贺兰山地区沙尘气溶胶瞬时谱分析及拟合

利用APS-3310A型激光空气动力学粒子谱仪，1998年4、5月和1999年4月在贺兰山附近的巴音浩特、盐池、银川等地采集了具有代表性的背景大气、浮尘、扬沙、沙尘暴天气条件下沙尘粒子谱分布资料。对粒子瞬时谱的统计分析发现：不同的沙尘天气过程中，气溶胶的瞬时浓度存在很大差别。扬沙、沙尘暴天气过程中，气溶胶浓度变化较大；浮尘天气过程中，气溶胶浓度变化较小。沙尘现象越强，粗粒子（d〉2．5μm）越多，各粒径段浓度变化越明显。不同过程，粗细粒子对粒子表面积浓度贡献程度不一。沙尘气溶胶粒子谱型为单峰结构，对粒子的瞬时谱进行了谱型拟合，其具有对数正态分布函数的特征。     

内蒙古东部春季三类沙尘天气气溶胶散射系数及其与PM10、能见度相关性分析

利用内蒙古东胜、锡林浩特两站2004~2006年春季（3~5月）积分浊度计的观测资料,结合同期PM10质量浓度、大气能见度等资料,分析了背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴等不同强度沙尘天气气溶胶散射系数的分布特征,讨论了不同强度沙尘天气过程中散射系数、PM10、能见度的日变化规律,以及不同强度沙尘天气过程中散射系数与PM10质量浓度、散射系数与能见度的相关关系。结果表明:散射系数能够很好地反映沙尘天气强度;随沙尘天气强度增强,散射系数日变化从双峰型向单峰型转变;沙尘天气强度较弱时,PM10与散射系数的日变化不相似,强沙尘暴过程中PM10与散射系数的日变化有一定的相似性;能见度与散射系数日变化趋势相反;散射系数与PM10质量浓度呈正相关性,沙尘天气越强,相关性越好,背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴相关系数分别为0.201、0.809、0.898和0.953;散射系数与能见度有指数相关关系,随沙尘天气强度增强二者相关性逐渐增强,背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴相关系数分别为-0.773、-0.870、-0.918和-0.940。     

敦煌地区沙尘气溶胶质量浓度的观测研究

在沙尘源区进行长期监测是获取区域代表性沙尘气溶胶质量浓度特征的重要研究方法。敦煌位于甘肃省河西走廊的西端,是中国北方主要沙尘源区之一,利用大流量采样器和安德森采样器进行了长达30个月的试验观测研究,获得了该地区沙尘气溶胶的基本特征。其年变化特征与气象资料的年变化关系密切;针对典型天气过程的观测结果表明,不同天气条件（背景大气、浮尘、扬沙和沙尘暴）下TSP浓度存在倍数关系和量级的差异,其质量浓度随粒径的分布特征也明显不同;并与2001年9月-2004年3月在腾格里沙漠东南缘沙坡头地区的一些观测结果进行了比较分析。     

张掖及兰州榆中地区沙尘气溶胶粒子谱分布的观测研究

选取张掖和兰州榆中两地春季沙尘气溶胶连续观测资料,主要对2008年5月发生的一次强沙尘天气过程中气溶胶粒子浓度变化和谱分布特征进行了分析.结果表明,此次沙尘天气过程的发生与锋面过境有关;对比分析背景天气下气溶胶浓度,发现榆中站气溶胶浓度主要受人为源的影响,而张掖站主要受自然源的影响.两地沙尘过程的发生时间与物理属性不完...     

