基于逐时数据的南疆沙尘天气精细化特征研究

利用2006—2019年南疆地区55个国家站的逐日观测和自动站小时数据资料,研究沙尘发生的精细化特征及沙尘暴起沙风速指标阈值。结果表明：南疆沙尘中心位于塔里木盆地中部至其南缘的民丰和且末一线,表现为中部多,东部西部少的分布特点,浮尘和沙尘暴的中心在民丰,而扬沙中心在塔中站;沙尘天气季节差异明显,秋、冬季沙尘最少,以浮尘为主,春、夏季是沙尘天气的高发季节,浮尘日与扬沙日数接近,约为沙尘暴的2倍,沙尘暴、扬沙的季节差异比浮尘天气更为明显;沙尘日变化呈白天多于夜间,下午多于上午的分布特点,18—20时是南疆地区出现沙尘暴、扬沙天气的高频时段;扬沙和沙尘暴的平均持续时间短,一般不超过3 h,巴州东南部平均持续时间最长;南疆不同地区沙尘天气发生的最小风速差异较大,存在区域性规律,而极大风速分布呈东部大于西部,北部大于南部,塔里木盆地中部和南部最小,春季的极大风速平均值大于夏季,差值较小的地区在和田地区,春季的极大风速离散度也较夏季大,各站极大风速的最小值范围在1.6—9.8 m·s^-1之间。     

乌鲁木齐市不同天气条件下TSP水溶性离子特征分析

利用2009年乌鲁木齐4个大气总悬浮颗粒物（TSP）观测站点样品,采用离子色谱仪测定了不同天气条件下TSP中水溶性离子成分,分析了水溶性离子变化特征及影响因素,结果表明：不同天气条件对乌鲁木齐市TSP中的NH4 、Ca2 、NO3-和SO42-浓度具有明显的影响。降水对离子有清除作用,使其在TSP中浓度减小。大风及沙尘天气使TSP中Ca2 浓度大幅增加,其它离子增加幅度很小。连续污染日,各离子在大气中累积至较高浓度,是同期晴天条件下的2-7倍。气象因素对采暖期TSP离子浓度变化影响较大。非采暖期乌鲁木齐市TSP离子浓度主要受到自然因素引起的土壤尘和建筑尘的影响。     

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。     

南疆大风气候特征分析及其对沙尘天气的影响

利用1961-2015年南疆23个地面气象站大风和沙尘暴资料,采用大风集中度和大风集中期的方法,讨论了年内大风频数的时空分布特征及其对沙尘天气的影响。结果表明：（1）沙尘天气频数和大风天气频数有着良好的正相关关系;南疆沙尘天气年际变化趋势与大风天气基本一致,1979年后发生突变性减少,2000年以后趋于平稳。（2）南疆地区年内大风季节长短较为固定（4-8月）,月内大风次数均在20次以上,年内大风天气出现最多的时段主要是5月中下旬到6月初期间,且有提前出现的趋势。（3）盆地北部是大风频发区,大风次数年际变化较为剧烈;盆地南部是大风少发区,大风次数年际变化幅度不大。其中盆地北部等地区（喀什、巴州北部）年内大风天气发生情况较为集中,大风季节较短,爆发期在5月下旬以后;盆地南部等地区（和田、克州等地区）年内大风天气发生情况较为分散,大风季节较长,爆发期主要在5月中旬以前。     

潮州沿海大气气溶胶无机离子浓度分布与气象要素的相关分析

根据2004年广东潮州沿海地区的气溶胶浓度观测资料,分析潮州沿海大气气溶胶无机离子浓度分布特征及气象要素对其的影响。结果表明:离子浓度季节性差异明显,总离子浓度呈现春夏季低、秋冬季高的特征,系由当地不同季节降雨量和风向分布不同造成的;气溶胶无机成分与海水近似,表明海盐是当地气溶胶的重要来源之一,但Cl-与Na+不一致,表明可能存在除海盐颗粒以外的异地气溶胶长距离输送;总离子浓度随采样点高度增加而降低,随采样时海陆风变化而变化;阳离子浓度日际变化不明显,阴离子浓度易受天气条件影响。     

