基于L波段雷达探空资料的南京低空逆温特征

利用2010—2015年南京市逐日的08时(北京时间,下同)和20时L波段雷达探空秒级数据资料,研究南京市边界层内(2 km以下)接地逆温和悬浮逆温的出现频率、逆温层厚度以及逆温强度等,对该地区低空大气逆温特征变化进行了详细分析。结果发现:南京市逆温日的发生频率较高,达81.68%,其中接地逆温23.9%,悬浮逆温71.8%,早间发生频率高于晚间,月分布均表现为盛夏季节频率低,秋冬季节发生频率高。逆温层厚度也是夏季最薄,冬季到初春厚度较大;早间的逆温层厚度大于晚间的逆温层厚度,悬浮逆温厚度大于接地逆温厚度。南京市逆温强度夏季小,冬季大,有明显的季节变化趋势。逆温强度早晚差异较小,但接地逆温平均逆温强度是悬浮逆温的1.5倍。逆温强度达到2.0℃/hm的强逆温有50%以上出现在冬季。通过计算污染物浓度与逆温强度的相关性,发现污染物浓度(PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO)与逆温强度有很好的正相关性,由此说明低空大气逆温层结状况对空气质量有一定影响。     

格尔木市低空逆温特征及其对空气污染物浓度的影响

利用2015—2017年格尔木市L波段雷达探空站的探空资料,分析格尔木市低空逆温的基本特征,并与不同气候区的西宁市、玉树市做对比;结合2016—2017年格尔木市逐日空气污染物浓度(SO_2、NO_2、O_3、PM_(2.5))资料,研究低空逆温对空气污染物浓度的影响。结果表明:07时、19时格尔木市年均逆温发生频率分别为67%、24%,以贴地逆温为主,秋、冬季发生频率高于春、夏季;逆温厚度表现为早间高于晚间,冬季最厚,夏季最薄,07时各季节贴地逆温厚度高于悬浮逆温,19时秋、冬季悬浮逆温厚度高于贴地逆温;逆温强度表现为贴地逆温大于悬浮逆温;07时悬浮逆温的起始高度和终止高度(分别为331 m、571 m)小于19时(分别为662 m、851 m),均在冬季达到最大;07时柴达木盆地逆温发生频率最高(67%)、强度最大(2.07℃/100 m)、厚度最薄(267m),19时逆温发生频率少于河湟地区,但多于三江源地区(24%),强度最小(2.18℃/100 m),厚度最厚(127 m);逆温对SO_2、NO_2、O_3、PM_(2.5)浓度有显著影响,但对PM_(2.5)的影响效果不如风速明显。     

持续性逆温天气对哈尔滨市空气质量的影响

利用2013—2016年哈尔滨市07:00和19:00探空逆温资料及哈尔滨市环境监测站空气污染物浓度监测资料,对哈尔滨市低空温度层结特征及其与主要空气污染物(SO_2、NO_2、PM_(10)和PM_(2.5))浓度之间的关系进行了统计分析。结果表明:(1)哈尔滨市2013—2016年07:00持续性逆温天气出现频率是61.5%,19:00为58.8%。(2) 07:00和19:00逆温厚度月变化趋势基本一致,季节变化趋势也一致:冬季秋季春季夏季。(3)哈尔滨市冬半年逆温层出现频率明显高于夏半年,秋、冬季产生的逆温强度强于春、夏季。(4) 4年来哈尔滨市空气污染物浓度与持续性逆温频率、厚度呈正相关;与07:00逆温强度呈正相关,与19:00逆温强度的相关性不明显,说明哈尔滨市低空大气逆温层结状况是影响哈尔滨市空气质量的主要因素之一。(5)高纬冷平流弱,低层增暖,同时海平面气压场弱,大气水平和垂直方向输送能力差,从而使得污染物难以扩散进而堆积,这是持续数日重度污染的重要原因。     

