北京奥运会空气质量保障方案京津冀地区措施评估

采用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)源追踪方法,研究了奥运会北京空气质量保障方案京津冀污染控制措施对北京城八区(包括东城区、西城区、崇文区、宣武区、海淀区、朝阳区、丰台区和石景山区)空气质量的影响,量化基准、减排情景下京津冀地区对北京城八区SO2、可吸入颗粒物(PM10)浓度的贡献率。首先,模式对比验证结果表明,NAQPMS较好地模拟出奥运会同期(2006年8月)北京空气质量状况。其次,源追踪方法研究结果表明:1)除平谷县外,其余各区县SO2、PM10浓度北京污染源贡献占主导地位,特别是城八区,北京污染源对SO2、PM10月平均浓度的贡献百分比都超过80%。2)保障方案污染减排情景下,一方面北京污染源对城八区SO2贡献浓度显著减小;另一方面除张家口外,天津、河北各源区对城八区SO2贡献浓度略微下降,综合效果下,城八区SO2浓度将显著下降。与此同时,分析表明北京污染源对城八区SO2浓度贡献效率将增加。3)保障方案减排情景下,北京污染源对城八区一次PM10贡献浓度也显著减小,而天津、河北各源区对城八区一次PM10浓度则略有增加,这与周边源区对城八区SO2浓度贡献特征略有不同,综合效果下,北京本地强有力的颗粒物削减措施依然可有效降低城八区近地面PM10浓度。     

北京市海淀区PM＿(10)污染特征及其与气象要素的关系

通过对2006年1月—2009年12月北京市环境保护局海淀区三个子站的空气质量资料和相对应的三个气象站的气象资料分析发现,海淀区香山、北部新区、万柳三个站的PM10浓度达到空气质量二级以上(不含二级)的天数占全年的30%,且浓度超标日数春季冬季秋季夏季,其中以北部新区空气质量二级以上天数最多,高达125天。PM10浓度峰值主要出现在上午10时和傍晚19时附近。总体上,各年空气质量二级以上天数以2006年最多,2009年最少。通过对PM10的浓度与气象要素做相关分析,发现PM10的浓度随温度、风速、气压、降水量的增高而降低,随相对湿度的升高而升高,风向影响较为复杂。     

北京及周边地区一次大气污染过程的数值模拟

利用中尺度气象数值模式MM5与第三代空气质量模式系统Models-3／CMAQ,对2002年10月北京及周边地区一次典型大气污染过程进行数值模拟研究,并对其形成原因进行了分析。结果表明,污染物PM。模拟峰值出现时间与实际观测浓度峰值出现时间较为一致,模式的模拟效果较好。北京地区PM10浓度除受北京当地排放源的影响外,在特殊气象条件下,外地污染源对北京地区PM10的影响也比较大。要控制北京地区PM10浓度,除了控制北京当地的排放源外,对外地污染源的控制也需要给予高度重视。     

北京地区PM10污染的气象特征

选用北京城郊5个代表站2000年可吸人颗粒物PM10逐时浓度监测资料,较为系统地统计分析了北京地区主要空气污染物一PM10的时空分布特征,其中包括PM10平均浓度和各等级出现频率的逐月变化、采暖期和非采暖期平均浓度的逐时变化.揭示了各代表站PM10污染年、日变化趋势、采暖期和非采暖期日变化之间的差异,并分析了PM10浓度与地面常规气象要素的相关性.     

邢台沙河市冬季大气污染特征与潜在源区分析

为了解邢台沙河市冬季大气污染特征,选取2017年12月至2018年2月沙河市区3个省控站点（司法局、市政府、宣传中心）的逐时监测数据,分析了沙河市主要污染物的时空分布特征和潜在源区。污染物浓度特征分析表明:整个冬季司法局、市政府和宣传中心站点的细颗粒物（PM2.5）平均浓度分别为118.0 μg/m3、121 μg/m3和135 μg/m3。在大气自然活动和人为污染排放的共同作用下,PM10、PM2.5、SO₂、NO₂和CO均有明显的日变化特征。整个冬季沙河市的ρ(PM2.5)/ρ(PM10)、ρ(SO₂)/ρ(NO₂)均值分别为0.57和1.05（ρ为各物质的浓度）。且随着污染加重,ρ(PM2.5)/ρ(PM10)、ρ(SO₂)/ρ(NO₂)均明显升高,表明燃煤贡献增加;污染物空间分布特征分析表明:位于3个站点东北处的玻璃企业产生的污染物可能对监测站点造成了一定影响。污染物空间差异分析表明,区域污染范围越大、强度越高,大气污染的空间差异性越小;潜在源分析表明:沙河市PM2.5的强潜在源区分布在其周边区域,随着PM2.5浓度增加,强潜在源区呈缩小趋势。沙河市东南部的本地源对PM2.5浓度有主要贡献,而此处正是玻璃企业的聚集地。     

