SO_2的云下清除

本文提出了SO_2云下清除的化学模式,除了考虑SO_2在雨滴中的溶解和电离作用之外,还考虑了雨滴中S(1V)与氧化剂H_2O_2之间的化学反应。由模式可分别求得空气中和雨滴中污染物浓度以及雨滴PH值的时空变化。     

硫化物的云下清除

采用硫化物清除的化学模式模拟计算ＳＯ２的云下清除过程,既考虑了ＳＯ２在雨滴中的溶解和电离作用,也考虑了Ｓ（Ⅳ）与氧化剂Ｈ２Ｏ２之间的化学反应。由模式分别给出了空气中ＳＯ２浓度的时空变化和雨滴中Ｓ（Ⅳ）浓度的时空变化。     

积云的清除作用与其酸化的数值模拟

一维时变参数化积云模式与污染物浓度连续方程相结合，根据积云内外SO2和HNO3浓度、云水S(VI)浓度、H2O2和O3的氧化速率以及地面雨水S(VI)浓度的时空变化，分别讨论核化清除、液相氧化、云下气溶胶清除、碱性气溶胶、云外污染物的夹卷以及SO2初始分布等因子的重要性。     

层状云酸化数值模拟

发展、设计了一个一维时变参数化微物理过程的暖性层状降水云化学模式,研究云雨酸化机制及 SO_2、HNO_3、和 H_2O_2的云内雨洗清除和云下冲刷清除。结果表明,SO_2被 H_2O_2的氧化是SO_2氧化的最主要途径;S(Ⅳ)→S(Ⅵ)转化率及氧化和清除的相对重要性随时间演变不断变化。模式结果在一定程度上与实测资料相符。     

中国地区硫酸盐气溶胶的分布特征

建立了一个三维欧拉型排放/输送/转化/沉降模式,其主要特点是采用独立的气相化学子模式计算各种不同条件下SO2的转化速率,建立转化率的数据库,直接为欧拉模式调用,并对液相化学和湿清除过程进行了参数化处理。这样使模式既考虑了大气化学过程的非线性,又具有较高的计算效率,能够方便地计算年（季）尺度的硫酸盐气溶胶SO2-4的浓度分布。利用中尺度气象模式MM4和欧拉输送模式模拟了中国地区硫酸盐气溶胶的时空分布,其结果可以方便地应用到考虑硫酸盐气溶胶气候效应的气候模式中去。     

北京奥运会前后静稳天气条件下SO2和NO2干沉降模拟

利用中国科学院大气物理研究所北京325m气象塔气象要素和污染物浓度观测资料,采用气体干沉降阻力模型,对奥运会前后北京行政区内SO2和NO2的干沉降影响因子、干沉降速率、干沉降通量进行数值模拟。结果表明:1)随着大气稳定度、太阳辐射强度和下垫面类型的改变,北京SO2和NO2的干沉降速率有明显变化,表面阻力是影响气体干沉降速率变化的主要因子。2)SO2和NO2在白天的干沉降速率及通量普遍大于夜晚。3)静稳天气条件下,奥运会前北京地区一天可清除24tSO2和55.2tNO2,奥运会期间一天可清除10.8tSO2和50.4tNO2,这说明北京及周边地区的减排措施对改善奥运会期间的空气质量效果显著。     

本溪复杂地形条件下三维多源SO2浓度场模拟

用差分方法求解三维大气平流扩散多源方程,模拟了本溪地区SO2浓度的时空分布。通过1999年1月19日的模拟结果与监测值对比表明:模拟结果比较准确地反映了SO2浓度的实际变化情况;由模拟计算可知,本溪地区SO2的污染很严重,且SO2浓度的时空分布有明显的日变化。10:00以前的浓度值比较大,10:00之后浓度值逐渐减小,到18:00左右浓度值又慢慢变大。     

