基于激光测风雷达的兰州冬季风场特征及其与大气污染的关系

利用激光测风雷达2017年12月1日至2018年2月28日在兰州城区获取的风场资料,分析了兰州冬季风场结构特征,并通过聚类分析得到了冬季影响兰州地区的天气形势,分析了不同天气形势下的风场特征,在此基础上分析了局地环流主导下的风场和污染物浓度日变化特征及两者之间的相关性。结果表明,兰州2017年冬季低空水平风速整体较小,平均风向以偏东风为主;风场日变化特征明显,午后至傍晚水平风速大于其他时刻,03:00(北京时,下同)-08:00 250～650m维持偏西风,650m以上偏南风增加,其余时刻各高度均以偏东风为主。兰州地区受弱高压控制时,局地环流占主导,城区污染严重。各高度污染系数最大值对应的风向存在差异,200 m以上污染系数迅速减小,增加污染物的排放高度至200 m以上可有效减少近地面污染物浓度。     

2020年西安一次持续重污染过程成因及输送特征分析

利用中国环境检测总站环境数据、西安气象自动站逐时实况数据和探空数据、NCEP 25°×25°再分析资料以及GDAS 1°×1°数据,对2020年1月21—26日西安一次持续性重污染天气过程进行了环流背景、气象要素及输送特征分析。结果表明：500 hPa中高纬地区纬向环流,850 hPa暖平流,地面弱气压场是大气污染前期的典型天气形势。重污染期间24 h变压与污染物质量浓度呈6 h超前正相关,2 m气温与污染物质量浓度呈现一定同期正相关;高湿条件下,污染物粒子的吸湿增长作用使污染程度加重;污染物积累阶段,地面弱的偏东风使上游污染物向西安地区输送,受关中向东喇叭口地形影响污染物易在近地面层聚集,后期较长时间的偏东风的增强使污染物得到迅速扩散。此次重污染过程的输入污染主要来自河北、山西与河南一带,自东向西向关中平原地区输送污染物颗粒。     

2015年11月京津冀持续重污染过程模拟研究

2015年11月,京津冀地区发生了覆盖面积较广、持续时间较长、强度较强的严重污染过程。本文利用WRF中尺度模拟结果,结合常规气象观测资料分析了在这次持续性严重污染过程中气象条件所起到的作用。结果表明,在此次严重污染过程中,混合层高度较10a平均下降了约50%,大大压缩了污染物的垂直扩散空间,另外较弱的低层风也不利于污染物的水平扩散;通风量持续偏低导致污染物大量堆积。在整个过程中,本地区主导风向为偏东风,其次为偏南风,且偏南风的频率为近10a来最高。三面环山的特殊地形以及偏东气流污染物输送带和西南输送带的形成使得大量外来污染物被输送到本地;近地面湿度较高使得能见度降低,污染物浓度快速上升,加剧了污染状况。      

新疆哈巴河县1961-2010年大风天气统计分析

对1961--2010年哈巴河县大风天气资料进行统计分析。结果表明：20世纪60-70年代哈巴河县为大风天气的多发年代,90年代中期后呈明显减少趋势,2003年之后年大风日数稳定在30d左右;春季大风最多,冬季次之,夏秋季最少;大风出现最多的月份是4-5月,11月一次年3月次之,其他月份较少;平原东部地区大风最多,西部次之,丘陵和山区基本无大风;夏秋季多偏西风,冬春季多偏东风,且偏西风风速大于偏东风风速,最大风速多为偏西风。     

对流层低层两类偏东风气流上物理量分布特征

利用T 213资料,选取2003-08-29和2005-08-15两个暴雨个例,就对流层低层两类偏东风气流上的物理量分布特征进行对比分析。回流形势下,对流层低层偏东风附近比湿、温度和能量均偏低,具有干冷特征,偏东风气流上物理量分布锋区明显,冷平流强;台风低压北侧偏东风附近温度高、湿度大,相应也是高能区,比湿、温度和能量呈均值分布,具有湿热特征。回流形势下偏东风附近的对流层低层层结稳定,台风低压北侧东风气流附近层结对流不稳定。对流层低层偏东风气流末端u分量等风速线密集,风速辐合明显。回流形势下偏东风对水汽有拦截作用,有利于能量锋区的形成和其左侧能量的聚集,台风低压北侧偏风是水汽输送的通道,对水汽的输送和能量的聚集均有重要作用。     