黄河源地区近地面逆温层特征及形成原因分析

利用黄河源地区达日国家基准气象站2008～2017a近10a的探空、地面观测资料,分析黄河源地区近地面逆温层特征及形成原因,结果表明:(1)黄河源地区逆温层的出现频率、厚度、强度在不同时次随季节有明显的变化;(2)云量的多少、低空风速的大小对逆温的产生及强弱直接有关,逆温层下常伴有露、霜、雾等天气现象出现,逆温层上下空气湿度存在着明显的差别;(3)黄河源地区的逆温是在气候背景、地理条件、天气条件共同影响下,地面辐射作用的结果。      

开封市空气重污染典型天气背景分析与潜势预报模型研究

利用2014-2016年高空、地面气象资料和大气环境监测资料,对开封市空气重污染日持续时间和发生月份特征、 500 hPa高空环流和地面气压场形势、污染物浓度与气象要素的相关性和分布特征进行了统计分析。结果表明:开封市重污染日主要发生在11月至次年1月,重污染日的首要污染物为PM_(2.5)和PM_(10),出现频率分别为97%和3%;秋冬季重污染常具有连续性,连续1～2天的重污染累计频率为44%,连续3～6天的累计频率达到56%。发生重污染时500 hPa形势主要分为平直纬向环流型、低槽型和西北气流型,出现频率分别为47%、43%和10%;地面气压场形势主要分为高压前部型、均压场型、低压南部型、倒槽型和东高西低型,其中高压前部型出现频率最高,达63.4%,其次均压场型占18.3%,其他3种类型出现频率都在5%～7%。重污染日逆温层高度主要分布在925-1000 hPa,但当逆温层高度达到850 hPa时,其发生重污染的概率达到40%;重污染日850-925 hPa风速多在10m·s~(-1)以下,1000 hPa风速多在5 m·s~(-1)以下,地面早晚间风速多为1～3 m·s~(-1);地面早晚间相对湿度主要分布在60%～90%。根据统计结果,选取低层风速、逆温、地面风速、地面相对湿度、云量等作为预报因子,应用"配料"法,建立6个空气重污染潜势预报模型。经检验评估,24-72 h模型预测准确率达到85%以上。     

银川市大气边界层逆温影响因素及其与冬季PM2.5的关系

为了探究银川市大气边界层逆温特征和影响因素及其与冬季PM_2.5污染的关系,利用2015—2020年银川气象站探空、地面气象观测资料及银川市空气质量监测数据,在分析银川市大气边界层逆温及地面气象要素特征基础上,以冬季为研究时段,探讨逆温与地面气象要素对PM_2.5污染的影响。结果表明：(1)银川市清晨大气边界层较傍晚更易出现逆温,且逆温多为贴地逆温,贴地逆温较悬浮逆温强度大、厚度小;逆温频率和厚度冬季最大、夏季最小,逆温强度秋季最强、夏季最弱。(2)冬季晴天,地面平均风速1.0～1.5 m·s^-1、相对湿度30%～60%的气象条件下易出现逆温。(3)贴地逆温是影响冬季PM_2.5污染天气的主要气象因素之一,当逆温厚度超过596 m、强度超过1.4℃·(100 m)^-1时,易出现PM_2.5污染天气,且随着逆温厚度增大、强度增强,污染加重。(4)冬季PM_2.5污染天气下,清晨天空状况多为晴天,通常地面平均风速小于1.3 m·s^-1     

北极低空急流和低层逆温特征观测分析

利用北冰洋冰表面热量平衡计划1997年10月中旬至1998年10月上旬的探空气球探测结果,分析了北极地区近地层逆温和低空急流特征.结果表明,96％的观测时次(11:15和23:15,协调世界时)出现近地层逆温,其中22％的逆温为贴地逆温,70％的逆温厚度在250～850 m之间,冬半年贴地逆温发生频率、逆温层厚度和逆温层内的温度变化都明显要大于夏半年.全年间低空急流出现频率为41％,平均高度为520 m,最大频率出现在150 m附近,70％的急流出现在600m高度以下.急流平均风速为10.6m·s-1,风速在4～13 m·s-1范围内的急流约占总数的75％,东和东南方向为全年急流的主导风向.根据对急流核和地面风速之间转换角分布的分析,惯性震荡可能是北极低空急流的主要成因.     

