保定市大气颗粒物中含碳组分粒径分布

北京-天津-河北地区工业城市保定大气颗粒物(Particulate matter,PM)污染严重,保定大气颗粒物尤其是细粒子和超细粒子污染严重,其中含碳组分具有重大贡献,PM1.1、PM2.1和PM2.1-9.0中含碳气溶胶总量(total carbonaceous aerosols,TCA)分别占到(49±20)%、(45±19)%和(19±7)%。PM9.0中的含碳气溶胶主要富集在PM2.1乃至PM1.1中。颗粒物浓度谱分布及含碳气溶胶富集量呈显著季节变化,由于采暖过程秋冬季各粒径段有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elemental carbon,EC)的浓度均增加,秋、冬季节细颗粒物中OC浓度可高达44.0±38.3、78.5±30.2μg m-3,EC浓度分别为3.5±1.6、8.5±6.8μg m-3。各个季节OC和EC在总悬浮颗粒物(total suspended particulate,TSP)中的几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)均集中在较小粒径段。粗颗粒物中OC的GMD在春夏季较高,秋季减少,而冬季最低。而粗颗粒物中EC的GMD则是冬季最高,夏季最低。保定0.4μm的颗粒物中OC/EC比值4个季节的水平较为稳定,春、夏、秋、冬季OC/EC比值分别为5.2、3.5、4.1和5.4,来源主要为交通和燃煤。其余几个粒径段的颗粒物的来源更为复杂,其来源主要为燃煤、木材和生物质。     

太原冬季PM2.5中有机碳和元素碳的变化特征

2005年12月—2006年2月在太原市区持续观测了气溶胶细粒子PM_2.5, 并应用Sunset碳分析仪进行了有机碳 (organic carbon, OC) 和元素碳 (elemental carbon, EC) 的测定。结果表明:太原冬季PM_2.5, OC和EC浓度均较高, 其中PM_2.5日平均浓度变化范围为25.4~419.0 μg/m3, 日平均浓度为193.4±102.3 μg/m3, OC平均浓度为28.9±14.8 μg/m3, EC平均浓度为4.8±2.2 μg/m3, OC/EC平均比值是7.0±3.9, 即太原市冬季PM_2.5和碳气溶胶污染严重。OC在PM _2.5中占18.6%, EC占2.9%, 这表明碳气溶胶是太原大气细粒子污染控制的关键组分。在太原市冬季, 采暖燃烧的煤是OC和EC的主要贡献源, 造成OC大大高于EC, 从而使OC/EC比值增大。各种气象条件对PM_2.5, OC, EC和OC/EC比值的变化都有不同程度的影响, 特别是大雾天气、相对湿度、风速和降雪是影响碳气溶胶浓度变化的重要因素。     

2014-2017年华北平原PM2.5组分消光与能见度对比研究

华北平原大气污染与低能见度状况一直是人们关切的问题.本文通过分析2014-2017年PM2.5化学成分的浓度和消光效果,研究了华北平原典型城市保定市的大气污染特征.结果表明,PM2.5组分的年均浓度显示下降趋势,水溶性无机离子,碳质气溶胶和金属元素分别减少了11 μg m-3,23μgm-3和1796 ng m-3.NH4+,NO3-和SO42-是PM2.5污染的主要污染物,三者之和占总离子浓度的82.9％.基于IMPROVE方程对细颗粒物进行重构,在观测期间PM2.5质量浓度平均为93±69μgm-3,春季,夏季,秋季和冬季的消光系数分别为373.8±233.6 M m-1,405.3±300.1 M m-1,554.3±378.2 M m-1和1005.2±750.3 M m-1.硫酸铵,硝酸铵和有机物对消光的贡献最大,不同季节下占比达55％～77％.通过PM2.5组分进行重构,利用IMPROVE算法计算得到Rbsca,用能见度测量值转换得到Vbsca,二者具有较高的相关性(r2=0.84);但存在Vbsca的高值被低估,Vbsca的低值被高估的现象;特别是当Rbsca＞1123 M m-1(对应能见度约小于2.0 km)时,Vbsca的值被低估了17.6％.高浓度PM2.5和高湿度对IMPROVE算法结果有显著的影响.     

