太湖沿岸湿沉降的化学特性及水体酸化的趋势

通过对太湖沿岸湿沉降的实际监测，运用统计学方法研究了太湖沿岸3个测点自2002年7月至2003年6月大气降水pH值和化学离子组成，并结合文献和太湖水体的常规观测资料，分析了太湖流域大气降水酸化的趋势及地表水酸化的状况。结果表明：太湖地区的酸雨比较严重，沿岸酸沉降具有普遍现象；大气降水中主要阴离子是SO4^2-，约占全部测定阴离子的48％。Ca^2＋是主要的阳离子，约占全部阳离子的37％；太湖酸雨频率及酸雨强度近20a来有增强的趋势，但水体pH变化不大，水体有轻微酸化的迹象。     

Simulated seasonal variations in nitrogen wet deposition over East Asia

近20年来我国的酸雨和酸沉降分布发生了较大变化,其中一个重要变化是硝酸根离子明显增加,这主要是氮氧化物排放增加所导致的。为了评估氮氧化物排放对酸雨和酸沉降的影响,本文利用区域大气化学模式RAMS-CMAQ模拟分析了东亚地区氮氧化物排放、输送和化学转化过程以及降水时空变化对氮氧化物和氮沉降量时空分布的影响,并借助于中国气象台站和东亚酸沉降监测网的观测数据评估了模式结果的合理性。模拟结果显示,东亚地区氮湿沉降的季节变化十分显著,氮湿沉降通量在1~18 kg N ha~(-1) yr~(-1)之间;春夏两季湿沉降占全年的71%,其中夏季占42.7%。     

Wet deposition and scavenging ratio of air pollutants during an extreme rainstorm in the North China Plain

大气湿沉降是陆地和水体环境中营养成分和有毒物质的重要来源。以往湿沉降研究较多关注年尺度或年际变化,极端降水事件鲜见报道。通过实验观测,发现2016年7月19–21日华北极端暴雨(北京观测站325.6 mm)有效清除了区域大气颗粒物,但不同化学成分被湿清除的效率存在差异(无机离子比有机物和气态污染物更容易被湿清除)。此次极端降水铵盐和硝酸盐的湿沉降通量占北京全年的22%和4%,相当于青藏高原一年的氮沉降。考虑到气候背景下极端暴雨出现的频次,极端降水的生态环境影响需要更精细化的评估。     

中国东部雨季降水事件的静默时间特征及内在动力学机制初探

为了挖掘降水的内在非线性动力学机制,基于1960—2017年4—9月的中国日降水数据,利用百分位阈值法确定不同强度的降水事件,定义相邻同强度降水事件之间的间隔时间为“静默时间”,描述同阈值降水事件再次发生的历时长短。“平均静默时间”可以表征不同强度降水事件的群发性特征,即某一时段内,平均静默时间越短（长）,同类型降水事件再次发生的历时越短（长）,其群发性程度越强（弱）。分析不同强度降水事件的平均静默时间在中国东部地区的空间分布和时间演变特征表明: 1960—2017年,一般强度降水事件在长江中游地区较其余地区群发性强,而东北南部地区则较弱; 极端降水事件在中国东部北方地区群发性较强,而在南方地区则偏弱。就气候态演化过程而言,一般强度降水事件的群发性在长江以南地区有所增强,在东北南部地区则呈减弱趋势;极端降水事件的群发性特征在中国东部北方地区不断减弱,但在南方地区持续增强。各站点降水事件静默时间的概率密度函数均呈幂律分布,且时、空上呈无标度特征,表明日降水系统为现实世界中的自组织临界系统,为时间序列分析角度理解降水事件内在非线性动力学机制提供了新的视角。      