凉山州工业排放PM10的数值模拟研究

利用CALPUFF耦合MM5的大气扩散模型,对四川省凉山彝族自治州2007年工业排放PM10的扩散传输进行数值模拟,分析了污染物的浓度时空分布以及影响污染物浓度分布的主要因素.结果表明:CALPUFF耦合MM5模型对凉山州2007年工业排放PM10的浓度模拟有着较好的适用性;污染物主要沿着安宁河和黑水河分布,浓度分布特征随时间变化,其中冬季污染较为严重;各市(县)的PM10浓度值有空间差异,西昌和甘洛污染最为严重,季平均浓度分别为67.81μg/m3和57.23μg/m3;凉山州PM10的浓度分布受气象条件、地形和污染源的地理位置的综合影响.     

2002年北京风沙季节颗粒物测值分析

为了了解风沙季节的颗粒物浓度特征,特别是在风沙天气来临前后颗粒物浓度的变化,2002年春季分别在北京的延庆和观象台进行了连续的颗粒物观测,并对观测资料进行了较为详细的统计分析。结果表明:在风沙季节,沙尘天气出现前后的颗粒物浓度变化幅度非常显著,对环境质量的影响明显增大;TSP与PM10,PM10与PM2.5的相关性非常显著,线性关系好。沙尘天气对不同粒径颗粒物浓度贡献的增加在33%~86%之间。     

凉山州工业排放PM_（10）的数值模拟研究

利用CALPUFF耦合MM5的大气扩散模型,对四川省凉山彝族自治州2007年工业排放PM10的扩散传输进行数值模拟,分析了污染物的浓度时空分布以及影响污染物浓度分布的主要因素。结果表明：CALPUFF耦合MM5模型对凉山州2007年工业排放PM10的浓度模拟有着较好的适用性;污染物主要沿着安宁河和黑水河分布,浓度分布特征随时间变化,其中冬季污染较为严重;各市（县）的PM10浓度值有空间差异,西昌和甘洛污染最为严重,季平均浓度分别为67.81μg/m3和57.23μg/m3;凉山州PM10的浓度分布受气象条件、地形和污染源的地理位置的综合影响。     

秸秆燃烧排放对北京及其周边地区PM2.5浓度影响的数值模拟

采用卫星监测的火点燃烧排放数据,利用区域化学传输模式WRF-Chem模拟分析了2017年5月华北地区细颗粒物(PM2.5)质量浓度分布,通过生物质燃烧排放源(华北区域以秸秆燃烧为主)开关的敏感性试验定量计算了燃烧排放对北京及其周边地区PM2.5质量浓度的影响。卫星监测结果显示,2017年5月华北地区有大量的秸秆焚烧现象,对该地区空气质量造成一定影响的燃烧天数为20 d,占全月总日数的65%左右。数值模拟结果表明:该地区秸秆燃烧排放导致PM2.5浓度升高的区域集中在华北平原农作物产区,其分布位置与卫星监测的火点分布吻合。秸秆燃烧导致这些地区PM2.5浓度月平均值上升幅度普遍超过3 μg/m~3,高值区超过了11 μg/m~3,上升比例可达10%以上;此外,来自华北平原及长三角地区的燃烧排放对北京(特别是东南部地区)污染物浓度的影响是不容忽视的,其中河南、山东、天津等地的秸秆燃烧在合适风场的作用下会严重影响北京,可导致丰台及通州等地PM2.5小时浓度上升超过17 μg/m~3,上升幅度超过40%。     

2004—2010年乌鲁木齐市可吸入颗粒物污染特征

利用2004—2010年乌鲁木齐市空气污染物PM10监测数据,对其评价浓度的时空变化特征进行分析。结果表明：近年来,乌鲁木齐市城区大气污染物质量浓度具有明显的时空分布规律,PM10浓度表现为采暖期大于非采暖期,采暖期PM10浓度值为国家二级标准平均浓度的2.31倍。城区南部PM10污染指数重于北部和中部。     