新疆哈巴河县1961-2010年大风天气统计分析

对1961-2010年哈巴河县大风天气资料进行统计分析。结果表明：20世纪60-70年代哈巴河县为大风天气的多发年代,90年代中期后呈明显下降趋势,2003年之后年大风日数稳定在30d左右;春季大风最多,冬季次之,夏秋季最少;大风出现月份最多的是4-5月,以上午机率最多,11月-次年3月次之,其他月份无明显差异;平原东部地区大风最多,西部次之,丘陵和山区基本无大风;夏秋季多偏西风,冬春季多偏东风,且偏西风风速大于偏东风风速,最大风速多为偏西风。     

常州地区霾的变化特征及影响因子分析

利用2001—2011年常州地区气象观测资料和大气污染物监测资料,对常州地区霾的变化特征及影响因素进行了分析。结果表明:常州地区年霾日数呈波动变化特征。常州地区11月至翌年1月霾出现较多,夏季霾出现最少;11时霾出现频次最多,14时次之,05时霾出现频次最少。霾发生时高空主要存在两种天气形势,地面存在3种天气形势。有降水出现时,如降水明显,不易出现霾;如降水较弱,可能出现霾,但出现几率较小。大气垂直方向的逆温对霾的出现有重要作用。常州地区霾出现时以2级以下偏东风为主,相对湿度多为41.0%—70.0%。大部分雾日(除雨雾外)基本上均出现霾,有雾霾的转换现象发生。2001—2011年常州地区污染物中CO、PM_(10)浓度与霾关系较密切(2012年常州环境监测中心开始PM_(2.5)的监测)。个例分析表明,秸秆焚烧在有利的风向下将污染物输送至下游地区,加上气团的下沉运动使污染物聚集是霾出现的主要原因。     

2013年1月持续性霾天气中影响污染程度的气象条件分析

利用南京本站气象观测记录、环保局监测数据以及NCEP/NCAR再分析资料,分析2013年1月持续性污染天气过程的大气环流背景,并结合南京地区探空资料、风廓线雷达资料以及激光雷达资料,分析这次持续性污染过程中空气质量属良好、轻度污染、中度污染、重度污染典型个例的大气垂直特征和边界层内气象条件的差异。得到如下结论:2013年1月份北方冷空气活动较弱,南京地区大气层结稳定,近地层风速小,污染物气象扩散条件差。加之近地层以弱偏东风为主,水汽较多,有利于污染物颗粒直径增大。大气垂直结构以及边界层内水平风速均对大气污染程度起到一定影响。AQI与逆温层高度存在显著负相关关系;大气污染时,1000 m以下出现逆温结构,且逆温层越低、越厚,污染程度越大;重度污染时,近地层出现贴地逆温层,厚度为700m左右。逆温层高度下降,PM₁₀颗粒物高浓度区高度也明显下降,近地层污染物浓度对垂直方向上污染物浓度正响应的高度降低。在空气质量良好时, 150~1500m存在风速大值区,且风无空,湍流作用明显,有利于污染物和周围的洁净空气相混合而得到稀释,加速污染物的垂直扩散进程。当中度污染日和典型重度污染日时,150~1500 m之间并不存在大风速区。此外, PM₁₀的300μg·m^-3高浓度垂直高度延伸至300 m附近时,近地层PM_2.5明显上升至100μg·m^-3以上,高浓度区数值越大,近地层PM_2.5越大。     

