西安市臭氧污染特征及其与气象条件的关系

基于2014-2017年西安市环保局臭氧观测资料、泾河气象站总辐射和气象资料以及长安气象站紫外辐射和气象资料,对西安市臭氧污染特征及其与气象条件的关系进行了研究。结果表明:西安市臭氧质量浓度的日变化和月变化均呈明显的单峰形态;日最小值22.2μg/m^3和最大值100.7μg/m^3分别出现在07时和16时;臭氧日最大8 h平均质量浓度(用C8h(O3)表示)月均值最大为148.5μg/m^3,最小为30.0μg/m^3,分别出现在7月和11月。总辐射日最大辐照度、日总辐射曝辐量和日紫外辐射曝辐量与C8h(O3)之间具有显著的正相关关系,并且以日紫外辐射曝辐量与C8h(O3)的相关性最高,表明紫外辐射对近地面臭氧质量浓度的影响更为强烈。日最高气温、平均气温、日照时数和C8h(O3)正相关,风速、相对湿度与C8h(O3)负相关,表明晴空时高温、低湿、小风更有利于近地面臭氧的形成。统计关系显示,在5-8月,当日最高气温大于35℃或日最低相对湿度小于40%时,需要警惕臭氧超标污染的发生。     

河北沧州市臭氧质量浓度与气象因子的关系分析

利用2014—2020年河北沧州逐小时气象与环境监测数据,对沧州市臭氧(O_(3))污染加剧现状及其与气象因子的关系进行分析。结果表明:(1)沧州地区O_(3)污染呈加剧态势,且O_(3)已上升为该地区首要污染物;O_(3)污染集中出现在5—9月,O_(3)质量浓度日变化呈单峰单谷型,最大浓度出现在16:00前后;(2)5—9月O_(3)日最大8 h平均质量浓度(简称“O_(3)-8 h”)所处时段,平均气温、最高气温、相对湿度、总辐射辐照度与O_(3)质量浓度的相关性较好,本站气压、水汽压和平均风速与O_(3)质量浓度的相关性未通过显著性检验;(3)5—9月O_(3)-8 h时段,当同时满足8 h平均气温高于30.9℃、最高气温高于32.7℃、平均相对湿度低于42.1%、平均总辐射辐照度高于505.8 W·m^(-2)时,出现O_(3)污染的概率达84%;(4)气象因子不是O_(3)小时质量浓度快速增长的充分条件。     

江苏臭氧污染特征及其与气象因子的关系

本文利用2013—2017年江苏70个环境监测站资料和13个国家气象观测站常规观测资料,研究江苏臭氧污染特征及其与气象因子的关系。结果表明:江苏臭氧质量浓度和超标率逐年增长,其空间分布特征由东部沿海城市大于西部内陆城市逐渐转为东西部城市差异不明显,南部城市超标率总体高于北部;4—9月臭氧质量浓度处于较高水平,夏季超标占一半以上;日变化呈"单峰单谷"型,15时(北京时间)前后超标率最大,O_(3-8 h)较O_(3-1 h)峰值推后3—4 h;O_3对空气质量不达标的贡献率呈逐年上升趋势;臭氧质量浓度与颗粒物和前体物NO_x日变化呈反相关,且存在"周末效应"。江苏地区臭氧质量浓度总体与气温正相关,相对湿度负相关,气温高于25℃、相对湿度30%～50%区间、风速低于4 m·s~(-1)以下易出现高浓度臭氧;苏南的城市主要在东南风向对应较高的值,而苏北城市多在西南风向对应的较高臭氧质量浓度值。     