利用星载和地基激光雷达分析2019年5月东亚沙尘天气过程

2019年5月中旬,中国北方出现大范围沙尘暴天气,此次天气过程持续时间较长,影响范围较大。利用星载激光雷达CALIOP（Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization）和地基激光雷达AD-NET（Asian Dust and aerosol lidar observation NETwork）数据,对此次沙尘天气过程中沙尘气溶胶的分布特征以及沙尘传输过程进行分析;利用国家气象信息中心提供的小时天气实况数据对星载激光雷达资料以及后向轨迹模型HYSPLIT（the HYbird Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory）得到的传输路径进行验证,同时结合空气质量数据分析此次天气过程对空气质量的影响;利用欧洲中心ERA-Interim再分析资料对此次沙尘天气成因进行分析。结果表明:（1）2019年5月10～16日沙尘天气主要分为两阶段,第一阶段为5月10～12日,第二阶段为13～16日。（2）通过CALIOP垂直特征层产品,发现在太平洋地区5～10 km的较高高度上,存在沙尘气溶胶,到达日本地区时,沙尘气溶胶的退偏比和色比平均值分别为0.14和1.29。（3）经过星载和地基激光雷达数据的综合分析,发现5月13～18日期间,沙尘气溶胶对日本长崎站点和韩国济州岛地基激光雷达站点的平均贡献率均值分别为42.16%和39.25%。（4）筛选了星载激光雷达经过日本和韩国站点的轨迹,对比分析两种数据的衰减后向散射系数以及表观散射比,发现两种数据的表观散射比廓线分布具有相近的变化趋势。（5）在沙尘天气期间,颗粒物浓度显著增加,PM₁₀浓度最大值超过1500 μg m?3,是国家一级浓度标准的30倍;而5月11日PM_2.5浓度在甘肃省最大,最大值达到国家一级浓度标准的7倍,14日最大值甚至达到12倍;PM₁₀与PM_2.5的浓度比值也在甘肃新疆多地达到6以上。（6）内蒙古西部的小槽的加深以及南压,使得西北冷空气稳定南下;在14日,不稳定层结加深导致沙尘天气再一次爆发。     

气象-气溶胶资料联合同化对秋季PM2.5浓度模拟的影响研究

相比冬季大范围静稳条件下的污染堆积过程,秋季气象条件更加复杂和局地化,气象条件模拟不确定性给秋季气溶胶模拟带来了更大难度,且目前研究较少考虑气象-气溶胶因素在线模拟和联合同化。使用WRF/Chem模式和格点统计差值（GSI）三维变分同化系统,2015年10月进行了为期1个月的气象-气溶胶资料联合同化及模拟试验,并基于此讨论了气象-气溶胶资料联合同化对秋季PM_2.5浓度模拟的影响。结果表明,WRF/Chem模式可以模拟出秋季污染天气过程,但对华北平原和中东部地区存在高估、西北部存在低估现象;同化地面PM_2.5浓度观测资料可以改进对PM_2.5浓度的模拟,上述两个地区的偏差均得到订正,6 h预报偏差均降低至6 μg/m3以内;重点针对华北地区的分析表明,秋季PM_2.5污染过程与特殊气象条件（湿度升高、风场辐合、区域输送）密切相关,因此在地面PM_2.5观测资料同化基础上增加常规气象资料同化,能进一步提高对华北平原气象-污染过程的表达,PM_2.5浓度预报相关系数从0.86提高至0.89。气象-气溶胶联合资料同化能更加准确地模拟秋季气溶胶污染过程,为更好地开展污染成因和在气象预报框架下开展气象-气溶胶相互影响研究提供了基础。      

沙尘天气频率与相关气象因子的关系

基于北京及其周边14个国家基本气象站1971—2000年气象资料的相关分析,指出风速、相对湿度是影响沙尘天气的关键气象因子,用这两个气象因子构建了月沙尘气象指数。月沙尘气象指数与沙尘天气频率具有较一致的周期性,沙尘天气日的沙尘气象指数是非沙尘日指数的倍数关系。另外,根据月沙尘气象指数在不同月份的分布特征,给出了相应的季节性气象指数计算方法,对14个站计算的结果显示,季节性气象指数与沙尘天气频率有很好的线性关系,这种线性关系具有明显的区域特征。     

番禺秋季气溶胶浓度的变化与气象条件的关系

利用2004年9～11月在番禺区气象局采集到的气溶胶质量浓度资料和同期的气象资料,分析了番禺秋季气溶胶质量浓度变化及其与气象条件的关系。结果发现：番禺秋季大气污染物主要是PM10,PM10中以细粒子（PM2.5）为主,而且污染严重;气溶胶污染严重时大气层结稳定,污染高值主要出现在西北气流和东北气流的共同影响下,受周边环境的影响明显;PM（PM10和PM2.5）浓度超标日的天气过程主要出现在台风外围环流云系的影响下;气溶胶对能见度的影响较大,二者负相关明显。     