积云对二氧化硫和硫酸盐气溶胶作用的研究

利用一个冰雹云模式与云化学模式耦合而成的二维积云化学模式,研究对流云的输送、微物理转化、云内化学过程、湿清除对SO2及硫酸盐气溶胶的作用。云化学模式的结果表明,由于SO2在向上输送的过程中可溶解于云水和雨水中,从而阻止了SO2向上部的转移,因此对气相SO2来说,云的输送是一个相当无效的过程,而液相清除起主要作用。硫酸盐气溶胶的收支分析表明,降水清除了1.67 mol的SO2-4,占气溶胶总量的64%,其中液态降水清除了0.72 mol,固态降水清除了0.95 mol,说明了冰相过程在硫沉降中的重要性。     

降水粒子空间取向对双线偏振雷达观测影响模拟研究

该文从降水粒子散射和衰减理论出发, 采用数值模拟方法, 分析了雷达波束通过均匀雨区时, 双发双收偏振模式与单发单收偏振模式下, 水平、垂直偏振波之间的耦合关系, 比较了两种收发模式下, 由于雨滴倾斜引起的水平反射率因子Z_H及其误差ΔZ_H, 差分反射率因子Z_DR及其误差ΔZ_DR, 差传播相移Υ_DP、差传播相移率K_DP及其在不同偏振模式下的差异ΔK_DP随距离的变化情况。结果表明:因实际大气中雨滴倾斜角较小, 雨滴倾斜引起的模式间Z_H, Z_DP的差别不大; 而受雨滴倾斜影响, 单发单收模式的K_DP要大于双发双收模式。该文还提出了Z_H, Z_DR真值的两种定义方式, 分别为考虑与未考虑雨滴倾斜对散射效果的影响。未考虑雨滴倾斜的真值代表了雨滴实际的微物理结构, 剔除了传播效应的影响, 更能精确反映雨滴的实际大小, 在定量估测降水等雷达资料的应用中具有更好的代表性, 因此以未考虑雨滴倾斜作为Z_H, Z_DR真值较为合理。     

C-FMCW雷达反演飑线大气垂直速度和雨滴谱

垂直指向探测的C波段调频连续波雷达具有高灵敏度和高时空分辨率等特点, 以2016年5月广东两次飑线降水为例, 结合同址K波段微雨雷达和地面激光雨滴谱仪, 探究C波段调频连续波雷达两种反演大气垂直速度(V_a)和雨滴谱的方法:粒子平均下落末速度(V_t)-反射率因子(Z_e)关系法(简称经验关系法)和小粒子示踪法(简称示踪法)。结果表明:经验关系法和示踪法反演的上升和下沉气流的时空分布基本一致;当地面雨强R≤1 mm·h-1, 经验关系法反演的雨滴谱与雨滴谱仪观测结果更接近;当110 mm·h-1时, 两种方法反演的中雨滴数浓度与雨滴谱仪观测结果接近, 但大雨滴数浓度较低;从各物理量时序变化看, 经验关系法反演结果更接近雨滴谱仪观测结果。     

RBF神经网络的汛期旱涝预报方法研究

分析广州2003年1～6月的SO2、NO2和PM10指数,发现(1)SO2、NO2和PM10具有非常好的同步变化关系,且以NO2和PM10的相关最大。(2)从月平均值来看,PM10是整个时段的主要污染物,SO2次之,NO2最小(1月除外);PM10和NO2呈现出逐月减小趋势,SO2变化平稳。主要讨论PM10指数的变化。(3)从月方差值来看,SO2、NO2和PM10的最大值均在1月,次大值在2月。(4)给出了几种地面气压型,结论显示主要清洁时段出现在锋区强风型,主要污染时段出现在脊内回流型。在脊内回流型下,若由前期的静风转吹东南(从东到南)风时,指数会增大。     