成都典型秸秆燃烧季节PM2.5中化学成分研究

采集2012年春季和秋季成都城区的PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物,即细颗粒物)样品,分析得到水溶性离子、有机碳(OC)和元素碳(EC)等化学成分。结果表明,春季和秋季PM2.5的浓度分别为101±64μg m~(-3)和88±30μg m~(-3),是环境空气质量标准(GB3095-2012)日均值的1.3倍和1.2倍。基于K~+、OC/EC(OC浓度/EC浓度)和K~+/EC(K~+浓度/EC浓度)指标判别生物质燃烧事件,结果发现春、秋季生物质燃烧期间PM2.5中OC、EC和K~+、Cl~-等成分明显高于非生物质燃烧期;SO_4~(2-)、NH_4~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、NO_3~-、Na~+等其它水溶性离子浓度在生物质燃烧期均有不同程度升高。春、秋季生物质燃烧期间OC浓度分别是非生物质燃烧期的4.2倍和1.8倍,EC为非生物质燃烧期的2.3倍和2.3倍。K~+和Cl~-浓度在春季生物质燃烧期超过平均值的3倍,在秋季生物质燃烧期超过平均浓度的0.8倍和0.9倍。     

北京乡村地区分粒径气溶胶OC及EC分析

利用北京上甸子区域大气本底站2004年观测的分粒径大气气溶胶资料,分析了气溶胶中有机碳 (OC) 及元素碳 (EC) 的质量浓度水平、季节变化、尺度分布特征、OC与EC比值及其相关性。结果显示:上甸子站总悬浮颗粒物 (TSP) 中OC平均质量浓度为7.5~31.5 μg·m-3,EC质量浓度为1.4~6.6 μg·m-3;PM_2.1(粒径小于2.1 μm) 中OC质量浓度为4.0~19.1 μg·m-3,EC质量浓度大约为0.8~4.3 μg·m-3。冬季OC及EC质量浓度明显高于其他季节,其中冬、夏、秋季OC及EC峰值粒径出现为0.65~2.1 μm,但在春季峰值粒径移至2.1~4.7 μm。观测期间,OC与EC质量浓度比值平均为4~6,该比值略高于文献报道的我国一些城市地区的观测结果。     

Characteristics of Carbonaceous Particles in Beijing During Winter and Summer 2003

Campaigns were conducted to measure Organic Carbon (OC) and Elemental Carbon (EC) in PM2.5 during winter and summer 2003 in Beijing. Modest differences of PM2.5 and PM10 mean concentrations were observed between the winter and summer campaigns. The mean PM2.5/PM10 ratio in both seasons was around 60%, indicating PM2.5 contributed significantly to PM10. The mean concentrations of OC and EC in PM2.5 were 11.2±7.5 and 6.0±5.0μg m-3 for the winter campaign, and 9.4±2.1 and 4.3±3.0 μg m-3 for the summer campaign, respectively. Diurnal concentrations of OC and EC in PM2.5 were found high at night and low during the daytime in winter, and characterized by an obvious minimum in the summer afternoon. The mean OC/EC ratio was 1.87±0.09 for winter and Z39±0.49 for summer. The higher OC/EC ratio in summer indicates some formation of Secondary Organic Carbon (SOC). The estimated SOC was 2.8 μg m-3 for winter and 4.2μg m-3 for summer.     

Particulate matter trends and quantification of the spring sand-dust contribution in Hohhot,Inner Mongolia,from 2013 to 2017

2013年9月国务院颁布了《大气污染防治行动计划》.研究其实施前后呼和浩特市大气污染物浓度变化及及原因;同时,分析了春季沙尘天气对于呼和浩特市大气环境颗粒物浓度的定量影响.结果表明:呼和浩特市大气环境质量持续改善,但大气污染物浓度仍然较高.PM2.5和PM10年均浓度分别超过国家二级标准22.9％和35.7％;2013-2017年春季PM2.5和PM10浓度降幅较大,沙尘天气对呼和浩特市PM2.5,PM10,和TSP浓度的绝对贡献范围分别在0.6-5.2μg m-3,9.0-16.9 μg m-3和 14.7-30.0 μg m-3.     

泰山PM10及其中化学成分变化特征

为研究华北平原区域背景气溶胶成分及其变化特征,2010年6月至2011年7月在泰山顶采集了64个PM10滤膜样品,分析了样品的PM10及其中无机盐离子和有机碳（OC）、元素碳（EC）的质量浓度,并对各成分相关性等进行了分析。泰山PM10年均质量浓度约为68.4 mg/m³,其中无机盐离子约占总质量的64.8%,碳气溶胶约占17.4%。无机盐离子的质量浓度从春季逐渐增大,夏季达到峰值,秋季下降,冬季最小;OC质量浓度从春季至秋季逐渐增高,冬季最低,EC变化类似,但夏秋两季差别不大。二次有机碳（SOC）与OC的比值四季均在50%以上,年均值约为58.5%。通过后向轨迹聚类分析发现,在经过城市的较短轨迹以及南方较短混合轨迹的影响下,泰山PM10质量浓度较高,而西北长距离传输气团PM10浓度均较低。     

