西安地区混合层厚度变化特征及对大气污染的影响

利用2007—2011年西安泾河基准气候站逐日地面常规气象资料,采用统计方法,对比分析西安地区日最大混合层厚度的变化特征及对大气污染的影响,结果表明:西安年平均混合层厚度日变化在158~1 343m之间,呈现出夜间小,正午前后大的变化趋势;日最大混合层厚度总体呈逐年递增趋势,2011年有所减小,冬半年低夏半年高;年平均日最大混合层厚度与同期降水日呈反向变化,日最大混合层厚度与空气污染物质量浓度有明显的负相关关系。     

北京地区平均最大混合层厚度的时间变化特征

大气混合层厚度是大气环境质量影响预测中所需的重要参数。应用Holzworth干绝热法计算最大混合层厚度的基本原理,采用王式功等提出的逐步逼近法计算了北京观象台站1970—2007年的最大混合层厚度,分析了最大混合层厚度38年的变化和月平均值的年变化特征,同时应用2004—2007年同期的北京地区空气质量等级与同期大气混合层厚度逐月分布频率进行比较。结果表明,北京观象台的平均最大混合层厚度自1970—1998年有逐年减小趋势,1998年达到最小值,而从1998—2007年有逐年增加趋势,年平均最大混合层厚度与年降水日数有较为明显的负相关关系。最大混合层厚度的年变化表现出冬季低和夏季高的特征,且在夏季的7月和8月出现一个相对的低谷。空气质量等级与同期大气混合层厚度逐月分布频率表明,较高的最大混合层厚度出现频率较大的月,空气质量等级为1级和2级出现的频率高,而较低的最大混合层厚度出现频率较大的月,其空气质量等级为3级和4级出现的频率高。     

重庆市多年大气混合层厚度变化特征及其对空气质量的影响分析

根据2000—2005年逐日4个时次的常规气象资料,采用国家标准GB/T 3840—91中规定的方法计算并分析了重庆主城区大气混合层厚度的频率分布、时间变化等基本特征;在此基础上,进一步以2005年为例分析了混合层厚度与空气污染指数的相关关系。结果表明:重庆市大气混合层厚度以0—800 m范围出现频率最高,多年平均值为428 m;混合层厚度的季节变化和日变化特征明显。与1980—1990年相比,2000—2005年期间年平均混合层厚度总体上有所增加。混合层厚度与空气污染指数的相关性分析显示,月平均混合层厚度和月平均API呈显著负相关(r=-0.72);分析表明,大气混合层厚度是影响城市空气质量的重要因素。     

兰州市区最大混合层厚度变化特征分析

根据Ｈｏｌｚｗｏｒｔｈ干热曲线法求最大混合层厚度的基本原理,提出了两种计算最大混合层厚度的方法－求解二元一次方程组法和逐步辐近法。利用此方法和兰州市气候站１９８８～１９９２年逐日的气象观测资料,计算并分析了兰州市城区最大混合层厚度的时间变化特等,其月平均值的年变化呈单周期型,即１２月最低（７１６ｍ）,５月份最高（２０７４ｍ）;旬平均值的年变化真挚基本上与月平均值的年变化一致只是在４月下旬和６月下旬     

邢台市大气稳定度和混合层厚度特征研究

基于1981—2010年邢台市逐日4个时次地面气象观测资料和2014年的同期逐日空气污染API值及气象观测数据,运用修正的Pasquill稳定度分类法和混合层厚度计算方法得出邢台市近30年大气稳定度和混合层厚度变化特征,结果表明:近30年邢台市大气不稳定类呈1.16%/10a增长,中性类呈-1.40%/10a下降,稳定类变化趋势不明显,月变化以中性类和稳定类为主,日变化受太阳辐射强度的影响明显。混合层厚度主要受风速影响,平均厚度460.09m,月变化呈"单峰型"分布。在02:00、08:00、14:00和20:00四个时次上混合层厚度都具有春季大于夏季大于冬季大于秋季的分布特点。经验证发现混合层厚度和不同稳定度等级的出现频率是影响空气质量的重要因子。     