天津重污染天气混合层厚度阈值及应用研究

在对比云高仪反演数据和中尺度模式不同边界层方案模拟数据的基础上,构建天津地区混合层厚度数据集,并收集2009—2015年天津地区PM_(2.5)质量浓度和能见度资料,开展天津地区重污染天气混合层厚度阈值和相关规律研究。结果表明:2000—2015年期间天津地区混合层厚度呈现波动性逐年增加趋势,与255m气象塔观测近年天津地区逆温层底升高以及夜间边界层高度增加有较强的一致性。统计显示PM_(2.5)日均质量浓度和混合层厚度呈现指数关系,混合层厚度越低PM_(2.5)质量浓度越高,其阈值天津地区可以以200、400、600和800 m作为界限判断大气污染垂直扩散能力,当日均混合层厚度200m时,天津地区重污染天气出现概率52%,中度以上霾出现概率46%,需要特别关注。PM_(2.5)日均质量浓度和混合层厚度的负相关并不适用于所有过程,对于输送型过程由于大气污染的输送一般由高空影响地面,在污染的起始阶段,混合层厚度的增加,反而有利于上层大气污染物向下的传输,使得近地面PM_(2.5)质量浓度升高,在运用混合层厚度阈值指标时需要特别考虑。     

台州低空逆温层特征分析

利用浙江省洪家气象站L波段雷达逐日探空资料,统计分析了2007—2011年台州接地逆温和悬浮逆温的出现频率、逆温厚度、逆温强度特征,以及与风向风速的关系。结果表明:台州四季均存在低空逆温层,低空逆温出现频率年变化趋势呈单谷型特征,冬春季节逆温出现频率较高。秋冬季节低空逆温厚度增大,春季厚度变薄,夏季最薄;各时次的悬浮逆温厚度大于接地逆温厚度。07:00接地逆温月变化和季节变化强度都弱于19:00接地逆温的;07:00接地逆温,冬季强度最大(1.4℃/100m);19:00接地逆温在秋冬季节强度(2.2和2.0℃/100m)显著大于春夏季节强度(1.3和1.5℃/100m)。两个时次悬浮逆温强度月变化(0.8~1.2℃/100m)和季节变化(0.9~1.1℃/100m)较小,平均底高和顶高的最低值都在7月份,19:00悬浮逆温平均底高、平均顶高普遍大于07:00悬浮逆温观测值。出现接地逆温层时,低空风速一般≤2 m/s,层底风向集中在W到NW之间和静风,天空多为无云或少云;出现悬浮逆温层时,风速小于6 m/s的比例超过50%,层底风向集中在NW到ENE之间和SSW到SW之间,总云量不小于6的比例达70%以上。四季均有霾出现,霾日出现频率年变化趋势与逆温出现频率都是呈单谷型特征。霾污染权重系数季节变化与两个时次的逆温厚度和07:00逆温强度的变化趋势基本一致:冬春季节的大于夏秋季节的;冬春季节霾的污染程度较为严重,污染权重系数分别为49.0和38.1。     

西安边界层逆温特征及其与空气污染的关系

利用2007—2011年西安泾河探空站逐日07、19时探空资料和同时期空气污染物质量浓度资料,分析西安边界层逆温的变化特征及其与空气污染的关系。结果表明:西安一年四季都有逆温出现,冬季逆温最多,夏季最少,早晨多于晚上;逆温强度在0.7~1.5℃/100m,冬季逆温强度最大,夏季最小;晚上逆温强度大于早晨;中等强度逆温最多;冬季的逆温层厚度最大,夏季最小,早晨的逆温层厚度均明显高于晚上;造成西安市空气污染的首要污染物是PM10,其次为SO2,再次为NO2;有逆温时的空气污染物月质量浓度值均高于无逆温时,主要污染物PM10的月质量浓度的变化与逆温厚度、强度成正比,呈现出冬半年高夏半年低的变化趋势,在逆温厚度最厚、强度最强的月份中,空气污染物质量浓度值也最大。逆温层是影响西安地区空气质量的主要气象因子之一。     