秸秆燃烧对北京秋季气溶胶浓度和短波辐射影响的模拟研究

利用地面细颗粒物（PM2.5）浓度和气象常规观测资料、地基 AERONET观测资料、GFED生物质燃烧排放清单和大气化学—天气耦合模式WRF-Chem,模拟研究了华北地区2014年10月气象要素和大气污染物的时空演变,重点关注北京10月7～11日的一次重霾事件及其天气形势、边界层气象特征、输送路径、PM2.5及其化学成分浓度变化等特征,以及秸秆燃烧对华北和北京地区细颗粒物浓度和地面短波辐射的影响。与观测资料的对比结果显示,模式可以很好地模拟北京地区地面气象要素和PM2.5质量浓度,考虑秸秆燃烧排放源可以明显改进北京PM2.5浓度模拟的准确性,但在重度污染情况下,模式总体上低估气溶胶光学厚度和高估地面短波辐射。10月7～11日北京地区重霾事件主要是不利气象条件下人为污染物累积和区域输送造成,也受到华北地区南部秸秆燃烧的影响。河南北部、河北南部和山东西部大面积秸秆燃烧释放的气态污染物和颗粒物在南风的作用下输送至北京,秸秆燃烧对北京地区地面PM2.5、有机碳（OC）、硝酸盐、铵盐、硫酸盐和黑碳（BC）的平均贡献率分别为24.6%、36.8%、23.2%、22.6%、7.1%和19.8%,秸秆燃烧产生的气溶胶可以导致北京地面平均短波辐射最大减小超过20 W m－2,约占总气溶胶导致地表短波辐射变化的24%。     

烟花爆竹燃放对天津市空气质量的影响研究

为了研究烟花爆竹燃放对空气质量的影响,利用动态滤膜校准系统-微量震荡天平法颗粒物分析仪、大气细颗粒化学组分在线离子色谱监测仪、有机碳（OC）/元素碳（EC）在线分析仪、气态污染物分析仪、常规自动气象站并结合云高仪和微波辐射计等设备于2015年2月18日至3月7日对天津市细颗粒物（PM2.5）及其主要化学组分,气态污染物（SO₂、NO₂、CO和O₃）和气象参数进行连续观测。本文选取3个污染事件作为研究重点进行分析,研究发现:烟花爆竹禁放和限放政策导致除夕夜烟花爆竹燃放量减少,PM2.5峰值与2014年相比明显下降;烟花爆竹禁放和限放区的设立导致天津市PM2.5质量浓度在烟花爆竹密集燃放期间存在明显的空间差异;站点之间小时平均值差异最高达到394 μg/m3。受烟花爆竹燃放的影响,距地面80 m以下颗粒物后向散射强度相近,表明80 m以下颗粒物呈均匀分布。污染事件1是由于烟花爆竹密集燃放引起的,PM2.5主要化学组分为K+、SO₄2-和Cl-,同时SO₂和CO质量浓度显著升高;但EC和OC质量浓度并未明显增加。污染事件2的形成是由于不利的气象条件（逆温、逆湿、下沉气流和较高的相对湿度）促进了SO₂和NO_x在烟花爆竹排放的颗粒物表面发生非均相化学反应,导致SO₄2-和NO₃-浓度快速增加。污染事件3由元宵节烟花爆竹燃放引发,而后呈现二次无机组分与臭氧协同增长的复合型污染特征;此外区域传输对污染事件3也有重要贡献。     

Elements of theory of avalanche-like motion of a mudflow with hyperconcentration of debris

A criterion ratio is proposed which allows to estimate the possibility of origination of avalanche-like motion of a mudflow with hyperconcentration of debris in a certain mudflow-bearing watercourse.     

Estimation of the error of lidar determination of the transparency of low-turbidity atmosphere

Considered is the method of determination of atmospheric turbidity using weak lidar signals when the problem is mathematically incorrect due to the presence of the background noise. An accuracy of the method can be increased by means of using the procedure of effective averaging and linear approximation of the transmission in the case of the low attenuation coefficient.     

2005年夏季中国东部气候异常分析--中国科学院大气物理研究所短期气候预测检验

简要比较了中国科学院大气物理研究所对2005年夏季中国降水跨季度预测与实况的异同,并对2005年夏季我国主要雨带及降水偏少区的形成与东亚热带、副热带以及中高纬度大气环流系统的配置进行了分析。对2005年夏季西太平洋副高的异常活动预测不好,这是造成跨季度降水预测有失误之处的主要原因之一。2005年夏季在亚洲对流层中高层,沿着副热带急流轴准静止Rossby波有几次能量传播过程,西太平洋副高的北抬与西伸与副热带急流中Rossby波的活动强度有一定的对应关系,因而产生了亚洲不同地区高影响性的灾害性天气。     