宁波市大气混合层厚度变化特征及其与空气污染的关系

基于2001—2014年宁波市每日4个时次(02时、08时、14时、20时)的常规气象观测资料和同期宁波市环保局空气污染物(SO_2、NO_2、PM_(10))浓度的日监测数据,采用最小二乘曲线拟合法计算了2001—2014年宁波市大气混合层厚度,并分析了大气混合层厚度的时间变化特征及其与空气污染的关系。结果表明:2001—2014年宁波市年平均大气混合层厚度波动变化明显,大气混合层厚度极大值和极小值分别出现在2004年、2007年,分别为866.1 m和746.1 m。水平风速对宁波市大气混合层厚度的影响较大。春季和7月、8月宁波市大气混合层厚度较大,秋季和冬季大气混合层厚度较小,而6月大气混合层厚度最小。大气混合层厚度在中午达最大值,夜间达最小值,大气混合层位于500.0—1200.0 m高度的出现频率最高。随着大气混合层厚度增大,污染物浓度被稀释。夏季,大气混合层厚度对PM_(10)、SO_2和NO_2浓度的调节能力较强。由于输入性污染的影响,冬季PM_(10)与SO_2浓度的极大值明显高于夏季,同时大气混合层厚度的变化对PM_(10)和SO_2浓度的增减效应比夏季明显削弱,但对NO_2浓度的影响较小。另外,当大气混合层厚度位于500.0—1200.0 m高度时,在同一大气混合层厚度下,同一污染物浓度的变化范围较大。     

青岛混合层高度变化特征及与空气污染的关系

选取青岛2000—2015年逐日地面观测资料和环境监测中心站2011—2015年逐日主要大气污染物浓度资料,分析了青岛大气混合层高度和大气稳定度的变化特征,对青岛日最大混合层高度与空气污染物浓度进行相关分析。结果表明：近16a来,青岛大气混合层高度年际变化呈逐渐减小的趋势,日变化呈现单峰结构;大气稳定度以D类的出现频率最高,深秋到初冬大气较为稳定,4—8月A,B,C类稳定度较其他月份升高;清晨和傍晚大气以中性层结为主,中午弱不稳定发展,夜间稳定层结明显增强。空气污染物质量浓度与日最大混合层高度有明显的负相关关系,污染物质量浓度越大,日最大混合层高度越小;反之,污染物质量浓度越小,日最大混合层高度越大。     

成都大气混合层厚度的计算和分析

用国家标准ＧＢ／Ｔ１３２０１中规定的方法计算了成都１９８０￣１９９１年的大气混合层厚度，并用干绝热法和罗氏法计算了成都１９８８年的大气混合层厚度，结果表明：成都大气混合层厚度逐年变化不大，有明显的季节变化和日变化，大气稳定度是决定混合层厚度的主要因子。３种方法的对比表明：罗氏法比国家标准法更接近干绝热法的结果，因此在有常规地面观测资料的地方用罗氏法更准确些。     

乌鲁木齐市冬季混合层厚度及对大气污染影响的个例分析

利用国标法、罗氏法对乌鲁木齐市2008年1月11—13日的混合层厚度进行了计算,并用实测的混合层厚度验证了两种方法在乌鲁木齐的应用效果,最后分析了混合层厚度对大气污染的影响。结果表明:国标法、罗氏法计算的混合层厚度比实测的偏大,在用国标法与罗氏法求一个地区的混合层厚度时,进行大气稳定度分级及选用地面风速时要适当进行调整;观测期间乌鲁木齐市的平均混合层厚度在154 m左右,最大值在350 m左右;相对于地面风速,地面气温对混合层厚度的影响较为明显;混合层厚度对大气污染具有显著影响。     