酒泉市大气边界层逆温特征及其与沙尘天气的关系

利用2009-2018年酒泉市逐日08时（北京时间，下同）和20时L波段雷达探空秒级数据资料，统计分析了近10a酒泉市大气边界层内（5 km以下）逆温变化规律特征及其与沙尘天气的关系。结果表明：1）酒泉市一年四季均有逆温出现，逆温日的出现频率高达84.1 %，其中接地逆温频率72.9 %，悬浮逆温频率29.5 %；08时逆温频率、逆温厚度高于20时，秋冬高于春夏；逆温强度08时和20时差异较小，但接地逆温平均逆温强度是悬浮逆温强度的2.2倍，5 ℃·hm-1以上的强逆温主要出现在秋季。2）酒泉市逆温（双层逆温）的出现频率呈增大趋势，逆温厚度呈减小趋势，逆温强度没有明显变化；3）沙尘天气发生时逆温层厚度增大，逆温强度减小，沙尘暴对逆温强度的削弱作用最为明显，沙尘暴发生前平均逆温强度为2.73℃·hm-1，发生时仅为0.67℃·hm-1。     

陕西蒲城第二发电厂建设区污染气象特征分析

根据 2 0 0 4- 0 4- 0 2— 2 3在蒲城电厂建设区取得的大气边界层污染气象资料 ,对建设区地面风场、低空风场、低空温度场和大气稳定度作了分析。得出建设区地面主导风向为南西南( SSW)风 ,日平均风速相对较大 ,1 4时最大为 3 .2 m / s。在 2 5～ 1 5 0 0 m高度之间 ,最多风向和次多风向均以偏西风为主 ,风速随高度的变化较大 ,并呈指数增长。夜间接地逆温非常频繁 ,频率高达 78.8% ,平均强度达 2 .5 7o C/ hm,在 2 0时左右开始形成 ,次日上午 1 1时消退 ,逆温平均厚度在 2 0 0 m以下。低空逆温也表现为夜间出现频繁 ,频率 64.0 % ,白天为 3 6.2 % ,平均强度 1 .60o C/ hm,从 1 7时前后开始逐渐增多 ,0 8时前后最频繁 ,1 1时前后开始快速减少 ,1 4时前后为最少 ,逆温顶高在 60 0 m以下。稳定类天气出现最多 ,混合层平均厚度在 1 2 0 0 m以上 ;不稳定类次之 ,混合层平均厚度仅 1 72 .3 m。总之 ,观测期间建设区白天有利于污染物扩散 ,夜间 3 0 0 m以下不利于污染物向上扩散 ,60 0 m以上扩散条件较好。     

基于地基微波辐射计观测的东营地区低能见度天气指示性分析

针对东营市2016—2017 年出现的27 个低能见度天气过程,利用 MP -3000A 型地基微波辐射计二级数据,计算过程影响期间逐10 min 的逆温层温差、逆温层厚度和低层相对湿度等物理量。 结合空气质量和能见度变化情况,按照雾和霾、雾、降水三类天气对 27 次过程进行分类研究,总结地基微波辐射计观测的温湿度量对低能见度天气的指示意义和参考指标。结果表明:(1)雾和霾共同影响导致的低能见度天气出现在冬半年,PM2. 5浓度越大通常对应的能见度越低;逆温层温差和逆温层厚度与能见度的相关系数分别为-0. 39 和-0. 45,逆温层温差增大指示能见度降低,逆温层厚度减小指示能见度升高。低层相对湿度在 90%以上时,能见度受雾影响通常小于 2 km;低层相对湿度在80%以下时,能见度受霾影响仍然维持在5 km 以下。(2)雾影响导致的低能见度天气多出现在冬半年,与 PM2. 5浓度无关;逆温层温差和逆温层厚度与能见度的相关系数分别为-0. 54和-0. 45。在逆温层生成和破坏阶段,逆温层温差变化幅度大,对能见度的指示性更强,而逆温层厚度变化幅度相对较小,多维持在 300 ~ 400 m 之间。低层相对湿度 90%以上时能见度通常小于5 km,当低层湿层消失后能见度升高至 5 km 以上。(3)降水影响导致的低能见度天气出现在夏季,多伴随短时强降水出现,强降水时段逆温层温差达到8 ℃ 以上,逆温层厚度为 500 m;强降水结束后,逆温消失,能见度转好。     