一次连续臭氧污染过程的气象条件分析

利用邢台市生态环境局的大气污染物监测数据和同期气象观测资料,对邢台市2018年6月10—24日的一次臭氧污染过程进行了分析。结果表明:(1)污染过程中邢台市4个监测点臭氧质量浓度变化趋势基本一致,邢师高专臭氧质量浓度最高,市环保局最低;臭氧质量浓度日变化呈单峰型,05:00—06:00最低,15:00最高,邢师高专臭氧质量浓度昼夜差最大,市环保局昼夜差最小。(2)晴天、阴天、雨天臭氧质量浓度变化趋势大致相同,日变化也呈单峰型,晴天臭氧质量浓度日变化剧烈,雨天则变化平缓。(3)臭氧质量浓度与平均气温、最高气温、最低气温、太阳辐射、平均风速均呈显著的正相关关系,其中与最高气温相关系数最高;臭氧质量浓度与NO_2、PM_(10)、CO、PM_(2.5)污染物之间呈显著负相关关系。(4)经过较强太阳辐射照射后,当最高气温在29℃及以上,相对湿度在30%～60%之间,风向为偏南风时,臭氧质量浓度在12:00—19:00时段易超标。     

肇庆市臭氧污染的气象影响及预测方法

通过肇庆市2013—2017年逐日气象要素和近地面臭氧连续观测数据,分析臭氧质量浓度变化特征及气象要素对臭氧变化的影响,结果表明:肇庆臭氧高质量浓度污染主要发生于秋季,全年臭氧质量浓度与日照时数相关性最好,其次为相对湿度和最高气温;秋季除气压和风速外,其余气象要素与臭氧相关性均不如全年。当日照时数介于8～10 h、相对湿度低于50%、平均风速介于1.5～2.0 m/s、气压介于1 010～1 015 hPa时臭氧质量浓度和超标率最高。主导风存在偏南分量时臭氧质量浓度明显较高,西南偏西风时达到最高,偏北到偏东风下质量浓度普遍较低;主导风为较大北风、东风、西北偏西风、南风时外来输送影响明显。当相对湿度为45%～85%、平均风速为1.0～2.0 m/s、日照时数>6 h、日平均气压为998～1013 hPa,同时主导风存在偏南风量或吹较大北风、东风或西北偏西风时可考虑发布臭氧污染预警。     

2017年陕西气象条件对大气环境质量影响分析

利用2017年1月1日—7月31日陕西省十地市空气质量资料和气象站地面观测资料,分析了2017年1—7月陕西省空气质量时间变化特征及影响大气环境质量的气象条件。结果表明：全省城市空气质量与2016年同期相比较差,1—3月全省首要污染物为颗粒物（PM25和PM10）,5—7月为臭氧。1—3月各市平均风速均在30 m/s以下且小风频率较高;全省冷空气活动较上年同期减少3次且强度偏弱;全省平均混合层高度与上年同期相比降低22 m。与上年同期相比,平均风速小,小风日数增多,冷空气活动次数减少且强度偏弱,混合层高度偏低,是颗粒物污染过程增多的主要因素。5—7月臭氧质量浓度与高温显著正相关,当日平均气温≥30 ℃或日最高气温≥35 ℃时,臭氧显著超标;臭氧质量浓度随日照时数增加而升高,日照时数≥6 h时,各市臭氧平均质量浓度均较高,日照时数≥10 h时臭氧超标率最高;臭氧质量浓度随日平均相对湿度的升高而降低,当相对湿度<600%时,臭氧平均质量浓度超过140 μg/m3,当相对湿度≥700%时,臭氧超标率明显降低。与上年同期相比,气温偏高,日照充足,湿度减小是造成臭氧超标日增多的主要因素。     

近4年早春宝鸡市区气象条件对空气污染的影响

利用2015-2018年3月宝鸡市区气象监测站地面观测资料与环境监测站空气质量数据进行对比分析,结果表明:①早春宝鸡市区首要污染物为PM2.5、PM10和O3。2016年与2018年3月污染日数多,主要气象因素是降水量偏少,连续无降水日数持续时间长,东风日明显多于西风日。②PM10质量浓度(C(PM10))变化与日平均气压、日降水量关系密切,且均为反相关;PM2.5质量浓度(C(PM2.5))与日最小相对湿度正相关特征明显;臭氧质量浓度(C8h(O3))与日最小相对湿度呈显著反相关,与日平均气温的正相关特征明显。③气压升高,连续性降水越多,西风日越多,越有利于污染物质量浓度的下降。C(PM10)大值区多出现在偏南风或偏东北风时;C(PM2.5)和C8h(O3)在偏东风时较大。④C8h(O3)主要出现在前期日最高气温突然增加5~8℃的当天和日最高气温为近期极值后的1~2 d。⑤沙尘天气使C(PM10)与C(PM2.5)明显升高;早春影响宝鸡市区的沙尘天气主要有蒙古气旋东移和冷空气东移南下两种地面形势。     