北京沙尘质量浓度与气象条件关系研究及其应用

运用多元线性回归分析的方法对北京沙尘气溶胶质量浓度观测资料和相关气象资料进行了分析,结果表明北京沙尘气溶胶质量浓度与尘暴、浮尘、降水和大风四种气象要素密切相关。在此基础上给出利用常规气象资料计算沙尘气溶胶质量浓度的计算公式,并进一步计算了１９７１～１９９６年北京春季月平均沙尘气溶胶质量浓度。结果表明,从１９１～１９８９年沙尘气溶胶质量浓度总体呈递减趋势;１９９０年以后,沙尘气溶胶质量浓度有所增加。     

基于微脉冲激光雷达观测资料的半干旱区沙尘天气消光效应分析

利用兰州大学半干旱区气候与环境观测站（SOCAL）的微脉冲激光雷达（MPL）2008年4月30日至5月2日观测资料,对晴朗天气、浮沉天气及扬沙天气过程中气溶胶垂直分布的连续变化、物理机制进行了对比分析与探讨。结果表明MPL很好地反映出不同天气过程中大气气溶胶廓线的日变化特征：受人类活动影响,天气晴朗时,早晨9时开始在0—2km范围出现气溶胶聚集区,持续至15时,气溶胶平均消光系数〈0．20km-1;受沙尘输送影响,浮尘天气时,气溶胶聚集区高度范围为1—2km,高层气溶胶富集区高度范围为5—7km,气溶胶平均消光系数0．38km-1;扬沙天气时,气溶胶聚集区高度范围为0—1km,浓度远大于浮尘天气,但高层气溶胶浓度较小且分布较均匀,气溶胶平均消光系数〉0．50km-1。     

巴丹吉林沙漠北缘沙尘天气过程中近地面气象要素变化及风沙流结构分析

提要：利用2013年春季在巴丹吉林沙漠北缘拐子湖地区的沙尘暴加强观测资料,对比分析该地区典型流动沙面晴天、扬沙和沙尘暴三种天气背景下各气象要素的变化特征及差异,同时对沙尘暴过程中近地层风沙活动特征进行分析。结果表明,随风速增加沙尘天气强度逐步提升且沙尘天气来临前风速、风向均表现出明显的调整现象,此后爆发过程中风速、风向相对稳定。随沙尘天气强度的增加气温逐渐减小且沙尘天气过程中地面呈利于沙尘起动的暖干状态,同时地面气压不断升高。悬浮的沙尘会导致拐子湖流动沙地各层地温有减小趋势,但减小程度相对较弱,使沙尘天气下各层地温仍保持良好的梯度变化和正弦型日变化趋势。拐子湖流沙地春季起沙风速为6.5m/s,输沙通量垂直分布状况在20cm左右具有明显的分段现象。地表100cm内总输沙量的50%和90%分别集中在地表20cm和56cm高度以内。观测期间整个5月地表0～100cm高度内的输沙通量为420.96kg/m。     

1960-2011年洞庭湖区年降水量变化特征

以洞庭湖区24个气象站1960-2011年的降水量资料为基础数据,利用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验法、小波分析等方法分析了洞庭湖区年降水量的变化特征,并采用正交分解函数EOF、旋转正交分解函数REOF计算了洞庭湖区年尺度的标准化降水指数（SPI）,分析了洞庭湖区的旱涝时空分布特征。结果表明：洞庭湖区年降水量空间上由北向南逐渐增加,时间上没有显著变化趋势。1963年洞庭湖年降水量发生突变。洞庭湖区年降水量存在6a、9a和16-17a振荡周期。洞庭湖区旱涝频繁,极端气候事件有增加的趋势。洞庭湖区年降水量在空间上具有较好的一致性,为普遍干旱或洪涝,但也存在南北反相变化即南部干旱北部洪涝或南部洪涝北部干旱的特点。洞庭湖区年降水量存在南部、西北部和中部3个异常气候区。     

