声明

正《气候变化研究进展》2019年第3期有一篇文章——京津冀及周边"2+26"城市秋冬季大气重污染气象条件及其气候特征研究,其中第272页公式(1)的内容有误,现进行更正说明。     

2012—2014年常州市大气重污染日的气象条件分析

利用常州市环境监测中心的大气污染监测资料、常州市气象局的常规气象观测资料及NCEP/NCAR再分析资料等分析了2012—2014年常州市的大气污染情况,将大气重污染日的地面形势场进行了分型,并重点分析了污染程度极为严重的2013年1月的气象条件,得到以下结论：1)近3年常州市共计出现大气重污染日54天,冬季为重污染日数最多的季节,首要污染物主要是PM2.5。2)可将重污染日的地面形势场归纳为均压场型、高压底部型、高压后部型、变性高压型和低压型5种类型：均压场型扩散条件差,为大气重污染最常见的地面形势;高压底部型一般伴随有冷空气扩散,往往导致上游污染物的输送;高压后部型、变性高压型分别意味着冷高压移出和变性减弱致使污染物累积导致大气重污染发生;低压型一般易出现降水,若前期污染程度较重或降水较弱,往往导致污染维持。3)2013年1月大气污染极其严重,单月共计出现重污染日14天,降水量异常偏少是本月重污染频发的主要原因之一,高温高湿小风环境则有利于大气重污染的形成。4)秋冬季节多冷空气活动,本地往往经历均压场高压底部冷空气冷高压均压场的循环过程,冷空气“间歇期”为大气重污染高发时段,故地面形势场对大气重污染的预报预警有着较好的指示作用。     

1961-2017年京津冀地区寒潮活动特征

基于1961—2017年京津冀地区126个气象观测站逐日最低气温和降水资料,分析该区域寒潮发生频次时空变化特征,在此基础上通过定义的干湿判别指标分析区域性寒潮的干湿特征。结果表明:(1)京津冀地区单站寒潮年平均发生频次空间分布呈西北多东南少,86%的站点寒潮年发生频次呈减少趋势。(2)1961—2017年寒潮累计发生站次呈显著减少趋势(P<0.001),气候倾向率为-5.7站次·a^(-1),且在1983年发生突变。1961—1971年寒潮累计发生站次出现峰值,从1972年开始锐减,2007—2017年寒潮平均发生站次为历史最少。(3)1961—2017年区域性寒潮发生频次年际变化总体呈递减趋势,气候倾向率为-0.282次·(10 a)^(-1),1960年代冬季区域性寒潮发生频次最多,1970年代秋季和春季最多,2000年代冬季和春季为次高峰期,2011—2017年3个季节最少。区域性寒潮发生频次季节分布中以秋季出现最多、其次是冬季、春季最少;10月、11月寒潮最为活跃。(4)京津冀地区区域性寒潮过程干过程发生频次最多,2011—2017年区域性寒潮过程干湿特征趋向于干过程和湿过程两极化分布。     

2014年邯郸大气环境特征及气象条件影响因子分析

利用2013—2014年邯郸市环境监测站环保资料、邯郸气象站地面观测资料及邢台站探空资料,分析了邯郸大气环境特征及影响污染物扩散的气象条件,结果表明：空气重污染主要发生在秋冬季和初春季节;2014年影响污染物扩散的气象条件与2013年的大体相当,但2014年邯郸重污染日数减少,达标日数增加,污染物浓度较2013年的下降,重污染天气持续时间较2013年的明显减少,表明邯郸市实施的一系列减排措施效果明显。     

近五年周至空气污染气象条件分析

利用周至2012年1月1日—2017年9月30日气象观测资料及空气质量监测资料,分析了近五年周至地区污染特征及冬季重污染天气过程中气象条件的影响,结果表明:周至地区冬季空气污染情况最为严重,五年来重度污染等级以上(包括重度污染和严重污染)日数(简称重污染日)共计119d,重污染天气频发。该地区冬季重污染日气象条件:以静稳天气为主,风速较小,主导风向为偏西北风,这使得大量外来污染源在本地堆积;低于冬季平均值的气温使得大气逆温现象更易发生,大气层结稳定;高于平均值的相对湿度使得颗粒物吸湿增长加剧,重污染日前连续无有效降水使得空气中的污染物得不到有效冲刷,不利于污染物扩散,使得重污染天气进一步加重。     