南海季风爆发早晚年大气环流的输送异常Ⅰ: 动力输送异常

利用NCEP逐日再分析资料,计算和分析了1949~2009年的南海季风爆发时间,并分析讨论了南海季风爆发偏早年和偏晚年大气环流的差异。结果表明:1)南海季风的爆发伴随着该地区降水的显著增加,且爆发时间在1958~1997年间呈偏早趋势。2)在南海季风爆发早年相对于晚年,中高层纬向风在青藏高原和西南太平洋西风异常偏强、孟加拉湾和南海有东风异常偏弱。3)在低层,孟加拉湾、南海和东海西风异常偏强、西南太平洋东风异常偏弱;而青藏高原北部塔里木盆地北风异常偏弱、中国中东部、南海和孟加拉湾南风异常偏弱、东海南风异常偏强。亚欧大陆、印度洋、南海和西南太平洋的大气环流异常与南海地区降水关系密切。      

江苏沿江一次重霾天气成因分析

综合应用美国极轨卫星NOAA-18遥感资料、地面自动站、人工站、风廓线雷达资料以及环境监测站污染物资料等多种资料,对2008年10月28日发生在江苏沿江地区的一次罕见霾天气进行了综合分析研究.结果表明:此次过程的根本原因是沿江地区农民大规模焚烧稻秆排放的烟尘,而近地层偏东风的平流输送和辐合是造成霾的主要原因,同时逆温层结、弱下沉运动、低边界层高度等因素的叠加也有重要作用;在特征上与一般性霾相比有一定的差异.     

基于卫星遥感和地面观测资料的汾渭平原一次空气污染过程分析

利用MODIS和CALIPSO卫星资料、地面空气质量监测资料和地面气象要素资料,分析了汾渭平原2018年11月26日—12月3日持续性的重空气污染过程的形成、特征及污染物的可能来源。结果表明:此次污染过程中汾渭平原以中度以上污染为主,首要污染物为PM2.5和PM10;11个代表城市在11月20日—12月7日期间AQI连续超过100的天数除吕梁外均达到或超过10 d,西安、咸阳和渭南污染持续天数和严重污染天数均最多;污染发生时,地面至3 km以内的AOD与总AOD柱的比值为81%,沙漠沙尘和污染沙尘气溶胶出现频率最高,分别为60.18%和25.72%;26日12时BT左右沙尘自西向东传输,受秦岭的阻挡作用,同时低层以偏东风或者静风为主,大气静稳,无明显冷空气活动和降水产生,静稳和高湿的天气持续以及偏东风的阻挡和传输使得该次过程以沙尘和霾混合为主。     

汉中市空气污染特征及其气象条件分析

利用2015年汉中市空气质量资料和同期的地面气象观测资料,统计分析了2015年汉中市空气质量与气象条件之间的关系。结果表明:2015年汉中市空气质量状况总体较好,以优良天气为主,达标率78%;空气质量指数和空气污染物SO2、NO2、PM10、PM2.5及CO质量浓度变化趋势基本一致,均表现为夏季最低,冬季最高,O3变化规律正好相反;降水能够有效清除空气污染物,净化空气,对于0~50mm的降水,降水量级越大,对空气污染物的清除作用越明显;汉中主导风向为偏东风和偏南风时,空气质量较差,为偏北风时,空气质量较好;风速对空气质量具有双重影响。     

塔城盆地偏东大风专家预报系统

根据塔城盆地出现的偏东风资料进行统计分析,利用天气动力学原理,分析特殊地形对其影响,筛选出与偏东风密切相关的因子,建立塔城盆地偏东风预报方程,为本地预报偏东风提供一种可靠的工具。     

台风影响上海时风速风向分布特征

用1971-2002年的气象资料,分析了不同路径台风影响上海时风速风向的分布特征。登陆台风影响时,上海南部地区风速最大,主导风向是偏东风;近海北上台风影响时,上海东部的风速最大,风向以东北偏北为主。城市的发展使台风影响上海时的风速明显减小。     