上海地区大气贴地逆温的气候特征

利用上海市宝山气象站探空气象资料,统计分析了1991～2009年上海地区贴地逆(等)温出现的频率、逆(等)温层厚度和逆温层强度.结果表明,1991～2009年期间,上海逆温日数和逆温层平均厚度在08时和20时呈线性趋势减少,而逆温平均强度则没有明显变化.逆温日数和强度冬季最多和最强,逆温平均厚度夏季最小.08时和20时...     

乌鲁木齐冬季大雾与低空逆温的关系

为了找出雾与逆温之间的联系和规律,为大雾预报提供参考依据,利用乌鲁木齐市2000年1月—2006年4月的地面、探空资料,对210个大雾日和1221个逆温日进行了统计特征分析。分析表明,乌鲁木齐市区逆温年发生频率为82%。一年中冬半年(10—3月)平均月发生频率为92%,夏半年(4—9月)平均月发生频率为68%。大雾只出现在10月至次年4月,雾日平均每年32.7d。冬季强逆温是形成大雾的重要条件之一,各月大雾日数与逆温日数及逆温层的厚度值、温差值之间呈正相关;与逆温层的底高呈反相关;在同一个月中,当逆温层底高低、温差大和强度强的情况下,出现雾的几率大;从7a雾日逆温平均特征值与无雾日逆温平均特征值比较分析表明:雾日逆温存在底高低、顶高低、厚度厚、温差大、强度强的特点。     

近十年连云港市霾变化特征及其气象条件分析

利用连云港市气象和环境监测数据,分析2008—2018年该地区霾的变化特征及其与气象要素的关系,中-重度霾发生的天气背景和污染物源地特征。主要得到以下结论:连云港主城区霾日数从2011年起逐年显著增加,2013—2015年达峰值,之后逐年减少;冬季霾出现最为频繁,其中1月重度霾日数最多;1～2 m·s~(-1)风速最利于该地区霾的形成;WNW、WSW和SSW三个风向下连云港主城区霾出现的频率最高,受地形和工业布局等因素影响,在自海上来的偏东风下该地区霾出现的频率也较高。相对湿度在70%～80%时,霾出现频率最高,但更高相对湿度更利于中-重度霾形成。PM_(2.5)浓度与能见度、风速和相对湿度等气象要素的相关性均大于PM_(10)。根据地面环流形势,可将连云港地区霾的天气背景分为低压倒槽型、锋前型、高压前部型、高压后部型和均压场型5种,其中均压场型占比最大,达35.8%。逆温层结对中-重度霾的形成有较好指示作用,08时和20时逆温出现的频次和强度均大于14时。轨迹聚类分析表明,不同天气型下中-重度霾对应气团的源地、路径和移动距离均有明显差异。     

多尺度气象条件对济南PM2.5污染的影响

长时间序列空气质量数据和气象数据分析济南大气污染与气象条件关系的研究相对较少。利用2010-2016年济南市环境空气质量监测数据、气象再分析和观测数据,分析了济南市PM_(2.5)污染特征、PM_(2.5)浓度与2 m温度(T)、2 m相对湿度(RH)、10 m高度U和V风速(U和V)、10 m风速(WS)、K指数(K)、A指数(A)和边界层高度(BLH)的相关性、天气类型对PM_(2.5)浓度的影响,并基于逐步回归分析方法构建统计模型,利用解释方差量化气象条件对PM_(2.5)浓度变化的影响。分析发现,济南PM_(2.5)浓度存在显著的季节变化和年际变化特征,年均PM_(2.5)浓度呈下降趋势;近地面PM_(2.5)浓度与T、RH、K和A显著正相关,与WS和BLH显著负相关,U和V与PM_(2.5)浓度相关性不显著(p0. 05);不同天气类型对应的PM_(2.5)浓度均值存在显著差异;基于回归模型分析发现气象条件可以解释10%～40%的PM_(2.5)浓度逐日变化,气象条件的影响有明显的季节变化。     