1981—2018年中国东北地区秋冬季霾日变化及其与北极海冰的关系

利用中国东北地区1981—2018年166个地面气象观测站资料, 定义了中国东北地区秋冬季霾日指数, 分析了年际尺度上该地区霾日数与同期大气环流异常的内在关系。结果表明: 中国东北地区秋冬季霾日指数存在显著的年际变化特征, 欧亚—太平洋遥相关型(Eurasia-Pacific Teleconnection Pattern, EUP)负位相、东亚大槽偏弱等大气环流异常配置导致中国东北地区秋冬季霾的发生频次增加。巴伦支海与喀拉海北部海域是影响中国东北地区秋冬季霾日年际变化的海冰关键区, 该区域海冰面积与霾日数呈显著负相关, 北极海冰通过改变大气环流间接影响中国东北地区秋冬季霾日发生频次, 当北极海冰异常偏少时, 东亚冬季风偏弱, 近地面风速偏低, 环境湿度偏高, 中国东北地区受东北亚异常反气旋西侧的异常偏南风控制, 且受“EUP”负位相模态影响, 东亚大槽减弱, 有利于大气污染物和水汽向中国东北地区输送, 该地区秋冬季霾的发生频次增加。     

基于天津255m气象塔对近年天津近地面风和气温变化特征的研究

通过分析2010—2018年天津气象塔风、温度资料,对近年来天津城市边界层粗糙度、大气稳定度和逆温特征进行研究。结果表明:随着城市发展,气象塔周边各方向粗糙度和零平面位移明显增高,气象塔周边建筑物对80 m高度以下风场的影响较为明显。受湍流强度日变化影响,各季节中气象塔高层和低层风速日变化特征差异明显。通过温差-风速法计算大气稳定度发现稳定类层结多出现在秋冬季的夜间,稳定层结条件下逆温情况多发,其逆温强度、逆温层厚度和贴地逆温比例也明显高于不稳定和中性层结。天津城市热岛强度的时间分布表现出夜间强于白天,秋冬季强于春夏季的特征。城市热岛强度与大气稳定度时间分布具有一定相关性。     

2016年西安市气象条件对大气污染影响评价

利用2015—2016年西安市逐日空气质量资料和气象观测资料,统计评价了2016年气象条件较2015年对大气污染的影响情况。结果表明：2016年西安空气质量较2015年偏差,优良日数减少,各污染级别日数较2015年均有增加;全年降水日数、有效降水日数和年降水量都有所减少,降水对大气污染物的清除作用减弱;秋冬季平均风速较2015年同期明显偏小,比2016年全年平均风速也显著偏小,大气扩散能力减弱;秋冬季冷空气强度虽有所增加,但活动次数偏少,造成静稳天气增多,污染物累积效应持续增强;春夏季日照充足,太阳辐射增加,气温偏高、降水偏少,大气颗粒物减少,臭氧作为首要污染物第一次出现的日期相比2015年提前较多,污染日数也有所增加。臭氧已经成为除颗粒物之外的第二大污染源,春末至秋初期间,需要引起足够重视。     

河北中南部连续12 d重霾污染天气过程特征及影响因素分析

2013年12月14—25日,河北中南部地区发生了一次长达12 d的重霾污染天气过程。本文通过对同期气象条件、流场、污染物特征进行分析,探讨了这次过程的成因。此次污染过程与霾密切相关,具有持续时间长、范围广及强度大的特点;在静稳的大尺度气象条件和近地面大气层结下,污染物沿近地面风场的弱辐合区迅速积累,是重覆污染天气形成的关键;此次重霾污染天气过程中有两次弱冷空气活动,两次冷空气影响层次有所不同但影响时间均较短,不能彻底改变静稳大气层结,对污染物的扩散能力有限,重霾污染天气得以长时间持续。     