龙门县近45年气温变化特征

利用龙门县气象观测站1964-2008年逐日的气温资料,分析了龙门县近45年来气温的变化特征,结果表明：龙门县年平均气温呈波动性上升趋势,增温倾向率为0.010℃／年,近10年平均与前35年平均相比上升了0.4℃,气候变暖贡献最大的是冬半年,夏半年增温不明显;年平均最高气温增温倾向率高于最低气温且气温的日变化呈增加趋势,这与我国许多地区不一致;高温天气更趋频繁,近10年平均与前35年平均相比高温13数平均增加了9.2d／年,低温天气有所减少。     

有霾和无霾时宁波市大气混合层高度的日变化特征

根据2007—2013年宁波市每日8次地面观测气象资料,运用罗氏法和统计分析法计算大气混合层高度,分析其在霾日和非霾日的不同日变化特征。结果表明宁波市霾日与非霾日混合层高度均呈白天高,夜晚低的日变化特征,夏季两者差值的日变化波动最明显,波峰时间比其他季节晚3 h。混合层高度日变化趋势与风速、气温、能见度趋于一致,霾等级越重,混合层高度越低。霾日与非霾日的气温差值除冬季呈正变温外,其他季节呈负变温,冬季14时差值最小,夜间加大,春夏季凌晨差值最小,14时最大,秋季波动不明显;风速差值除冬季夜间为正值外,其余季节为负值,秋冬季差值最小、夏季最大。大气处于不稳定状态时,混合层高度随着稳定度增加而逐渐处于稳定状态时,随着稳定度增加而降低,中性大气是宁波易致霾的大气层结。霾日与非霾日大气稳定度表现不一致,中午霾日中性大气占多数,非霾日则是不稳定大气;夜间霾日稳定—弱稳定大气和中性大气所占比例相当,非霾日稳定—弱稳定大气占多数。另外,PM_(2.5)浓度在霾日和非霾日均为白天低、夜间高的日变化特征,但霾日波动大,波峰时间晚于非霾日2 h,峰值浓度也高于非霾日2.7倍;早晨或下午到上半夜是霾日的PM_(2.5)浓度两个上升时段,上午为下降时段;非霾日的两个浓度缓升(降)时段分别出现凌晨和下午(上午和前半夜)。研究成果有助于预报员了解大气混合层高度及其对霾的可能影响,从而提高霾预报预警能力。     

混合层厚度、风速和稳定度对地面SO2浓度分布影响的数值试验

利用Euler平流扩散方程和K模式闭合方案的数值解,讨论了混合层厚度、风速和稳定度3因子对银川市冬季地面SO₂浓度分布的影响。结果表明,在极不稳定层结(A级)下混合层厚度增加250m时能使地面SO₂浓度减少40%～75%,而在稳定层结下混合层厚度增加200m时仅减少20%的浓度;而当混合层厚度和风速分别增加250m和3.8m·s^-1、层结由稳定(F)变为极端不稳定(A),并且当混合层最大厚度和最大风速分别限制在650m和4m·s^-1时,老城西部地面浓度减少了90%,稀释效应最显着。     

结合激光雷达和探空资料研究青藏高原地区混合层高度特征

利用那曲地区的微脉冲激光雷达探测资料,采用梯度法获取了那曲地区白天混合层高度随时间的演变信息及混合层特征参数,结果表明混合层在上午发展缓慢,中午以后发展迅速,14:00（北京时）前后达到稳定;强烈的对流热泡活动导致混合层高度起伏较大,参数化反演得到的卷夹层厚度达到0.4~0.5 km,卷夹比在0.2左右。利用探空资料结合日最大位温资料,采用气块法得到了高原地区7个站点的每日最大混合层高度数据集。通过对由激光雷达和探空资料得到的最大混合层高度结果进行对比,发现二者有很好的一致性（相关系数0.85,均值偏差0.11 km,均方根误差0.30 km,并通过0.05显著性水平的t检验）。最大混合层高度在7个站点均有明显的逐日变化特征。从年均值看,最大混合层高度与海拔高度之间没有明显相关关系。从季节均值看,格尔木与都兰站表现出明显的春高冬低的分布特征,而其它五个站点则表现为春高夏低,表明高原地区的盆地地形和山地地形对混合层高度有显著而不同的影响。通过定义热力稳定度和确定特征气压层高度,利用热力稳定度与最大混合层高度之间良好的线性关系,获取了一种简便地获取最大混合层高度的统计方法。     