2013—2018年大连中心城区臭氧时空变化及其影响因子分析

基于2013—2018年大连中心城区O_(3)监测数据和气象数据,分析了该区O_(3)污染时空变化特征及气象要素对O_(3)污染的影响。结果表明:2013—2018年大连中心城区O_(3)已经逐渐成为最主要的大气污染物之一。O_(3)年平均浓度由2013年的66.66μg·m^(-3)上升至2018年的101.62μg·m^(-3)。秋季和夏季是大连O_(3)浓度较高的季节,其次是冬季和春季。O_(3)最高浓度月份主要为5月、6月及9月。O_(3)浓度日变化呈明显的单峰状,从上午08时开始增加,在下午14—16时达到最高,白天浓度高于夜晚。O_(3)污染物在2013—2017年从大连中心城区的西南向东北扩散。大连中心城区O_(3)与其他5种大气污染物均存在不同程度的负相关,与气温呈显著正相关,与相对湿度、气压及风速相关性较差。有利于大连O_(3)污染天气的气象条件主要为高气温(>30℃)、低湿度(≤80%)、低风速(1.5—2.0 m·s^(-1))、北风风向和长日照时间。高污染日的出现可能是受高温天气与本地逐渐增加的排放物共同影响。     

基于气象因子杭州市燃气负荷预测研究

利用2008—2013年杭州市逐日和逐时燃气负荷资料及同期气象观测资料,统计分析了杭州市燃气负荷的变化及其与气象因子的响应关系,并基于支持向量机(Support Vector Machines,SVM)方法建立了杭州市燃气负荷预测模型。结果表明:2008—2013年杭州市燃气负荷具有较明显的季节变化特征,冬季日平均气象负荷率最高,夏季日平均气象负荷率最低;而各季节燃气负荷总体的日变化规律较相似,基本呈单峰型变化。除6月和9月,其他月份逐日气温与日气象负荷率均呈负相关关系,其中12月逐日气温与日气象负荷率的负相关最显著。当日平均气温≤13℃时,日气象负荷率为正值;当日平均气温为3℃左右,日气象负荷率达最高值。1—4月和10—12月日平均气压与日气象负荷率均呈显著的正相关关系。除夏季外,其他季节逐时气温与小时气象负荷率呈显著的负相关关系,且秋季相关最显著。考虑主要气象影响因子,采用SVM回归方法构建杭州市燃气负荷逐日和逐时预测模型,模型预测效果较好,逐日燃气负荷预报的平均误差为4.36%,逐时燃气负荷预报的相对误差约为4.18%。     

气象条件对梅州城区臭氧浓度的影响研究

利用2014—2017年梅州城区的O3监测数据和相关气象观测资料,对本地区的O3的变化特征及影响O3的气象条件进行了相关分析。分析表明:梅州地区2014—2017年O3超标日数维持稳定水平,O3二级超标日数全部集中在春季和夏季; O3二级超标天数占AQI超标日数的比例快速上升,O3二级超标主要发生在3—8月,最多的是4月,O3是影响梅州市区空气质量重要因素。O3的月平均浓度与同期气温、日照显著正相关,与同期的气压呈显著负相关; O3污染过程中,O3的逐日浓度与同期气温、日照显著正相关,与同期的总云量、低云量、湿度呈显著负相关; O3污染过程中,O3浓度与地面及高空天气形势配置关系密切,O3浓度变化是多种气象要素共同作用的结果。     