京津冀典型工业城市沙河市大气污染特征及来源分析

近些年京津冀地区秋、冬季大气重污染事件频发,工业生产与居民燃煤是大气灰霾污染的重要原因。河北省沙河市是京津冀地区以玻璃制造和加工为主的典型工业城市,本研究选取该城市为研究对象,主要利用2017年1月至12月国控站点的大气环境监测和气象数据,采用扩散模型、潜在源分析等手段,分析了沙河市主要污染物的时空分布特征和污染来源。主要结论有:（1）沙河市首要污染物具有明显季节特征,春季、夏季、秋冬季分别以PM₁₀、O₃、PM_2.5污染为主,季节贡献率分别为43.3%、72.3%、61.5%。（2）受城市大气边界层和排放的共同影响,PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂和CO浓度均有剧烈的季节—日变化特征。（3）冬季东北风时PM_2.5、NO₂、SO₂均展现出高浓度和高相关性特征,表明站点可能受东北方向玻璃企业排放影响。同时,站点可能也受城中村散煤燃烧影响。（4）沙河市冬季PM_2.5浓度为143 μg m-3。冬季的一次重污染中硫氧化率SOR、氮氧化率NOR的最高值分别达0.67、0.39,气态污染物的二次转化剧烈,高湿度利于二次粒子的生成。重污染中C(NO₃-)/C(SO₄2-)均值为1.89,推测沙河市NO₂主要来自大型运输车辆和企业的共同排放。（5）本地源是沙河市PM_2.5的主要潜在源区,周边几个重工业城市也有一定贡献。因此本研究建议沙河市PM_2.5的治理除需加强本地污染源的削减和控制外,区域联防联控也十分重要。     

京津冀地区一次雾霾过程的污染分布及来源分析

利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3. 5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3. 5)对2016年11月3-6日的一次京津冀污染过程展开了数值模拟,设计进行了包含人为排放源的实验,运用有效的模拟结果对过程进行分析。结果表明:大气稳定度指数能有效量化反映污染过程中的大气稳定状况,且K指数和TT指数相较其他两种指数的指示效果更为准确,是讨论雾霾发生发展原因的有力依据。本次污染高值中心有三个,分别为北京天津一带、河北东北部以及河北南部。PM_(2. 5)、PM_(10)以及SO_2污染物水平分布有明显日变化特征,CO和NO_2则变化不明显,污染从3日开始发展至6日结束,除NO_2外各项污染物都明显受到冷空气的影响,在6日浓度骤降。北京和天津地区的污染是主要来源于河北南部的工业和交通排放的外源型污染,而河北东北部和河北南部的污染则是主要受本地排放影响的内源型污染。污染物主要化学成分为CO,污染物颗粒PM_(2. 5)和PM_(10)量级相当且浓度差别不大,均对本次污染有较大贡献。     

2016年冬季安徽寿县地区两次重污染过程分析研究

利用2016年12月14日—2017年1月3日安徽寿县国家气候观象台大气边界层垂直探测资料、地面自动气象站资料、污染物浓度资料及天气图资料,对该地区两次重污染的积累和清除过程进行了分析,得到以下结论:1)两次重污染过程均起源于地面弱风(风速3 m/s)、高湿(相对湿度80%)等不利气象条件,导致污染物局地积累。再通过大风、降水、大雾过程等有利的扩散、沉降条件,对污染物进行清除。2)天气形势在重污染积累过程中起到了重要作用。主要特征表现为,高低空层结稳定,且低空处于湿区内部,多受暖舌控制或伴有暖平流。第一次重污染清除过程中,控制寿县地区的天气系统逐渐转变为低压,风向转为偏东风,并伴有降水天气。第二次污染物清除过程,则是大雾湿沉降和逆温层消除共同导致。3)重污染积累过程中边界层高度均偏低,最大高度也仅为500 m,对污染物垂直扩散范围有所限制,进而影响局地污染物浓度。重污染过程逆温现象多发,近地层逆温主要发生在夜间和清晨,逆温强度最强可达3℃/(100 m),污染物在逆温层低层和底部之下堆积。     