银川市大气混合层高度变化特征及其与空气污染的关系

基于银川高空站2008～2017年的L波段秒级数据和地面观测数据,利用干绝热法计算银川2008～2017年逐时大气混合层高度,分析其变化特征,同时利用银川6种污染物的质量浓度和AQI指数,分析大气混合层高度与空气污染物的关系。结果表明:银川市的大气混合层高度（MLH）大部时间在600 m以下,占比为68%;银川MLH具有明显的单峰型日变化特征,07:00（北京时间,下同）最低,16:00最高;各月MLH值在282～936 m,4～6月MLH值最高,12月MLH值最低;季节变化方面,春季最高,夏季次之,冬季最低;年变化方面,2012年MLH平均值最高为621 m,2015年最低为566 m;银川市6种污染物除O₃外,其余5种污染物的质量浓度与MLH值都为负相关,O₃与MLH值的相关性最好;四季中,冬季污染物浓度与MLH值的相关性最好,夏季最差,秋季好于春季;银川MLH值与AQI指数呈负相关。     

上海市近15 a大气稳定度和混合层厚度的研究

利用了上海市1990~2004年逐日4个时次的气象资料,运用修正的Pasquill稳定度分类方法和国家标准GB/T13201-91规定的混合层厚度的计算方法计算得出了逐日四个时次的稳定度等级和混合层的厚度,分析了各类稳定度频率和混合层厚度的逐年、逐月和不同时次的变化规律。结果表明:云量对该地区大气稳定度的影响较大;风速对该地区混合层厚度影响较大。     

天津重污染天气混合层厚度阈值及应用研究

在对比云高仪反演数据和中尺度模式不同边界层方案模拟数据的基础上,构建天津地区混合层厚度数据集,并收集2009—2015年天津地区PM_(2.5)质量浓度和能见度资料,开展天津地区重污染天气混合层厚度阈值和相关规律研究。结果表明:2000—2015年期间天津地区混合层厚度呈现波动性逐年增加趋势,与255m气象塔观测近年天津地区逆温层底升高以及夜间边界层高度增加有较强的一致性。统计显示PM_(2.5)日均质量浓度和混合层厚度呈现指数关系,混合层厚度越低PM_(2.5)质量浓度越高,其阈值天津地区可以以200、400、600和800 m作为界限判断大气污染垂直扩散能力,当日均混合层厚度200m时,天津地区重污染天气出现概率52%,中度以上霾出现概率46%,需要特别关注。PM_(2.5)日均质量浓度和混合层厚度的负相关并不适用于所有过程,对于输送型过程由于大气污染的输送一般由高空影响地面,在污染的起始阶段,混合层厚度的增加,反而有利于上层大气污染物向下的传输,使得近地面PM_(2.5)质量浓度升高,在运用混合层厚度阈值指标时需要特别考虑。     

基于格点资料的四川大气混合层高度特征及与空气质量的关系

基于2018年1月~2020年12月中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS）资料，利用罗氏法计算四川省大气混合层高度，分析其时空分布特征，并结合大气环境空气质量监测数据，讨论大气混合层高度变化与空气质量的关系。结果表明:四川省大气混合层高度呈西高东低分布特征。盆地与攀西地区、川西高原大气混合层高度季节变化有显著性差异，盆地春季最高，秋季最低；川西高原和攀西地区秋季最高，夏季最低。四川省各地区大气混合层高度月、日变化趋势基本一致。四川省大气混合层高度与O₃质量浓度呈显著正相关关系，与PM_2.5质量浓度呈显著负相关关系。      