高寒草原不同量级降水对干旱解除的影响

基于2017年3月1日至10月31日逐日每10 min降水量和土壤体积含水率试验数据,分析不同降水量级不同处理对土壤体积含水率的影响,结果表明:(1)小雨仅能提高0～10 cm土壤墒情,且在遮挡率超过30%时,效果明显减弱,同时地表植被覆盖能在一定程度上提高降水利用率。(2)在土壤底墒较差条件下,中雨能改善对照区、遮挡率20%和30%处理下0～10 cm土壤体积含水率;在土壤底墒较好条件下,中雨能有效补充对照区、遮挡率20%、30%和40%处理下0～30 cm土壤水分。(3)大雨条件下,在对照区、遮挡率20%、30%、40%和60%处理下,0～20 cm土壤体积含水率均有明显增加,在20～30 cm土壤层对照区、遮挡率20%、30%、40%处理下增加亦比较明显,大雨能完全解除0～30 cm土壤干旱。(4)短时强降水对土壤水分的补偿十分有限。暴雨对提高0～20 cm土壤体积含水率非常明显,但对提高20～30 cm土壤水分含量不及大雨效果明显。(5)在对照区,0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm土层有效降水量阈值分别为2. 5、7. 0和10. 0 mm。(6)特旱、重旱、中旱和轻旱条件下,0～10 cm土层干旱解除所需的最小降水量分别为21. 5、11. 7、5. 0、1. 4 mm,10～20 cm土层所需的最小降水量分别为32. 9、18. 6、8. 6、2. 7 mm。     

青海高原致灾性对流天气时空分布特征

利用2005-2016年青海高原地面观测、灾情和卫星云图等资料,对青海高原致灾性对流天气进行筛选和分类,在此基础上分析了各类致灾性对流天气的时空分布特征及与地形的关系。结果表明:(1)青海高原致灾性对流主要有雷暴、短时强降水、冰雹以及混合类四种,集中分布于高原东部。(2)地形对致灾性对流的落区、频次和强度起关键作用。雷暴多产生于山区,短时强降水和冰雹主要产生在迎风坡、河谷和地势较开阔的低地。其中,青东农区以混合类和冰雹居多,青南牧区以混合类居多,环湖与祁连地区和柴达木盆地以短时强降水居多。(3)近12 a青海高原致灾性对流整体呈波动式减少,2005-2010年(前期)致灾性对流日数和次数较多,2011-2016年(后期)显著减少,但不同类型年际变化特征略有差异。其中,冰雹和雷暴日数前期较大,后期显著减少;混合类和短时强降水日数无明显变化趋势,但前者年际波动幅度较后者大。(4)致灾性对流主要产生于5-9月,各类型均呈现典型的单峰型月分布,混合类和冰雹日数及次数的峰值均在8月,雷暴日数和次数的峰值均在6月,而短时强降水日数和次数的峰值分别在8月、7月。(5)致灾性对流集中产生于13:00至次日01:00,高峰时段(16:00-20:00)以冰雹和混合类居多,而夜间时段以短时强降水居多。     

花后持续干旱对玉米生理参数及产量的影响

为研究玉米开花后的持续干旱对其生理过程及产量的影响,采用在玉米灌浆阶段持续控水的方式开展干旱胁迫试验,对主要光合参量(净光合速率P_n、蒸腾速率T_r)、光响应参数、水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)及产量结构进行观测和计算,分析它们对干旱的响应特征。结果表明:玉米花后干旱可导致P_n、T_r、WUE以及最大净光合速率(P_nmax)随干旱持续时间延长而减小,干旱持续15—27 d,1200μmol·m^-2·s^-1光强处P_n和T_r减小幅度分别由50. 0%增大到75. 1%、71. 7%增大到83. 6%; WUE和P_nmax减小幅度分别由21. 7%增大到47. 9%,由50. 9%增大到73. 2%;玉米百粒重和茎秆重分别显著减小11. 6%和23. 2%,果穗长、果穗粗和籽粒与茎秆比没有明显受到影响,秃尖比和株籽粒重虽有大幅增大和减小,但并不显著;研究时段内干旱导致玉米减产11. 7%。     