2015-2017年中国近地面O3污染状况与影响因素分析

利用2015-2017年环保部发布的近地面臭氧(O_3)和其他3种污染物[粒径小于2. 5μm的颗粒物(PM_(2.5))、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO_2)]小时浓度数据和美国国家气候资料中心收集的气象要素监测数据,分析了中国近地面O_3污染状况,并用逐步回归方法分析了影响O_3重污染区域夏季近地面O_3浓度的因素。结果表明,2015-2017年我国O_3日最大8 h滑动平均浓度(O_3MDA8)年平均值分别为83.02±16. 79,87. 05±14. 32和94. 70±13. 89μg·m~(-3)。O_3MDA8浓度逐年增长(增长率14. 07%),其中冬季增长最快(增长率范围14. 67%～34. 32%),夏季增长最慢(增长率范围2. 32%～14. 16%)。京津冀、长三角、山东半岛、川渝和中原地区近地面O_3污染较重,影响这5个区域近地面O_3浓度的主要因素为温度、相对湿度和PM_(2.5),除此之外京津冀和川渝地区的近地面O_3浓度受NO_2影响明显,中原地区的近地面O_3浓度受CO影响明显。     

上合组织青岛峰会期间海雾维持和消散阶段的环境场特征

利用常规观测、地面加密自动站及NCEP再分析资料,针对上合组织青岛峰会的气象服务过程,对海雾维持和消散两个阶段的气象要素特征进行了分析。结果表明：1）当能见度低于1 000 m时,相对湿度为99%,能见度介于1 000～2 000 m之间时,相对湿度为95%～99%。2）近地面层30°N以北黄海海域持续吹东南风,并在青岛形成水汽辐合中心,有利于青岛形成海雾;当东南风转为东北风,水汽辐合中心减弱或消失时,海雾趋于消散。3）在海雾维持阶段,逆温层最低高度稳定在980 hPa以下,总逆温差逐渐增强,逆温梯度跃升与海雾强度增强同步;最大逆温层厚度和逆温层总厚度下降12 h后海雾逐渐减弱,逆温层最低高度上升时能见度也随之上升。4）白天逆温层之上为下沉运动,之下为上升运动,夜间700 hPa之下均为上升运动,且上升运动中心位于逆温层之下,这种垂直结构有利于逆温层和海雾的维持;当逆温强度减弱,垂直运动穿越逆温层贯穿700 hPa以下对流层时,海雾趋于消散。     

乌鲁木齐冬季浅薄型焚风对大气扩散条件及空气质量的影响

基于2013—2015年冬季乌鲁木齐市6个环境监测站6类污染物逐时的浓度数据,结合乌鲁木齐逐时的地面气象数据、风廓线雷达及常规探空资料,分析了浅薄型焚风对大气扩散条件及污染物浓度变化规律的影响。研究发现:冬季乌鲁木齐浅薄型焚风的出现频率为57.3%,焚风气流平均气流底高约600 m,气流顶高约2100 m,气流厚度约1500 m;乌鲁木齐市冬季焚风日大气扩散条件与非焚风日相比,最大混合层厚度偏低200 m,逆温层厚度偏厚350 m,逆温差差异达4.4℃,逆温强度和平均风速差别不大;焚风日各污染等级的出现频率都高于非焚风日:Ⅲ-Ⅵ级污染日出现频率累积偏高18%,Ⅵ级严重污染日则必有焚风相伴随;除O3以外,焚风日里各类污染物浓度都高于非焚风日,但日变化规律类似;6类污染物浓度的空间分布在焚风日和非焚风日一致,但是各站污染物浓度均高于非焚风日(O3除外)。市区偏南地带空气质量稍优于市区中心和北部地区。