两广大陆地区酸雨的时空分布规律和化学特点

自１９８８年１月至１９８９年１２月，建立了一个包括７０个监测点的酸沉降测网，进行了常规的干，湿沉降同步观测，获得了大量的监测数据，结果表明：两广地区大面积出现酸雨，酸雨污染较严重地区是广东省粤北和珠江三角洲及广西的“汀桂走廊”。这些地区经济发展迅速，又是ＳＯ２，ＮＯｘ排放量较多的地区。降水酸度季节分布明显，即：春季＞冬季＞秋季＞夏季。降水中主要离子是Ｃａ＾２＋，ＮＨ＾＋４和ＳＯ＾２－４，化学组成以     

中国极端温度的群发性研究

从极端事件再现时间的角度研究了中国极端高、低温事件再现时间序列的长程相关性、群发性以及二者的关系。发现极端温度事件再现时间序列具有长程相关性,表征长程相关性的标度指数分布存在着明显的区域性特征,并与大气环流有关,当中国大陆在盛夏或隆冬稳定的西风环流控制下,极端温度的长程相关性较好,标度指数较大。通过定义极端事件的群发指数,对极端高、低温进行研究,发现具有长程相关性再现时间序列的极端温度呈现群发现象,且极端温度再现时间序列的标度指数和群发指数二者在空间分布上有较好的对应,极端温度再现时间序列的长程相关性可能是导致极端温度群发性的原因。从年际变化的角度看,极端高温Ⅰ级群发区域的群发指数增长趋于平缓,而极端低温Ⅰ级群发区域的群发指数有下降趋势,这与近几十年来全球变暖一致。在年代际尺度上,群发指数分布的演变特征明显,极端高温Ⅰ级群发区域总体面积变化不大,而极端低温Ⅰ级群发区域面积明显减少。因此,极端低温事件群发性减弱很可能是年代际气候变暖的主要原因。     

四川地区降水幂律指数研究

基于四川地区5个站点1960~2004年的日降水观测资料,对其在等级分析的基础上探讨了幂律分布的规律,结果如下:(1)这5个站点日降水存在的一个共同特征—幂律尾分布,且不同等级的降水量对应不同的幂律尾指数,在一定程度上反映了不同雨型具有不同的气候背景和物理机理;(2)小雨幂指数随时间变化很小,中雨幂指数随时间变化较大,从80年代末期开始,四川盆地西部与南部地区中雨幂指数增加,中雨降水减少,川西高原、四川盆地东部与北部地区中雨幂指数减小,中雨降水增加。因此,中雨的变化可能会引起总降水量的变化。      

呼和浩特市降水化学特征分析

对2006年呼和浩特市降水离子监测资料进行分析,结果表明:降水呈碱性,季节分布明显,夏季降水集中且pH值为全年最低,冬季降水量少,pH值较高;SO42-离子为主要致酸离子,阳离子中Ca2+,Mg2+离子的浓度很高;降水中主要成分之间相关性显著,Ca2+的中和作用较强;降水气团的后向轨迹分析表明蒙古国的沙漠地区是呼和浩特冬春季碱性降水的主要来源,夏季较低的pH值降水则部分源于我国的华中、华北地区的酸性污染物中长距离输送。     

夏季热带西太平洋海温对厄尔尼诺发展阶段我国东部汛期降水的影响分析

通过分析处于厄尔尼诺事件发展阶段的我国东部汛期(6—8月)降水异常与海温的关系,指出热带西太平洋海温异常对厄尔尼诺发展阶段汛期降水的异常可能起到重要作用。尽管已有研究显示,处于厄尔尼诺事件发展阶段的夏季容易出现长江以南少雨的分布特征,但本文利用最新资料(1951—2014年)对于所有处于厄尔尼诺发展阶段的夏季降水的分析显示,降水与ENSO指标(Nino3和Nino3.4指数)的关系并不显著,却与热带西太平洋海温之间存在显著的相关。同样处于厄尔尼诺发展阶段,降水可能出现截然不同的异常特征,当热带西太平洋海温偏冷时,夏季降水容易出现以长江为界"南少北多"的分布特征,而当热带西太平洋海温偏暖时,降水则容易出现以长江为界"南多北少"的分布特征。分析还指出,当热带西太平洋海温冷、暖不同时,热带(太平洋至印度洋)海温的分布会呈现出不同的特征,从而对热带大气及东亚副热带大气产生不同的影响,最终导致我国东部降水出现不同的异常分布。对于刚刚过去的2014年夏季,热带西太平洋海温异常偏暖可能是导致降水异常分布的原因之一。2014年夏季处于厄尔尼诺事件的发展阶段,同时热带西太平洋海温是1951年以来历次厄尔尼诺发展年夏季之中的最高值,而相应于热带西太平洋偏暖的特征,降水呈现出明显的"南多北少"的异常分布。夏季降水与海温的这种显著关系说明,除了用来定义厄尔尼诺事件的热带中东太平洋海温之外,热带西太平洋海温对于汛期降水的预测也具有重要的指示意义。     