2006-2015年上海嘉定区气温和降水非均匀分布特征分析

利用上海嘉定区2006-2015年9个自动气象观测站的逐小时观测资料,通过对气温和降水日变化差异、年变化特征、空间分布状况的分析,研究了该地区气温和降水时空非均匀性分布特征。研究结果表明：嘉定区气温和降水日变化存在局地差异和季节差异,日最高气温出现时间在四季中最为集中,而日最低气温出现时间则比较分散;年平均气温呈走低趋势,而年降水量从整体上来说却呈增加趋势;上海嘉定区东南角为气温高值区且降水量相对偏大,中部地区为降水量高值区且气温也相对偏高,而北部降水量偏少且气温偏低,表明嘉定区东南部和中部相对暖湿,而北部偏干冷;气温和降水的标准差空间分布差异大,表明上海嘉定区气温和降水的空间非均匀性特征显著。通过嘉定气温和降水的时空演变规律的揭示,有助于更好地认识小尺度局部区域气候特征,也能为准确认识该地区的极端事件、精细化天气预报及区域气象灾害风险评估提供更加科学的气候变化背景。     

北京市雷电灾害易损性分析、评估及易损度区划

根据1995—2005年北京市18个区县的雷暴日和雷电灾害统计资料, 结合北京市的经济和人口密度特征, 提出了雷暴日数、雷电灾害频度、生命易损模数及经济易损模数作为北京市雷电灾害易损性评估指标, 并在此基础上, 给出了北京市雷电灾害易损度评估结构。采用4级分区法对上述雷电灾害易损性评估指标进行了分级, 并赋予各等级如下定值:极高级为1.0, 高级为0.8, 中级为0.5, 低级为0.2。将北京市18个区县按照4个雷电灾害易损性评估指标的所属等级获取相应等级值, 将各区县4个评估指标的等级值累加, 得到平均值作为雷电灾害易损性评估的评价指数。最后通过对北京市各区县雷电灾害易损性进行综合评估, 并利用4级分区法形成北京市雷电灾害易损度区划。结果表明:城区和丰台区为雷电灾害极高易损区, 海淀区、朝阳区、昌平区和石景山区为雷电灾害高易损区, 延庆县、大兴区、门头沟区和平谷区为雷电灾害低易损区, 其他区县为雷电灾害中易损区。     

高原季风强弱对南亚高压活动的影响

分析了高原季风强弱对夏季南亚高压活动和三峡库区旱涝的影响,揭示了如高原夏季风偏强(弱),育藏高原上空及其以东地区100hPa南亚高压也偏强(弱),位置偏北偏东(偏南偏西)。高原季风强年,南亚高压脊线6月北跳比多年平均早1候,8月南撤晚1～2侯;高原季风弱年。脊线北跳晚1～2候,南撤早1候。同时显示了高原夏季风强年,5～6月三峡库区降水随着南亚高压脊线北移而增多,7～8月三峡库区降水减少;高原夏季风弱年,主汛期前期库区降水少,后期降水略有增多。     

基于AHP的天津泥石流灾害评估

利用天津市蓟州区降水、地形地貌、人口、地质灾害、DEM数字高程数据等资料,以天津北部蓟州区为研究对象,采用无结构不规则网格设计方法对研究区域进行网格划分,应用层次分析法（AHP）确定直接雨量和间接雨量、水流流速、地形地貌、人口密度、发生频率等泥石流危险因子权重,建立天津泥石流危险度评估模型。利用模型对蓟州区2011-2018年11次强降雨过程进行泥石流危险度评估。结果表明：过程降雨量最大、降雨最为集中的2016年7月20日泥石流危险度最高,雨势平稳的2018年8月12-14日危险度最低;蓟州区2012年7月22日出现的双安泥石流以及2018年7月24日出现的小型山体崩塌,在模型对应的区域内均显示有泥石流风险存在,表明模型对泥石流具有较好的评估能力,可应用于业务和服务中。采用广义极值分布函数计算了蓟州区不同重现期1 h和12 h雨量,利用泥石流危险度评估模型模拟不同重现期雨量的泥石流风险,研究结果可为相关部门和行业提供决策参考。     

地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的研究

采用准地转的正压模式, 研究了无非绝热加热时地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度的影响.结果表明: 地形作用对登陆热带气旋西北移动路径的影响比较明显, 而对登陆热带气旋强度的影响不明显; 边界层摩擦可以通过改变热带气旋X方向上和Y方向上的移动速度以及改变热带气旋水平环流结构对登陆热带气旋西北移动路径产生一定的影响, 边界层摩擦对登陆热带气旋强度的影响非常明显, 其中摩擦是造成登陆热带气旋强度迅速减弱的一个重要因素.     