阻塞形势下内蒙古东南部地区一次冷涡暴雨过程水汽特征分析

使用常规观测资料、FY-2G卫星及1°×1°的NCEP再分析资料,对2017年7月6—7日内蒙古东南部地区一次冷涡暴雨天气过程进行分析。结果表明:在稳定的"一槽一脊"型环流背景下,阻塞高压稳定维持,西风槽东移受阻移动缓慢,加深为涡,暴雨发生在冷涡发展加强阶段;低空急流建立,一方面形成偏南水汽输送,为暴雨提供源源不断的水汽,水汽收支主要集中在700 hPa以下,暴雨发生前水汽净收入明显增大,南、北边界水汽贡献率大;另一方面,偏南暖湿气流的输送使不稳定层结建立,能量在暴雨区积聚,偏南低空急流与高空急流耦合,又为暴雨发生提供了动力条件;暴雨发生前后湿度场变化显著,大气可降水量最大达到55—60 kg·m^-2,且暴雨发生前增幅显著,增幅近2倍。暴雨区700 hPa (850 hPa)上比湿不低于7 g·kg^-1(12 g·kg^-1),强降水出现在水汽图上白亮区断裂消失后,高层比湿峰值附近和相当黑体温度<230 K为强降水高发区。     

长春市冬季降水相态的温度判据研究

采用2005-2014年长春市地面和高空常规气象观测资料,研究冬半年地面和高空不同高度层气温对降水相态变化的影响。结果表明:地面气温对降水相态变化影响程度最大,以1.7℃作为雨和雨夹雪的相态转换指标、以-0.1℃作为雪和雨夹雪的相态转换指标可以较好地判断降水相态;将地面气温与925 hPa温度相结合来判断降水相态更加准确;地面气温在0℃附近上升或下降的变化速度越快,雨夹雪持续时间越短。     

高寒沙区生物土壤结皮覆盖区凝结水组分分析

凝结水作为干旱半干旱地区重要的组分,对生物土壤结皮具有重要的生态学作用。为阐明高寒沙区青海共和盆地生物土壤结皮表层5 cm凝结水水汽来源,利用2017年5—9月自制微渗仪对土壤表层5 cm不同类型生物土壤结皮(苔藓结皮、藻类结皮、物理结皮)和流沙凝结水进行了观测。结果表明:高寒沙区凝结水量随结皮发育程度变化呈增加趋势,表现为:苔藓结皮>藻类结皮>物理结皮>流沙;生物土壤结皮覆盖区凝结水量显著大于流沙凝结水量,即生物土壤结皮有利于凝结水的产生;凝结水主要由吸湿水和大气水汽凝结水与土壤凝结水两部分组成;观测期间,不同类型结皮日土壤凝结水量无显著性差异;吸湿水量和大气水汽凝结水总量显著高于土壤凝结水量(P<0. 05);随时间的变化,吸湿水和大气水汽凝结水与土壤凝结水对凝结水的贡献率呈波动性变化;吸湿水和大气水汽凝结水贡献率主要集中在65%～80%,土壤凝结水贡献率主要集中在20%～35%。     

兰新高铁挡风墙防风效果分析评估

基于2012年6月至2013年5月兰新第二双线DK1518、DK1527两处高铁沿线挡风墙实验段8个梯度风逐时观测资料,通过对挡风墙外环境风和挡风墙内不同位置、不同高度风的监测资料对比分析,对挡风墙的实际防风效果进行总体评估。结果表明:挡风墙对环境风速、风向都有明显的改变,环境风吹至挡风墙遭阻挡翻越后,高于挡风墙顶部的风速增大,而低于挡风墙高度位置的风速呈明显减小,距离挡风墙越近风速衰减越明显,验证了挡风墙的防风效果。不同级别的大风情况下挡风墙防风效果依然显著,在挡风墙内的中下部区域对环境风速的减小可达72%。挡风墙对风向的阻挡作用表现为:低于挡风墙高度的低层位置(车体底部、车体中部)风向明显改变产生了绕流,而高于挡风墙的高层位置(接触网悬挂处、接触网导线),风向受挡风墙影响较小,与墙外环境风向基本一致。     