过冷云及其降雪化学成分观测

近年来,针对酸雨及其形成机制,我国已进行了许多降水化学的研究工作,但对云的酸度及化学成分的观测和研究甚少。云水的酸度和化学成分对长期生长在高山的珍贵树木和森林有直接影响。云及其降水具有吸收、溶解和冲刷大气物质的能力,同时在液滴中发生化学反应产生有害物质。云乃降水母体,大气物质首先与它发生作用,是形成大气物质湿沉降的主要场所。为此我们分别于1986年和1987年1月在黄山气象站对冷云云系及其降雪进行序列采样并进行化学分析,以了解云中一些离子分布特点及与一些因子的联系。本文叙述测量和分析结果。     

郑州市近58a降雨量变化分析

采用水文序列中常用的谱分析、有序聚类分析、Kendall秩次相关检验和Man-Kendall检验等方法,分别对郑州市1951-2008年的年降雨量、汛期和非汛期降雨量序列进行周期性、突变性和趋势性检验分析,结果显示:总体上郑州市年降雨量保持平稳,但各年汛期和非汛期的降雨量分别呈现出增加和减少的趋势,而且非汛期降雨量减少的趋势性较为显著;年降雨量和汛期降雨量有较为显著的近似10 a的周期,而非汛期降雨量表现为不显著的3 a的周期;年降雨量、汛期和非汛期降雨量序列的突变点均在20世纪70年代末和80年代初,但并不显著。     

两次典型强沙尘暴过程的对比分析

利用常规气象资料，应用天气分析及诊断分析方法，对2001年4月8～9日和2002年3月19-21日的两次强沙尘暴天气过程，从天气气候背景、单站地面气象要素、环流形势、冷空气的强度及影响路径、沙尘暴的起沙源地、影响时间和范围等进行深入分析。结果表明：两次强沙尘暴过程的沙尘暴源地基本相同，但由于环流形势、冷空气的强度、影响时间、蒙古气旋的位置及前期气候背景有所差异，因此对宁夏造成了不同的影响。     

长江中下游沿江地区夏季旱涝分型及预测

对1961-2000年长江中下游沿江地区8个站夏季（6-8月）累积降水距平进行EOF分析，根据有三个特和下向量将长江中下游沿江地区旱涝趋势异常分成4种主要空间型：旱型、涝型、东旱西涝型、东涝西旱型。并在此基础上，分析了它们与500hPa高度场异常的同时，时滞关系，得到一些对长江中下游沿江地区汛期旱涝异常预测有意义的结果。     

江苏一次夏季强雷暴天气过程的综合分析

本文对2002年8月24日江苏的一次强雷暴天气进行了热力参数和动力学诊断分析,并结合多普勒雷达回波和红外卫星云图进行综合分析,结果表明,这次强雷暴处于地面高能量场中,而在垂直方向上与锋生函数、假相当位温、涡度散度的某些分布特征有较好的对应关系;在多普勒雷达回波图上表现强回波带的相互合并加强并形成较为典型的弓形回波;在卫星云图上MCS云团相互合并成典型的圆形,尺度较大,亮温较低,导致了强雷暴天气的发生。     