基于复杂网络模型的沙尘天气空间交互影响研究-以雅鲁藏布江中游为例

沙尘天气是雅鲁藏布江中游最主要的灾害,然而对该地区沙尘物质的传输过程及影响范围并不明确。利用2017-2020年冬春季（10月—次年4月）雅鲁藏布江中游的15个气象站逐小时最低能见度数据,采用转移熵方法构建区域沙尘传输矩阵,基于复杂网络理论分析沙尘天气的空间传输及交互影响特征。结果表明,1）雅鲁藏布江中游沙尘天气系统是一个稳健性网络,站点之间的沙尘天气互相影响,说明沙尘可以跨区域输送。2）申扎、南木林和尼木处于沙尘天气空间关联网络的核心,说明这三个地区是研究区的主要沙尘分布区;拉萨和墨竹工卡沙尘天气受其他站点影响程度最小。3）研究区沙尘天气影响时间短。沙尘持续时间以1小时为主,说明以局地起沙为主;3小时持续时间次之,说明个站点之间相互传输;6小时持续时间最少,说明沙尘不能长时间输送。综上所述,雅鲁藏布江中游沙尘天气即有局地供应,又有区域传输,各站点之间相互影响,形成复杂的空间交互网络。因此,为了减少研究区沙尘灾害的影响,应该立足于全面协调协作进行治理。     

基于聚类分析的中国东北地区气温和降水时空变化特征

利用1961-2010 年中国东北地区81 个代表站逐日气温和降水资料,采用旋转主分量分析（REOF）和聚类分析（CAST）相结合的方法,对东北地区年平均气温和年降水的时空变化特征进行了分析。结果表明：东北地区年平均气温呈显著的增加趋势,但区域性较为明显,北部和东部地区的升温幅度较小,西部和南部升温幅度较大;年降水量呈现减少的趋势,西部地区降水减少的趋势较为显著。     

春季沙尘天气对内蒙古相关城市颗粒物污染影响研究

沙尘天气是造成我国北方春季区域性沙尘型重污染的主要原因,然而目前对此研究并不多见。因此,本文利用中国环保网2014年1月1日-2016年12月31日内蒙古11个城市环境监测站的颗粒物浓度的逐日和逐时资料,首先分析近3年该地区颗粒物污染浓度的年变化特征,然后对比这3年沙尘天气发生的次数及时段,探究颗粒物污染的年变化特征及其与沙尘天气之关系。统计结果表明,近3年春季内蒙古沙尘天气的发生次数是逐年增加的,中西部是沙尘天气频发区,与之相对应,西部颗粒物浓度的年变化高于东部,且造成内蒙古主要城市PM10浓度春季出现全年的最高值,表明沙尘天气频繁发生对当地粗颗粒物污染有显著的影响。对比内蒙古全年3个时间段的PM10浓度值,其排序是：春季沙尘期间＞春季非沙尘期间＞其他季节;即春季沙尘期间PM10浓度比非沙尘期间高69%,比其他季节高101%。有所不同的是,3个时间段平均PM2.5浓度排序则为：春季沙尘期间＞其他季节＞春季非沙尘期间;春季沙尘期间PM2.5的平均浓度比其他季节高16%,比春季非沙尘期间高29%;可见,春季沙尘天气对相关城市PM10浓度的影响明显大于对PM2.5浓度的影响。最后对内蒙古地区典型沙尘暴和扬沙个例进行细致研究, 发现沙尘暴个例中PM10浓度的增加倍数在2.3~15.1之间,而扬沙过程PM10浓度的增加倍数在0.8~5.6之间,两者相比可看出,沙尘暴过程对颗粒物污染的影响显著大于扬沙过程。     

2011年长春市一次持续浮尘天气成因分析

利用气象探测资料和环境监测数据,采用统计分析、环流演变分析、物理量诊断以及后向轨迹法分析了长春市浮尘发生气候特征和2011年5月12日长春市出现的一次持续时间较长、污染程度较重的浮尘天气过程。结果表明：长春地区浮尘天气整体上呈波动性减少趋势,3-5月是主要发生时期;本次浮尘天气过程沙源来自蒙古国中部和内蒙古中东部,并随高空急流的输送影响东北地区,本地沙源没有补充;高空急流明显、地面风速较小、温度露点差较大、内蒙古东部辽宁省北部存在弱风区、整层大气稳定是该区域未出现沙尘暴而出现浮尘的主要原因。     