沈阳市一次持续性重污染天气过程特征分析

使用常规地面、探空资料以及风廓线雷达和环境监测站污染物资料,对2015年11月7—11日沈阳市一次持续性重污染天气过程进行分析,结果表明:(1)此次污染过程持续时间长,PM2.5浓度维持在500μg·m-3以上近21 h,期间峰值达到1 287.83μg·m-3,主要污染物为CO;(2)平稳的高空环流、弱气旋性环流及高湿条件为这次重污染天气的发生、发展和维持提供了有利的气象条件,0℃左右的温度长时间维持也为该次过程的一个主要特征;(3)重污染期间从地面到850 h Pa高度上水平风速均接近2 m·s-1,整层大气静稳,伴随着较好的湿度条件和多个逆温层结的存在,抑制了污染物的垂直输送;(4)卫星遥感监测显示吉林和黑龙江一带有大量火点存在,此时正值冬季秸秆燃烧,大气轨迹分析显示,污染期间偏北风为污染物的传输提供了有利的气象条件。     

1961—2018年内蒙古夏季极端高温特征及其与大气环流异常的关系

利用内蒙古71个气象观测站逐日平均气温、最高气温及ECMWF再分析数据,研究了1961—2018年夏季内蒙古极端高温的时空分布特征和极端高温时期高空大气环流异常特征。结果表明:从时间上看,近58年内蒙古夏季极端高温呈增长趋势,在1996年发生了转暖突变,极端高温与其出现日数为显著正相关。从空间上看,内蒙古极端最高气温分布,地区差异大,呈西高东低分布;极端高温的发生频次分布与气温相反,全区总体是东多西少。内蒙古夏季极端最高气温与其上空200 hPa高度场为显著正相关,当高空位势高度为正异常时,地面极易发生极端高温事件。     

江苏秋季霾的年代际变化特征及其影响因素分析

利用1961-2010年江苏地级市气象站资料分析了近50年江苏秋季霾的年代际变化特征,并从气候背景的影响方面探讨其形成变化的特点：少霾期,大气环流以及水汽输送特征都有利于污染物的输送和稀释;而在调整期,气象条件有所调整,但不显著;在显著上升期,气候背景场对霾的发生起到十分积极的作用。另外,1961-2010年大气净化次数显著减少。海温与霾的年代际变化存在密切关系,当霾日数不断上升时,印度洋到南海海域的海温升高,引起低层风场的辐合,并通过类似于Hadley环流形式使得东亚同经度的中纬度地区低层辐散,利于水汽通道转换,进而有利于霾天气的发生。     

塔里木盆地不同地域大气降尘TSP变化特征分析

为了解塔里木盆地不同地域大气降尘及TSP的污染特征和季节变化规律,在塔里木盆地布设了铁干里克、塔中、民丰、喀什4个采样站点,于2007-2010年期间利用集尘缸和大流量采样器分别对上述4个地区的大气降尘及TSP进行连续采样。通过对样品和数据的分析处理,揭示了塔里木盆地不同地域大气降尘及TSP基本特征及影响因素：（1）2007-2010年塔中大气降尘量和TSP浓度均为4个站点中最高,其次为民丰和喀什,铁干里克最少。区域气候差异是造成塔里木盆地降尘和TSP浓度空间分布差异的主要原因。（2）5-8月是塔中地区沙尘天气高发时节,7月沙尘暴天气处于峰值。3-8月是民丰、喀什和铁干里克大气降尘主要分布月份。春夏季节的塔里木盆地降尘污染明显高于秋冬季节。（3）每年3-9月都是4个站点TSP主要分布阶段,最高值出现月份略有差异。塔里木盆地周边TSP浓度季节变化大体一致,春夏季大于秋冬季,不同的地区季节分布略有差异。（4）春夏季沙尘天气是造成大气降尘和TSP质量浓度较高的主要因素。     