11月偏东风频率与冬春冷空气活动次数

11月是我县由雨季转入干季的过渡时期,此时风向的变化对后期(冬春)天气有一定的关系,因此,我们用11月偏东风(ESE—ENE)频率年际变化趋势(比前一年多还是少)作为预报因子,预报当年12月到次年4月冷空气活动次数(以日平均气温距平≤-5℃为一次冷空气活动),效果较好(见附表)。 从附表可以看出,当11月偏东风频率比前一年减少,则冬春冷空气次数少于5次;11月偏东风频率比前一年增多或相同,则冬春冷空气次数多于5次,机率为13/15。     

克州地区一次大暴雨天气过程分析

对2003年5月26日夜间到28日发生在克州地区的大到暴雨天气过程进行了诊断。分析了高空环流形势、地面冷空气、T213-700hPa湿度场和850hPa偏东风场、降水的物理条件,找出造成此次天气过程的主要原因。     

冀中南连续12天大雾天气的形成及维持机制

利用NCEP 1°×1°再分析资料、常规观测资料和加密观测资料,对2007年12月17-28日冀中南地区连续性大雾过程的天气背景和雾长时间维持的原因及热力、动力结构特征进行了分析。结果表明,大雾期间我国中高纬地区冷空气活动偏弱,500hPa受稳定的暖性宽广高压脊控制,为维持数日不散的大雾天气提供了有利的环流背景;850hPa及以下多以偏东风和偏南风为主,偏东风不仅使雾区近地层温度降低,而且还将海域水汽送至雾区;同时偏南风也为雾区源源不断地输送水汽,特别是东北风的维持有利于强浓雾的形成,这是大雾持久不消散的主要原因;低层弱辐合、正涡度区、弱水汽辐合和900hPa以上的暖脊有利于雾的稳定维持和发展;由于强冷空气的到来导致大雾消散,破坏了稳定的逆温层结。     

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。     

2003年淮河流域特大暴雨期间低纬环流分析

利用NCEP NCAR提供的OLR和气象要素场再分析资料 ,对 2 0 0 3年 6～ 7月淮河流域特大暴雨期间西南季风和东亚季风以及热带低纬地区环流的异常特征及其对梅雨暴雨的贡献进行了分析。结果表明 ,暴雨期间 ,长江流域附近地区维持准稳定的比常年明显偏强的南风带 ,北方冷空气亦比常年偏强 ;三次强降雨过程 ,低层均表现为稳定的强南风与阶段性增强的偏北气流的经向辐合。三次强降水过程中有两次 ,来自西北太平洋的东南气流的水汽输送占主导地位。异常环流分析表明 ,淮河流域强降雨时段 ,东南亚季风和南海季风异常偏弱 ;赤道西北太平洋地区东风气流比常年同期异常偏强。诊断分析认为 ,高原东部和南部地区对流活动比常年同期偏弱 ,80～1 1 5°E地区越赤道气流比常年异常偏弱 ,可能是西南季风异常偏弱原因。而偏强的WAKER环流可能是西北太平洋地区低纬地区东风异常偏强的原因。另外 ,印度尼西亚地区低层气流辐合异常偏强有利于副高的稳定和加强 ,进而使我国东南部地区长时间维持强异常偏强的东南气流 ,从而为淮河流域的持续暴雨提供了源源不断的来自南海和西北太平洋的暖湿气流     

影响武汉市空气污染的地面环流形势及其与污染物浓度的关系

利用Lamb-Jenkinson客观环流分型法,分析2004—2013年影响武汉地区的主要地面环流型及其特点,并探讨环流型与污染物浓度之间的关系。结果表明,影响武汉地区的主要地面环流型有反气旋型(A)、气旋型(C)、偏东风型(E)、高压系统控制的偏东风型(AE)、偏东北风型(NE)及东南风型(SE)。秋、冬季以A、AE、E型为主,春季A、C、E型出现频率最高,夏季则C、E型出现次数最多。空气污染日出现的主要地面环流型有A、AE、E、SE、C及NE型,影响各季节出现污染的主要环流型不同,其中C型主要出现在春、夏季,表现为被弱低压控制;而中度及以上污染日的地面环流型主要为A、SE、E及AE型,受高压系统或偏东风影响时,高浓度污染较易出现。环流型对各种污染物浓度的影响程度存在差异。