓度与降水量、湿度、风速和气压等气象因子关系分析,结果表明:(1)PM_(2.5)浓度存在明显的季节变化,冬季与气象因子相关性最好,夏季最差。(2)PM_(2.5)浓度与相对湿度、平均风速和降水有很强的负相关性。(3)PM_(2.5)浓度与本站气压呈现正相关性。     

吐鲁番市颗粒物浓度变化特征及其与气象要素的关系

依据吐鲁番市2015年3月—2016年2月的PM_(10)、PM_(2.5)和气象资料,利用统计分析,探讨吐鲁番市PM_(10)和PM_(2.5)浓度的变化特征及其与气象要素的关系。结果表明:冬季PM2.5与PM10浓度的平均值最高(106 ug/m3、184 ug/m~3),春季次之(63 ug/m~3、163 ug/m~3),夏季最低(33 ug/m~3、95ug/m~3),且冬季二者浓度的平均值比夏季分别高大约69%、48%。11月至次年2月,每个月中PM_(2.5)和PM_(10)的污染程度在轻度污染以上的天数相比其它月份较多。PM_(10)与PM_(2.5)的日变化曲线特征呈现"双峰双谷"的特点;PM_(2.5)与PM_(10)的比值在冬季达到了60%~80%,这说明吐鲁番冬季主要以PM2.5污染为主;PM_(2.5)和PM_(10)与能见度之间存在极其显著的相关性,相关系数分别为-0.904、-0.792,与单一气象要素(如相对湿度、风速、温度等)的相关性不明显,但不同气象要素的共同作用对其有显著影响。     

吐鲁番市颗粒物浓度变化特征及与气象要素的关系

依据吐鲁番市2015年3月—2016年2月的PM_(10)、PM_(2.5)和气象资料,利用统计分析,探讨吐鲁番市PM_(10)和PM_(2.5)浓度的变化特征及其与气象要素的关系。结果表明:冬季PM2.5与PM10浓度的平均值最高(106 ug/m3、184 ug/m~3),春季次之(63 ug/m~3、163 ug/m~3),夏季最低(33 ug/m~3、95ug/m~3),且冬季二者浓度的平均值比夏季分别高大约69%、48%。11月至次年2月,每个月中PM_(2.5)和PM_(10)的污染程度在轻度污染以上的天数相比其它月份较多。PM_(10)与PM_(2.5)的日变化曲线特征呈现"双峰双谷"的特点;PM_(2.5)与PM_(10)的比值在冬季达到了60%~80%,这说明吐鲁番冬季主要以PM2.5污染为主;PM_(2.5)和PM_(10)与能见度之间存在极其显著的相关性,相关系数分别为-0.904、-0.792,与单一气象要素(如相对湿度、风速、温度等)的相关性不明显,但不同气象要素的共同作用对其有显著影响。     

苏州城市热岛对污染扩散的影响

由于城市环境对污染扩散的影响主要包括热力作用和动力作用,以苏州市为例,利用南京大学空气质量预报系统(NJU-CAQPS),设置存在热岛影响和消除热岛影响两组敏感性试验,将城市的热力和动力作用进行区分,研究了城市热岛对苏州污染扩散的影响。结果表明:城市热岛增加了大气不稳定性,产生了向市区辐合的热岛环流,加大了市区上空的垂直速度,增加了城市大气的扩散能力。城市热岛总体上使地面污染物浓度下降,城区PM_(10)和PM2.5减少约5×10-9kg·m-3,城区气溶胶各成分浓度及空气质量指数AQI都有不同程度的减少,而地面能见度则相应增加,城市热岛使市区能见度增加约0.5 km。在180 m高度以上,城市热岛使PM_(10)和PM2.5浓度上升,气溶胶各成分都有不同程度的增加。在400 m高度左右,城市热岛环流可使PM_(10)和PM2.5增加,最大可达11×10-9kg·m-3和9×10-9kg·m-3左右,同时使水平能见度下降。城市建筑的动力效应可大幅度降低市区风速,使大气扩散能力减弱,热岛作用(热力作用)和建筑的动力作用相反,但热岛对污染扩散的有利作用小于建筑动力学效应的不利作用。