内蒙古极端低温事件发生的环流特征及预测概念模型

利用50a（1961-2010年）的日最低气温计算阈值,超过此阈值为极端低温事件。将内蒙古东、中、西部的极端最低气温事件进行四季划分统计．讨论分析这些地区的极端低温事件与大气环流、海洋因子的关系。分析研究表明：内蒙古极端低温事件主要发生在冬季（12月至次年2月）,集中在20世纪60年代初至80年代中期,80年代中期至90年代末基本上没有发生,90年代末以后又陆续发生,但强度、范围明显减小。极端低温事件与北半球极涡、北极涛动、北太平洋涛动、南方涛动、海气相互作用、副热带高压、两风带环流存在着大体一致的年代际震荡趋势,同时与冷空气南下的路径有关,而且相关关系显著。通过相关检验,建立内蒙古极端低温事件的预测概念模型．以此应J}=fj于实际的业务当中．减少极端事件发生引发的各方面损失。     

华北地区极端干旱事件的变化特征

利用华北地区1961—2015年72个测站的月降水资料,采用一元线性回归、M-K非参数检验、小波变换、分形理论等方法,研究了华北地区极端干旱事件的变化特征。结果表明,华北地区极端干旱事件频次呈波动递增趋势,递增率为0.21次/10a。1981—1993年极端干旱事件频次低于平均值;1994—2015年的高于平均值,处于极端干旱期。极端干旱事件频次距平值年代际变化差异较大:1961—1980年极端干旱发生频次距平值正负交替;1981—1993年的为负值;1994—2015年的为正值。华北地区极端干旱事件频次在2003年发生了突变性增加,极端干旱事件频次Hurst指数值为0.55,具有长相关性,未来10年内华北地区极端干旱频次呈递增的发展趋势。     

1961—2017年华北区域大气自净能力变化特征及其影响因素分析

基于华北区域80个国家地面气象观测站资料,采用大气自净能力指数(ASI)分析了1961—2017年华北区域大气自净能力的气候分布特征及长期变率;用MK和MT法及Morlet小波对ASI进行了突变检验和能量谱分析;结合ASI的REOF空间载荷场分布特征,将华北区域进行分区,并研究了气象要素与华北区域及各分区的可能联系;对于大气自净能力较低的Ⅳ区,选择近年污染相对严重的部分城市（石家庄、保定和唐山）,对比了ASI与污染气象条件及不同级别AQI天数占比情况。结果表明:年、季尺度的大气自净能力在京津冀和山西大部、内蒙古东北部等区域呈现出较低的气候值,在内蒙古中部等其他地区呈现出相对较高的气候值,大气自净能力在季节尺度上呈现出从春季到冬季逐渐下降的变化趋势;区域变暖背景下,冬季风环流减弱,天气过程频率和强度减弱,地面风速随之降低,导致ASI降低;研究区域的ASI与混合层高度、地表通风系数、良和轻度级别天数占比均呈现出同相月变化,而与静稳天气指数、重度和严重级别天数占比呈现出反相月变化规律。根据风速和气温对大气自净能力的影响规律,推测未来大气自净能力很可能进一步降低,因此建议地方政府进行适当的大气污染减排和区域产业升级,有利于控制未来的空气污染形势。      

Trends of surface PM_(2.5) over Beijing–Tianjin–Hebei in 2013–2015 and their causes: emission controls vs. meteorological conditions

文章以2013年为基准年对京津冀地区2014–15年的PM_(2.5)浓度变化趋势作了分析,并结合区域空气质量模式NAQPMS研究了气象条件和大气控制措施对PM_(2.5)浓度变化的贡献。研究结果表明:京津冀地区2014–15年PM_(2.5)年平均浓度较2013年有明显下降,其中:南部城市(邢台、邯郸、石家庄和沧州)PM_(2.5)浓度下降由气象条件和排放源控制共同作用,排放源控制起主导作用;天津市和廊坊市2014年PM_(2.5)浓度下降有赖于排放源控制,气象条件总体不利于污染物扩散,2015年则由气象条件和排放源控制共同作用,以排放源控制为主导作用;受制于不利气象条件影响,北京市PM_(2.5)浓度下降幅度较其它污染城市更小(2014和2015年分别为4%和9%)。在采暖季和非采暖季的对比中,2015年采暖季期间,整个区域重污染下的PM_(2.5)浓度下降幅度显著大于其它时期,这表明当前该区域大气污染治理正朝精细化的方向发展。