陕西冬季一次大雾天气生消机制的数值模拟

利用非静力平衡中尺度模式WRF、NCEP 1°×1°再分析资料及常规观测资料,对2005年12月30～31日发生在陕西的大雾天气过程进行了数值模拟,分析了大雾天气过程形成的主要原因及雾的生消机制。结果表明,WRF模式能较好地模拟出雾的水平分布特征、强度和生消过程,反映出实际雾的生消变化规律。适当提高模式水平分辨率能较明显地改进模拟效果。这次大雾为平流辐射雾,长波辐射冷却是大雾形成和发展的主要原因。逆温层的发展、维持和近地面层较高的相对湿度对雾的产生和发展起着重要作用。近地面层有弱的水汽辐合是大雾发展和维持的主要原因之一。大雾形成和发展阶段,900 hPa以下的辐合上升运动和900 hPa以上的辐散下沉运动有利于在上升和下沉运动区的界面层中形成逆温层,逆温层的形成有利于低层水汽的积累。随着高空转为辐合上升运动,900 hPa以下为辐散下沉运动,接着日出后,太阳短波辐射增温等的共同作用,使逆温减弱直至被破坏。中高云的存在影响了近地面层逆温的形成和加强,推迟了雾的形成和消散。暖平流的输入有利于逆温层的形成发展。     

球载式下投国产北斗探空仪测风性能评估

基于球载式下投北斗探空仪测风观测试验,建立了针对下投式的测风试验评估方法.试验结果表明上升段北斗测风的准确度接近RS92探空仪的探测准确度要求,两者一致性较好;下降段RS92测风误差基本上与上升段的属于同一量级水平,下降初期测风数据在使用时需要做预处理或者有效控制;下降段BD探空仪测风误差与下降段RS92的基本相当,除了球炸初期外,基本上接近WMO的测量要求,此外初期的急速下降对导航定位测风提出了更高的技术要求.整体而言,球载式下投探空观测在时间上可以实现对原有的1次探空进行加密,在空间上可以增加1个区域的探测,并为对现有探空站网分布进行合理优化提供依据,具有良好的应用前景.     

毛发湿度表(计)测量不确定度评定实例

介绍湿度测量不确定度评定的一般方法和基本模式，以及评定过程中所应注意的一些问题。     

疏勒河上游流域多年冻土区辐射变化分析

利用2008年7月-2010年10月祁连山区西段疏勒河上游流域多年冻土区苏里梯度观测系统的辐射数据,分析了该区域的辐射变化特征.结果表明,向下短波辐射、向下和向上长波辐射、净辐射月总量季节性变化明显,冬、春季较小,夏、秋季较大;向上短波辐射月总量的季节变化不明显.日平均向下短波辐射、向下和向上长波辐射有明显的季节变化,1月或12月达到最小值,6月或7月达到峰值;1-3月和12月日平均向上短波辐射振幅变化较小,而4月和10月则变化较大.净辐射日变化冬、春季较小,且振幅也较小,夏、秋季较大,且振幅也较大;辐射四分量的日变化都呈单峰型.生长季节的地表反照率较小,非生长季较大;每年10月地表反照率的日平均变化起伏较大,日变化基本呈“U”形,早晚高、中午低.     

热带气旋眼墙非对称结构的研究综述

热带气旋的眼墙非对称结构与其发展过程密切相关。在热带气旋移动过程中,非对称风场伴随着边界层内非对称摩擦而引起的辐合,影响着热带气旋眼墙内的对流分布。此外,风垂直切变作为影响热带气旋强度的重要因子,将上层暖心吹离表层环流,引起眼墙垂直运动的非对称,导致云、降水在方位角方向的非均匀分布。当存在平均涡度的径向梯度时,罗斯贝类型的波动可以存在于涡旋内核区域,影响眼墙非对称结构。海洋为热带气旋提供潜热和感热形式的能量,是热带气旋发展的重要能量来源,关于海洋如何影响热带气旋眼墙非对称结构的相关研究较少。文中着重回顾了热带气旋与海洋相互作用的研究成果,并提出海洋影响热带气旋眼墙非对称结构的机制。海洋对热带气旋最显著的响应特征是冷尾效应,该效应通过降低海表温度,减少海洋向大气输送的潜热和感热,从而影响热带气旋眼墙非对称结构。此外,海浪改变海表粗糙度,通过边界层影响移动热带气旋的眼墙结构。     

Dynamic model of accumulation of total biomass of agricultural crops

Issues concerning the growth and biological time of agricultural crops are under consideration. A closed system of equations is derived for calculating total dry biomass and biological time of plants. The model parameters are given, and the model is verified based on the experimental data of observations of the sunflower in the southern conditions of the Ukraine.     

测量NO气体吸收截面的方法

差分吸收光谱技术(DOAS)已经被广泛用于各种污染气体浓度的测量,其中影响其测量精度的主要因素就是气体吸收截面的测量.利用Lambert Beer 吸收定律以及自主设计的测量装置对大气的主要污染气体NO的吸收截面进行了测量,并采用多项式拟合的方法提高了测量的精度,根据所测得的吸收截面反演了NO气体的浓度值,取得了良好的效果.