站点选择对城市热岛效应的影响分析

根据城郊站间距离等对辽宁56个气象站进行筛选,采用城郊温差法对选站和未选站时郊区站点数量有变化的大连、丹东、锦州和铁岭4个城市的月和年热岛特征进行分析。结果表明：对于年热岛特征而言,1980-2011年,大连、丹东、锦州和铁岭4个城市选站和未选站时热岛强度大小明显不同,但其变化趋势基本一致。4城市相比,选站和未选站时后均表现为铁岭年热岛强度最大,多年平均值分别为1.53 ℃和1.85 ℃,其变化范围分别为1.17-1.80 ℃和1.55-2.15 ℃,变化幅度分别为0.63 ℃和0.60 ℃。1980-2011年,铁岭热岛强度等级发生变化的年份最多,占25 %。总体来讲,选站对年热岛特征影响不是很大。对于月热岛特征而言,大连选站和未选站时热岛强度变化较大,但其他3个城市选站选站和未选站时变化不大,尤其是锦州选站和未选站时变化基本一致。4城市均有冬半年热岛效应明显,夏半年热岛效应不明显的特征。1980-2011年,各月平均热岛强度等级在选站和未选站时变化均较大,最大为丹东10月和11月,等级变化的年份占90.6 %,总体而言,选站对月热岛强度特征影响较大。     

近50年来乌兰乌苏多种天气事件变化特征研究

利用乌兰乌苏镇1964～2012年的气象资料,选取逐年平均气温、极端最高气温、极端最低气温、大风、雷暴、沙尘暴、沙尘天气及大雾、轻雾天气出现的天数作为分析对象,运用3年移动平均法、回归分析法、非参数检验方法的Mann-Kendall趋势检验和突变检验法以及小波分析法,进行了多种天气事件的年纪变化趋势分析.结果表明：（1）大雾天气的发生日数呈增加趋势,沙尘天气、沙尘暴天气、轻雾天气、大风天气和雷暴天气的发生日数都呈减少趋势,其中大风天气发生日数减少趋势最为明显.（2）平均气温、年极端最高气温、年极端最低气温、大雾天气、轻雾天气、沙尘暴天气、雷暴天气和沙尘天气在研究时段都出现了突变,且平均气温、轻雾天气、沙尘天气和雷暴天气在突变之后不久都达到了极显著的上升或者下降变化趋势.（3）平均气温、年极端最低气温、年极端最高气温、大雾天气、雷暴天气和大风天气有明显的周期性,但是不同的气象要素周期性长短是不同的,沙尘、沙尘暴和轻雾天气则没有明显的周期性.     

2010年辽宁一次沙尘天气过程的气象因素及污染特征

利用常规气象观测资料以及环保监测数据,对2010年4月8日辽宁沙尘天气过程的高低空天气形势和主要气象要素进行探讨,并对沈阳地区的空气污染状况进行分析。结果表明：沙尘天气过程主要是受贝加尔湖地区东移冷空气和蒙古低压的共同影响,强大的蒙古气旋造成地面强变压导致地面风速加大,是形成沙尘天气的动力因子;沙尘天气来临前后,风速、能见度和湿度等发生急剧变化;在沙尘天气影响下,沈阳地区的PM10浓度迅速上升,而大风等有利的扩散条件,造成黑碳、气态污染物SO2和NO2浓度出现不同程度的下降。     

浙江省年平均气温百年序列的构建

长时间气温序列是气候变化研究的基础,早期气温观测台站的缺乏在某种程度上限制了区域性气温长序列的建立。将局部台站的气温观测值向代表全区水平的气温观测值转化,亦是一种有效利用早期少数气温站点构建区域性气温长序列的重要途径。基于浙江省气温观测台站资料的统计分析,提出了局部台站观测值全局修正（GAoSV）的气温长序列建立方式,并利用该方式构建了浙江省年平均气温百年序列。研究结果表明：省级区域内气温局部台站观测与全区台站观测,两者的气温年值变化具有高度的趋同相关性,所提出的GAoSV气温序列构建方式可在少数气温观测台站的情况下,有效保证全区气温序列的构建可信度,且随着观测台站数量增多,其构建可信度会进一步增大,该方式尤其适合早期气温观测台站稀缺（仅有1～2个）的省市级气温长序列的建立。以GAoSV方式建立的浙江省年平均气温百年序列显示,1905-2012年浙江省年平均气温总体在逐渐升高,增温速率约为0．11℃／10a,1980-2012年期间气温的上升趋势更为明显,增温速率约为0．51℃／10a。