青藏高原地面-对流层系统的能量收支

利用CCM3中的辐射模式CRM，计算了1月和7月地－气系统、地面－对流层系统和地面辐射能收支，研究了青藏高原地面－对流层系统辐射能收支的冬、夏季节特征及其与地面和地－气系统辐射能收支的关系，并与东部平原地区和高原北侧干旱地区比较。文中还讨论了云和高原冬季地面积雪对辐射能收支的影响，比较了大气辐射加热和地面感热通量对夏季高原对流层大气加热的贡献。     

鄂尔多斯市城区发展对局地大气环境影响的数值模拟

选取鄂尔多斯市东胜区为代表区域。基于该区域1961-2006年定时地面气象观测资料,2002-2006年08时、20时各标准层探空以及2001-2006年主要污染源源强、1961-2006年社会经济数据、2002年卫星遥感反演资料、2003-2020年城市总体规划资料等,利用区域边界层模式模拟方法,分析鄂尔多斯市城市化进程对局地大气环境的影响。结果表明:东胜区发展后(2020年)气温低于现状(2002),使城区中心气温与周边地区气温差异变小,对城区大气环境的改善较为有利。东胜城区扩展后,在污染严重的冬季,气流辐合区域减少,辐散能力增强,对减轻城区污染和改善大气环境有利。城区拓展后由于下垫面等布局发生变化, 气流场变化较大,但从污染物的扩散能力来看,按规划发展后城区污染轻于现状。     

鄂尔多斯市城区发展对局地大气环境影响的数值模拟

选取鄂尔多斯市东胜区为代表区域。基于该区域1961—2006年定时地面气象观测资料和2002—2006年08时、20时各标准层探空以及2001—2006年主要污染源源强、1961—2006年社会经济数据、2002年卫星遥感反演资料、2003—2020年城市总体规划资料等,利用区域边界层模式模拟方法,分析鄂尔多斯市城市化进程对局地大气环境的影响。结果表明：东胜区发展后（2020年）气温低于现状（2002年）,使城区中心气温与周边地区气温差异变小,对城区大气环境的改善较为有利。东胜城区扩展后,在污染严重的冬季,气流辐合区域减少,辐散能力增强,对减轻城区污染和改善大气环境有利。城区拓展后由于下垫面等布局发生变化,气流场变化较大,但从污染物的扩散能力来看,按规划发展后城区污染轻于现状。     

北京地区夏季边界层急流的基本特征及形成机理研究

首先指出了北京地区夏季边界层急流的基本特征, 即北京地区边界层急流一般出现在白天高温背景下或发生局地暴雨的夜间, 强度存在明显的日变化, 垂直分布具有明显的"鼻状"结构特征, 急流核高度一般为600～900 m.从中尺度扰动方程出发, 并通过天气过程演变实例, 研究了地形热力作用、局地强降水在边界层急流形成过程中的作用, 指出: (1)夏季高温背景下, 平原与山区之间温度梯度方向、强度的变化, 是造成低空风垂直切变加速或减速, 即边界层急流形成或消失的直接原因, 因此这种边界层急流的高度一般要低于山体的高度.(2)局地暴雨与边界层急流之间存在明显的正反馈现象: 由于局地暴雨同时改变了对流层中层和近地面层气温的水平分布, 这种热力强迫作用造成了边界层气流加速; 反过来, 边界层气流的加速又加强了急流前方的风速辐合--如果急流方向水平垂直于山坡, 这种迎风坡上的辐合将更强, 造成局地降水强度进一步增强.     

青藏高原气温变化及其异常类型的研究

利用青藏高原81个气象台站近30年年平均气温、午平均最高、最低气温资料,采用EOF、REOF、气候线性趋势分析以及累积距平法等方法对青藏高原气温的时空分布特征及其异常类型进行了分析。结果表明：青藏高原年平均气温、年平均最高、最低气温空间变化在具有很好的主体一致性的同时,存在着南北及东西分布的差异,大地形特别是高原主要山脉走向对气温的空间分布具有十分明显的影响;其年际波动呈现出明显的上升趋势,并在20世纪80年代中后期发生过突变;其空间异常类型主要受地形和冷空气活动的影响较为显著。