浙江省大气混合层高度变化特征分析

利用2000—2013年浙江4个站点(杭州、舟山、衢州和大陈)每日8个时次的气象数据,采用罗氏法计算分析了混合层高度总体变化特征。结果表明,浙江大气混合层总体呈现北部低、南部高,海岛最高的空间分布特征,舟山最低954m,其次杭州1073m、衢州1181m,大陈最高1631m,具有混合层高度越低,起伏变化越小的特征。混合层高度具有较明显时间特征,杭州、舟山、衢州表现为双峰双谷型,即春季(3—4月)和夏季(7—8月)较高、初夏(6月)和秋冬季(11月至次年2月)较低,大陈为单峰单谷型,即秋冬季较高(12月至次年1月)、春末夏初(5月)较低的季节(月)特征,以及白天高、夜间低的日变化特征。2002年杭州混合层高度明显上升的主要与风速加大、1月和6月日照雨日减少、以及9月雨日偏少和2月日照时数偏多密切相关。风速和大气稳定度是影响混合层高度主要因子,风速3m/s以上时,大气即呈不稳定状态,有利混合层高度抬升。大风速决定大陈最高混合层高度,舟山气温较衢州明显偏低导致其混合层高度偏低,杭州混合层高度高于舟山得益于较高的气温。混合层高度越低,雨日、雨量越明显,(轻)雾越多、能见度越低,反之亦然,另外,轻雾、霾共存频率最高的杭州,混合层高度降低除利于出现雾外,更需警惕中度霾以上天气。研究结果对于认知浙江大气质量评估、污染物扩散能力分布现状具有参考价值,为区域内污染源合理分布提供科学依据。     

海洋混合层厚度对热带气旋结构和强度变化影响的数值试验

利用高分辨率大气模式WRF（Weather Research Forecast）耦合了简单的海洋混合层模式,设计了不同海洋初始混合层厚度条件下的数值试验,研究了不同混合层厚度对热带气旋（TC）结构和强度的影响。结果表明,当TC经过海洋混合层厚度较浅海域时,TC对应的海洋底层的冷水更易上翻,最冷中心区出现在TC大风中心右...     

近51年西安地温变化特征

利用1961—2011年西安0~40cm浅层逐月平均地温、地面最高、最低温度和1981—2011年深层80cm、160cm和320cm逐月平均地温观测资料,采用气候倾向率、滑动t检验、功率谱等气候统计方法,研究了西安平均地温的变化趋势、变化周期、气候突变和异常年份等。结果表明:在全球气候变暖背景下,西安各层年、季平均地温除夏季各浅层呈降温趋势外其余均为升温趋势,升幅为0.11~0.56℃/10a,0~20cm各层及160cm平均地温升温率为春季最大,40cm、320cm为冬季最大,80cm为秋季最大,各层均为夏季最小。地面最高年平均温度呈略下降趋势,最低呈明显升高趋势。浅层0~40cm年平均地温存在显著的2.3年、3.6~4.6年的变化周期以及32年的长周期震荡。年平均地温在1993年或1994年发生了突变;浅层春季平均地温在20世纪90年代中后期发生了突变,夏季在20世纪70年代末或20世纪90年代中期发生了两次突变,秋冬季基本未出现突变;深层各季在20世纪90年代中期发生了突变。年平均地温除160cm未出现异常年份外,80cm在1993年出现异常偏低年,其余各层在21世纪00年代初中期出现异常偏高年;春季多偏高年份,夏季多偏低年份,冬季异常年份最多。地温和气温变化的相关性达到0.82以上,说明气温的变化是影响地温变化的主要因素。