我国南方雷暴的气候特征研究

本文根据我国南方62个气象观测着1971-995年月雷暴日数资料，应用EOF和小波统计分析方法，研究了雷暴的气候特征，包括它们的空间分布类型、季节变化特征和年际变化规律，所得结论，为进一步探讨大范围雷暴与大气环流的联系打下了基础。     

南京市大气能见度的变化趋势及特征

利用南京国家气候基准站1980—2008年能见度、相对湿度和天气现象等气象要素资料,剔除气象因素对能见度影响,采用百分位分析法、等级分析法和Ridit分析法,分析了由于空气污染造成南京地区大气能见度的变化趋势。结果表明,近30 a来,南京市年平均和四季大气能见度整体显著下降,但其中“较差”和“一般”能见度出现频率显著上升,“较好”能见度则明显下降;四季能见度及其分布均呈现春、夏季节变化不同,秋、冬季节变化显著的特点;能见度呈逐年代降低但降幅减缓;能见度季节差异也呈逐年代减小趋势;此外,冬季能见度早在1987年起变差;并且本世纪以来,冬季能见度以“较差”和“一般”为主,其余三季均是以“一般”为主。     

2018年1月江苏3次致灾暴雪成因对比分析

应用常规天气图资料、FY-2E 云顶亮温(TBB)资料、多普勒雷达观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对江苏2018年1月3—4日(简称“01·04”过程)、1月24—25日(简称“01·25”过程)和1月27—28日(简称“01·27”过程)3次暴雪过程进行了对比分析。结果表明：1)3次暴雪过程都是在500 hPa高空槽、中低层切变线、700 hPa西南急流和地面冷空气的共同影响下产生的;暴雪过程中水汽主要来源于中层,降雪期间逆温层结始终存在。2)不同之处是,“01·04”过程中层暖湿气流先形成,水汽条件更好,而后弱冷空气自低层楔入,促使暖湿气流抬升,上升运动发展更为旺盛;“01·25”过程和“01·27”过程低层先形成冷垫,而后中层暖湿气流增强沿冷垫爬升,冷垫更冷,“01·25”过程逆温更强。3)暴雪过程中TBB稳定低值期基本可以反映强降雪时段;“01·04”过程中有弱对流发展,造成降雪强度大。     

铜川市月气候预测方法

利用2011年5月1日-31日常规观测资料、Micaps资料及WS重要天气资料,运用天气学原理比较分析了2011年5月8日-10日、19日-21日山西省两次大范围的降水天气过程,给出这两次降水过程的异同点、系统演变特征、物理量诊断分析结果及预报着眼点。     

中尺度模式不同分辨率下大气多尺度特征模拟能力分析

本文利用不同水平分辨率下的中尺度大气数值模式ARPS (Advanced Regional Prediction System) 模拟我国内蒙古奈曼旗农牧交错带2001年7月23日18时至27日18时天气演变过程, 以研究中尺度模式水平分辨率提高对多种时空尺度天气过程, 尤其是更小时空尺度过程的模拟改进。为此, 本文提取不同分辨率下u、v、w、θ、p气象要素的模拟结果进行分析。秩和检验和方差分析表明, 模式分辨率提高对气象五要素的模拟具有一定的影响, 但对不同要素的影响程度有所不同, 其中, 对p、θ、w影响最大, 对u、v的影响次之, 对流层下部和边界层对分辨率最为敏感, 对流层中上部次之。谱分析和小波分析都表明分辨率的提高有利于再现大气运动的多尺度特征, 但在不同大气分层和不同模式变量中又有所不同。总的来说, 高层效果好于低层, 具有强周期变化规律的变量效果好于周期性弱的变量。     

层状云中对流泡特征及其在降水场中的作用

层状云中夹有对流泡对整个雨系降水的启动、发展以及降水场的分布、变化有很大作用，对寻找人工增雨最佳人工影响潜力区也有特殊意义。该文在总结大量历史资料的基础上，利用雷达、卫星、地面实况、天气、机载云雨探测和数值模拟等各种手段，对层状云中夹着的对流泡进行系统深入地研究，进而为人工增雨作业提供依据。