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。     

塔克拉玛干沙漠腹地风蚀起沙特征观测研究

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2009-2018年的地面观测资料,细致解析塔中地区的风蚀起沙特征,所得结论如下：(1) 临界起沙风速表现出明显的季节变化特征,夏季＞春季＞秋季＞冬季, 塔中地区的临界起沙风速介于4.47-4.92 m/s,日最大值出现09:00-10:00时。(2) 春夏季是沙尘的多发季节。春、夏季,沙尘水平通量的平均值分别为2638.9 kg/m和3298.9 kg/m,起沙持续时间的平均值分别为291.5 h和336.7 h。(3) 风蚀起沙事件更容易发生在白天, 沙尘水平通的最大值出现在10:00-11:00,起沙持续时间的最大值出现在10:00-13:00。(4)风蚀起沙事件在春季主要集中在偏东方向,在夏季主要集中在偏北方向上。     

2010—2012年我国西北地区沙尘个例气溶胶特征分析

利用2010—2012年间中国西北地区敦煌、民勤和塔中3个站点的CE-318太阳光度计观测资料,反演获得了气溶胶440 nm波段的大气气溶胶光学厚度（AOD）及440—870 nm波长指数（Alpha）,同时结合Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)卫星L1B产品及环境颗粒物监测仪Tapered Element Oscillating Microbalance(TEOM)观测的PM10数据,挑选出2010—2012年间沙尘天气特征明显的6个日期,并对这6天的气溶胶光学特性、PM10浓度变化特征及沙尘气溶胶来源进行了分析。研究结果表明：MODIS卫星图有明显沙尘天气过境时,当天的AOD值较高,Alpha值则较低,且AOD和Alpha表现出相反的变化趋势。这表明在这3个站点沙尘气溶胶占主导,PM10浓度变化与AOD变化趋势有较好的正相关性。Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory（HYSPLIT）后向轨迹分析表明,气团大多起源于塔克拉玛干沙漠或干旱、半干旱区。     

瓦里关山大气甲烷本底浓度变化特征的分析

用气相色谱法在瓦里关全球基准站进行了大气甲烷（CH4）的连续测量,结合NOAA/CMDL气瓶采样CH4浓度资料的分析结果,给出了我国内陆高原大气CH4本底浓度的变化特征。分析结果表明:瓦里关山大气CH4浓度在1780×10-9～1840×10-9范围内波动,浓度值的变化范围符合中高纬度地区CH4浓度分布;CH4浓度有明显的日变化,夏季的变化趋势及振幅与冬春季有所不同;季节变化幅度不大,与全球大气CH4浓度本底值季节变化的特征及变化幅度的地理分布不太一致;有明显的年际变化,CH4年平均浓度表现为逐年升高,年     

2006年中国地区大气气溶胶浓度分布特征的模拟研究

结合2006年最新的气溶胶排放源资料,以NCEP/NCAR再分析资料为气象场,驱动大气化学传输模式MATCH（Model of Atmospheric Transport and Chemistry）,模拟了2006年中国地区硫酸盐、黑碳和沙尘气溶胶的质量浓度分布及其季节变化。模拟的气溶胶光学厚度（AOD）结果与CSHNET观测网数据比较分析后发现,基于21个观测站的61组月平均数据与相应模拟结果的相关系数为0.63。模拟结果表明：2006年中国地区硫酸盐气溶胶高值区主要分布在中国的四川盆地、华北及长江流域等工业较发达地区,而且具有明显的季节变化,四川盆地及长江以南地区,硫酸盐气溶胶1月份浓度高于7月份,长江以北的大部分地区,7月份浓度高于1月份;黑碳气溶胶主要分布在黄河、长江中下游地区及华南等地区,1月份浓度高于7月份;沙尘气溶胶主要分布在内蒙古中部沙漠地区,4月份浓度最高,7月份次之,其他月份较少。     