由雨滴谱型订正雷达测量降水的一种方法

人们在用雷达测雨的近半个世纪中,发现单参量雷达测量降水是有限制的。因为反射率因子Z和降水率R至少取决于雨滴谱分布的两个参量,即雨滴谱的谱宽和浓度。它们与不同类型降水物理过程(雨滴大小分选、破碎、蒸发、凝结和碰并)的巨大时空变化以及局地地形特点有密切关系。致使历来用指数分布: N(D)=N_0exp(-D) (1)拟合得到的Z-R经验关系测雨产生较大误差。最近,Ulbrich(1983),Atlas和Ulbrich(1984)对大量雨滴谱观测结果表明:用gamma谱分布比用指数谱分布表征雨滴谱分布要好,使雷达测量降水的精度可提高22％,并且指数谱只是gamma谱的一个特例(μ=0)。他们认为:gamma谱分布参数μ值取-2≤μ≤3可以代表所有降水谱分布的形状。     

广东地区一次飑线过程的地面雨滴谱特征分析

利用3台二维视频雨滴谱仪(2DVD)、广州S波段双偏振雷达以及C-FMCW雷达资料,分析广东地区2017年5月8日一次飑线过程不同降水部位的雨滴谱特征。根据雨强随时间变化,区分对流降水区,同时以对流降水区为分界线,将此次飑线过程划分为飑线前部、飑线中部和飑线后部。结果表明,飑线不同降水部位雨滴谱特征存在明显的差别。飑线前部,粒子谱分布变化剧烈,中小粒径的粒子居多,粒子数浓度较飑线中部偏低;飑线中部,粒子分布较分散,中等粒子比重较高,粒子数浓度最高,雨强的增加主要与雨滴数浓度有关;飑线后部,降水粒子分布较集中,且以高浓度中小粒子为主。另外,还研究了μ-Λ关系和Z-R关系。μ-Λ之间存在较好的二项式关系;不同降水部位Z-R关系差异较大,分别为Z=8.94R2.70、Z=526.98R1.22和Z=467.56R1.42。飑线不同部位雨滴谱演变特征存在一些明显差别,同时,同一部位不同空间位置也存在着一定的差异。      

气溶胶粒子的降水清除

讨论了雨滴在云下对气溶胶粒子的清除,考虑了气溶胶粒子和雨滴之间的碰并系数,雨滴谱以及气溶胶粒子谱对清除系数的影响。在０１＜ ｒ＜ １０ μｍ 范围内,利用不同的碰并系数表达式算得的降雨对该区间内气溶胶粒子的清除系数相差很大,但对总质量清除系数影响不大;雨滴谱的改变对总质量清除系数有很大影响;不同的气溶胶粒子谱对总质量清除也有一定影响。雨滴谱用Ｍａｒｓｈａｌｌ－ Ｐａｌｍ ｅｒ 分布;气溶胶粒子谱用Ｊｕｎｇｅ 分布ｎ（ｒ）＝ ａｒｂ 算得清除系数与雨强关系为Λ＝ ０５１Ｉ０７８,而气溶胶粒子谱改用三参数分布（ｒ）＝ ａｒｂｅ－ ｃｒ得到清除系数与雨强的关系为Λ＝ ０２５Ｉ０７７。     

南京市SO2污染浓度时空分布特征及统计预报方法的研究

本文根据南京市六个空气污染浓度监测站的2001年6月至2005年7月的SO2污染浓度监测资料分析南京市SO2污染浓度的时空分布变化特征,结果为6个站浓度值有明显的季节变化特征,且在冬季容易出现南北相反的分布特征。针对目前常用的回归预报方法在选取气象要素时没有考虑其互相之间的相关性的缺点,本文提出了一种建立在EOF展开基础上的首先使预报因子正交化,再与逐步回归方程结合并且资料逐日更新的变系数的新型统计预报模型,经过实际预报检验,预报准确率比较高,有很好的应用效果。     

周边地区对北京地面SO2影响的初步研究

采用Lagrangian传输、扩散、沉降模式计算了1994年9、10月份(非采暖期)、1995年1月和2000年1月(采暖期)北京地区SO2的变化规律,并分别计算了北京市不同类型的排放源以及周边地区污染源对平均地面SO2浓度的贡献.计算结果与实际观测资料对比表明,模式能够较好地模拟北京地区SO2的浓度量级和逐日变化趋势.北京地区地面SO2浓度受天气条件的影响较大.采暖期,北京当地排放源的影响相对较大;但在大气条件有利输送的背景下,来自周边地区污染排放源的影响不容忽视.     