2004—2016年浙江省夏季降水的日变化特征

利用浙江省71个气象观测站的逐小时降水数据,分析2004—2016年夏季(6—8月)降水日变化特征。结果表明:(1)浙江省夏季降水量和降水频次日变化总体上呈现"一主一次"的双峰特征,降水量和降水频次主峰值分别出现在17:00前后和19:00前后。近13 a来,夏季降水量和降水频次有明显的增加趋势。(2)降水日变化特征区域差异明显。浙中西部地区和沿海岛屿的降水量、降水频次和强度日变化波动幅度较小,降水强度的峰值出现在09:00—11:00;浙南地区降水量、降水频次和强度日变化具有单峰特点,峰值均出现在15:00—20:00。(3)降水日变化与不同持续时间的降水事件有关,≥6 h持续性降水事件的降水峰值易出现在09:00前后,而<6 h短时降水事件的降水峰值出现在15:00—22:00。不同区域降水事件有所差异,浙中西部地区和沿海岛屿的降水量来源于持续性降水和短时降水事件的共同贡献,浙南地区降水量主要来源于短时降水事件的贡献。(4)短时强降水(20～50 mm·h^(-1))和特强降水(≥50 mm·h^(-1))易发生在温州、台州和宁波等沿海地区,其中杭州湾、台州局部地区是短时特强降水的高发区;短时强降水的日变化具有单峰特征,降水峰值出现在15:00—20:00。     

1955—2014年华北地区低层气旋性风切变的变化趋势及成因

利用1955—2014年华北地区21站逐月降水观测资料、中国气象局国家气候中心环流指数资料和NCEP/NCAR再分析资料,统计分析近60 a华北地区低层气旋性风切变频次的变化趋势和突变、周期特征,并对其演变成因进行初步探讨。结果表明:近60 a来,华北地区低层气旋性风切变频次呈现显著减少趋势,风切变频次在1967年出现由多到少的明显突变,且在1955—1965年、1992—2000年间存在准3 a的振荡周期,而在1980—1992年间准4 a的振荡周期较显著,这与同期华北地区降水量的变化周期较吻合。华北地区低层气旋性风切变出现明显转折变化的原因主要是大气环流在前一年发生了较为显著的调整。     

WRF模式中不同土地利用数据对新疆一次高温天气模拟的影响

本研究在WRF(v3.8.1)中分别使用MODIS 21类和USGS 24类土地利用类型数据,模拟了新疆2017年7月9日的极端高温天气,并在对模拟温度进行了高度订正的基础上,对比了两种土地利用数据对2 m温度预报的影响。结果表明:(1)MODIS和USGS在新疆地区的土地利用差异主要在阿尔泰山、天山以及南疆西部的昆仑山北部海拔3000 m以上的高山带,相应地,使用USGS模拟的这些高山带2 m气温明显高于使用MODIS的模拟值,最高偏高12 K左右,是全疆范围内两者偏差的极大值。(2)就新疆区域而言,使用USGS模拟的2 m气温整体优于使用MODIS的模拟值,且USGS模拟的2 m温度整体低于MODIS模拟的2 m温度。两者与实况的偏差多在2 K以内。(3)在伊犁河谷,MODIS土地利用类型主要为"旱地/草地",USGS为"草地"和"农田/林地马赛克"。伊犁河谷代表站点2 m温度模拟多以高温偏低、低温偏高为主。(4)与MODIS相比,USGS中哈密地区"农田/林地马赛克"所占比重明显增大。哈密地区多数代表站点高、低温均以偏低为主。(5)站点温度的高度订正多以调低为主,调低幅度最大值为1.9 K,出现在伊犁河谷的尼勒克站。站点2 m温度的调整幅度整体上明显大于MODIS和USGS模拟2 m温度的差值,由此可见温度高度订正的必要性。