2012年库尔勒市PM10质量浓度的变化特征分析

利用南疆最大的城市库尔勒市2011年11月15日-2012年11月30日连续自动可吸入颗粒物（PM10）浓度观测数据,分析了PM10的污染状况和质量浓度变化特征。结果表明：（1）由于气象条件与人类活动的影响,PM10浓度日变化为明显的双峰型。（2）PM。。质量浓度存在明显的周内变化,周一出现最大值274．8μg·m^-3,周三出现最小值196．7μg·m^-3。（3）PM10最高月浓度出现在4月,浓度为562．1μg·m^-3;7月达到最低浓度107．4μg·m^-3;11月达到次大值219．9μg·m^-3。（4）春季PM,。浓度较高,夏季较低,总体特征为：春季〉秋季〉冬季〉夏季,四季的平均浓度均超过国家二级标准。（5）降雪过程对PM10具有明显的清除作用,沙尘天气有使PM10质量浓度迅速增加的作用。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴发生条件分析

利用塔中气象站1997—2002年的气象资料, 从沙尘源丰富程度、风动力条件和空气稳定度等方面分析了塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴的成因。结果表明:在塔克拉玛干沙漠腹地, 沙尘源极为丰富, 为沙尘暴发生提供了必要条件, 降水基本不能改变沙面的湿润状况, 沙尘源丰富度不是沙尘暴发生的限制因子; 风动力是沙尘暴发生的重要条件, 而月平均风速和大风日数是风动力的重要定量表征指标; 空气稳定性也是沙尘暴发生的重要条件, 温度和天气过程是其重要标志, 沙尘暴发生与温度呈正相关, 沙尘暴多发生在夏季和午后; 降水是沙漠腹地天气过程的重要指标, 月降水日数和降水总量与沙尘暴日数呈正相关; 20世纪90年代以来沙尘暴逐年减少, 这种变化趋势可能与全球气候变化有关。     

天气形势对南昌市空气质量影响的初步分析

利用2007--2010年南昌市空气污染监测资料以及气象观测资料,分析了空气质量与天气形势的关系,以及造成南昌市空气污染的主要天气形势特征。结果表明：（1）南昌市空气污染具有明显的季节性变化特征,冬季污染日出现频次最高,其次是春、秋两季,夏季由于雨水的冲刷稀释作用、热对流作用,极少出现空气污染日。（2）影响南昌市空气质量的地面形势主要分为低压类（倒槽、锋前）和高压类（高压底部、高压后部、弱高压）,而高空系统主要为槽后西北气流以及西南气流的影响。（3）当出现空气污染时,地面至1000hPa近地层逆温非常明显,地面风速弱,基本在3m／s以下,且以偏东风出现频次最高。（4）污染物浓度与霾天气密切相关,霾日的空气质量较差。     

通辽市可吸入颗粒物质量浓度变化监测分析

文章基于通辽市2011年6月至2013年5月可吸入颗粒物质量浓度(PM10)资料数据,统计结果表明:(1)PM10年均质量浓度为85.92μg·m-3,未达到国家环境空气质量二级标准;(2)PM10季均质量浓度特征是春季冬季秋季夏季,PM10月平均质量浓度与季节分布基本一致;(3)PM10质量浓度在一周中呈现出单峰变化的特点,不同季节PM10质量浓度周变化不同;(4)PM10质量浓度日变化呈现双峰型分布。PM10浓度峰值从夏季到冬季逐渐推迟,这主要与日出日落时间和其他气象条件,以及上下班交通高峰相关;春季峰值还与沙尘天气发生时间有关。     

Annual distributions and variations of dust weather occurrence over the Tarim Basin,China

The annual distribution and variations in dust weather occurrence (DWO) have been analyzed using monthly DWO data from 26 stations over the Tarim Basin during the period of 1961 to 2010. The results show that the DWO presents a significant decreasing trend for different parts of the Tarim Basin in recent decades. The monthly DWO has two peaks in the east and west. In the first half of the year, the peak is in April, but in the second half of the year, the peak is in September. According to the concentration period and concentration degree (CD) of DWO, we can find that the maximum DWO occurs in April in the eastern, western, and northern parts of the basin, but it occurs in May in the southern part. The dust weather season is shorter for the northern and eastern parts of the basin than those of the remaining parts. On average, the dust weather season initiates in April in the northeast and in May for the rest of the region. As an indicator for the length of dust weather season, the CD is significantly related to DWO, with a correlation coefficient of ?0.51, revealing an interesting feature of regional climate change with declining DWO and declining dust weather season over the Tarim Basin. The correlation analysis exhibits that all the Arctic Oscillation, Antarctic Oscillation, and North Atlantic Oscillation have a negative relation with the DWO but a positive relation with the length of dust weather season.     