强降水天气对南宁市气溶胶主要组分的影响程度

分别对比分析了晴天无云和台风影响出现强降水条件下南宁市气溶胶的变化特征。结果表明：大的降水和大的风速对南宁市气溶胶有较大的清除作用,风速的作用要大于降水的作用;在一定的风速条件下,降水对气溶胶的冲刷作用有限,当降水量达到一定程度之后,降水对气溶胶主要组分的清除作用不再明显;降水和风速对PM10的影响比SO2的明显;晴天条件下,PM10浓度占主要优势,强降水条件下SO2浓度占优势;强降水天气未能屏蔽交通活动对南宁市气溶胶的影响。     

东亚地区春季硫氧化物浓度分布及其收支研究

利用一个耦合的区域化学输送模式系统,模拟了2001年3~4月间东亚区域二氧化硫(SO2)和硫酸盐(SO42-)气溶胶浓度的时空分布,并分析了它们的来源、输送、转化和沉降过程在浓度形成中的作用。为了检验模拟结果的合理性,侧重分析了4月9~12日SO2的输送和转化过程。在这一期间,SO2浓度观测资料显示,日本的观测站Happo、Oki和Hedo周围及日本海部分海域先后经历了一次SO2浓度高值。模拟结果表明,日本东京附近的三宅岛火山喷发严重影响了日本列岛和周边海域SO2和SO42-气溶胶的分布,是引起观测站周围及日本海部分海域SO2浓度高值的主要原因。3月1日至4月31日间的硫收支分析显示,气相与液相化学过程在SO2的氧化过程中具有同等的重要性,模拟区域排放的硫氧化物中有约42%(其中约25%为SO2)被输送到模拟区域以外,约57%(约35%为湿沉降)沉积在模拟区域内。     

两种雨滴谱仪观测对比及对雷达降水估测精度影响研究北大核心CSCD

利用广东龙门、新丰和佛冈布设的二维视频雨滴谱仪(2D-video-disdrometer,2DVD)和HY-P1000激光雨滴谱仪观测资料,分析了相同地点和相同时间两类雨滴谱仪降水滴谱观测和降水反演精度的差异。根据收集的2018年和2019年的雨滴谱观测数据,拟合了双偏振雷达定量降水估测基本关系式,并应用于S波段双偏振雷达(CINRAD/SAD)定量降水估测(quantitive precipitation estimation,QPE)优化组合方案中。结果表明:较HY-P1000雨滴谱仪而言,2DVD可观测到更多的1 mm以下的小粒子降水,但观测到的大于3.5 mm的雨滴数明显少于HY-P1000雨滴谱仪;对比由2DVD和HY-P1000观测数据计算得到的双偏振参数与CINRAD-SAD 0.5°仰角观测得到的双偏振参数,发现参数间均存在一定的差别,其中差分反射率因子差别相对较大;此外,利用2DVD观测数据可整体提升双偏振雷达QPE精度,对中雨及以下量级精度提升尤为明显。     

强降水天气对南宁市气溶胶主要组分的影响程度

分别对比分析了晴天无云和台风影响出现强降水条件下南宁市气溶胶的变化特征。结果表明:大的降水和大的风速对南宁市气溶胶有较大的清除作用,风速的作用要大于降水的作用;在一定的风速条件下,降水对气溶胶的冲刷作用有限,当降水量达到一定程度之后,降水对气溶胶主要组分的清除作用不再明显;降水和风速对PM10的影响比SO2的明显;晴天条件下,PM10浓度占主要优势,强降水条件下SO2浓度占优势;强降水天气未能屏蔽交通活动对南宁市气溶胶的影响。