基于遥感数据的内蒙古草原灌丛物候变化研究

植被物候研究是全球气候变化研究的重要内容,但国际上有关干旱半干旱区灌丛物候变化的研究还很缺乏。为了探讨气候变化对内蒙古草原灌丛物候的影响,利用2000~2011年的MODIS EVI时间序列影像,采用动态阈值法得到6种灌丛12 a物候年际变化情况,结合样点附近气象站的气温和降水数据,分析了灌丛物候与气候变化的动态关系。结果表明：（1）内蒙古中西部草原灌丛返青期、枯黄期都呈现提前的趋势,生长季长度缩短;（2）春季均温升高和前一年秋冬降水增加可以提前灌丛返青期,是影响返青期的主要因素;（3）秋季降水减少和夏秋均温上升都利于枯黄期提前,夏季降水的作用则因灌丛种类不同而略有差异;（4）夏秋均温上升缩短了生长季长度,夏秋降水量、春季均温则多与生长季长度呈正相关。     

兰州市区2002年春季3～4月近地层大气气溶胶的监测与分析

对兰州市区2002年春季3~4月近地层TSP连续观测资料进行分析,结果表明:(1)兰州市区TSP的质量浓度随着沙尘天气的发生而显著增加,沙尘天气越强,TSP的质量浓度越高,对兰州市区的空气污染越严重;(2)在不同天气情况下,兰州市区TSP与PM10的质量浓度有很好的对应关系,沙尘天气越强,其质量浓度都越高,但两者增减的比例各不相同;(3)在不同天气情况下,同级粒径粒子的质量浓度各不相同,但在同种天气情况下,各级粒径粒子质量浓度的分布规律却相同;(4)TSP样品色度的3个独立分量与空气质量有一定的对应关系,L*、a*、b*值越大,空气中沙尘含量越高,空气污染越严重,兰州市区在一般天气情况下L*、a*、b*值均较小,说明兰州市区空气污染主要以本地排放的黑色有机物为主。     

兰州春季沙尘过程PM10输送路径及其潜在源区

将2001-2008年分为沙尘天气相对多年和相对少年,计算兰州市春季逐日4个时次的4d气团后向轨迹。通过聚类分析得到春季到达兰州市区的主要气团轨迹组,结合可吸入颗粒物PM10日均质量浓度资料,通过计算潜在源贡献因子PSCF（potential source contribution function）和浓度权重轨迹CWT（concentration-weighted trajectory）,得到影响兰州市春季PMlo质量浓度的潜在源区以及不同源区对兰州市春季PM10质量浓度贡献的差异。结果表明,在沙尘天气相对多年,西路径和西北路径发生比例最高,分别占总轨迹的33％和19．4％,其中有50％以上为污染轨迹,是造成兰州市春季高质量浓度PM10污染的主要输送路径。沙尘天气相对少年的主要输送路径是西路径,其次是北路径,分别占23．6％和18％。影响兰州市春季大气PM10质量浓度的潜在源区分布在新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地、青海柴达木盆地、甘肃河西走廊、内蒙古中部和西部的沙漠戈壁地区。     

CAPPS3模式在福州市预报效果检验

对2009年7月至2010年6月区域空气质量数值预报模式CAPPS3在福州市的应用进行效果检验,分析各季节CAPPS3预报福州市3种污染物SO2、NO2和PM10的等级预报准确率、转折性天气预报准确率及与监测值的相关系数以及综合评分。结果表明：夏秋季节CAPPS3模式3种污染物等级预报准确率较高,冬季NO2和春季PM10的等级预报准确率较低,错误等级预报多数偏高;转折性天气预报准确率夏秋季最高,春季最低,模式对天气形势的变化反应不灵敏,特别是污染物浓度突变时,预报能力较差,当天气形势稳定时,预报效果较好;CAPPS3模式浓度预报值较监测值有偏大和滞后的缺点;相关系数及综合评分结果夏秋季最高,春季最低。CAPPS3总体预报效果较好,可提供有价值的指导预报,适合业务运行。