CAPPS模型在武汉市空气质量预报中的应用与检验

为了深入了解CAPPS模型对武汉市空气质量的预报效果,使用2004年10月7日至2005年5月31日逐日武汉市有关环境监测资料和CAPPS模型的预报结果,对CAPPS模型在武汉市空气质量预报中的效果进行了检验与分析。结果表明,CAPPS模型对武汉市空气质量的预报效果总体较好,预报精确度评分平均达81.99,其中PM10 API的预报值与实测值之间相关系数达到0.72。     

2007-2008年武汉市空气质量预报和检验

通过开展武汉市空气质量预报研究,研讨武汉市空气质量状况。结果表明：2007-2008年武汉市空气质量优良的出现频率为77.6％,且未出现超过轻度污染的情况,其中夏季空气质量明显好于其他季节。经验证,采用逐步线性回归法建立的预报模型对武汉市空气质量具有一定的预报能力,级别预报准确率达78.1％。统计各级预报准确率发现,此方法较适用于空气质量为Ⅱ级的情况,提出在使用时应结合天气预报和前一日空气质量监测实况对预报结果进行修正。     

武汉重污染天气过程触发机制及主要影响因素分析

利用天气学和数理统计方法,基于2013—2017年(100°—120°E,25°—45°N)范围内405个环境空气质量评价点数据、武汉市空气质量实时监测数据以及相应时段常规气象观测资料,对武汉重污染天气过程触发机制及主要影响因素进行了分析,结果表明:(1)武汉市2013—2017年空气质量重污染过程发生频率和过程平均持续时长均呈明显下降趋势。(2)引发武汉市空气质量重污染过程的天气形势在海平面气压场表现为冷空气入侵、静稳天气两种类型,形成机制分别为风力加大导致风向上游空气质量指数AQI大值区污染物输送和扩散条件较差导致本地污染物堆积。(3)典型的武汉城区重污染过程形成的天气模型为:过程开始时静稳天气下本地污染物堆积;冷空气南下时风力加大导致外源污染物输入;冷锋过境后内外源污染物叠加;冷空气影响过后扩散条件转好,过程结束。(4)空气质量实时变化与气压、风、温度、相对湿度等气象要素有密切的关系。在不同的天气形势下,应以气压的实时变化为基础,结合其它气象要素的特征,分析制作AQI精细化变化趋势预报。     

武汉市1994年夏半年火灾异常发生的天气气候成因分析

揭示１９９４年武汉市夏半年火灾持续偏多偏重的特征并分析天气成因，结果表明：长期高温少雨是火灾频繁发生的气象条件之一，     

武汉市空气污染状况及其与气象条件的关系

利用2002年全年的SO2、NO2、PM10的逐日平均浓度资料和武汉市观象台地面四个时次、高空两个时次的观测资料及2002年的历史天气图资料,对武汉市空气污染状况及其与气象条件的关系进行了天气气候学和动力统计学分析．结果表明：武汉市的主要污染物为PM10,其次为SO2;冬季各污染物的平均浓度最高,其次为秋季,夏季最低,冬季各污染物与气象要素的相关性最好。我国北方沙尘暴天气过程、地面冷空气从河西走廊南下影响武汉地区时,在一定的高空系统配合下会对武汉市空气质量造成严重影响。     

天气形势对哈尔滨市空气质量影响的初步研究

应用2000～2003年哈尔滨市三年来空气污染物浓度资料，研究空气质量与天气形势的关系，总结出哈尔滨市冬春两季空气污染的主要天气形势特征，研制了哈尔滨市空气质量天气图客观预报方法。     

2001-2011年西宁市空气质量特征及其与气象条件的关系

利用2001-2011年西宁市城市空气质量日报资料,研究西宁市区域性污染特征,并结合气象资料对空气质量变化特征和影响因素进行了分析。结果表明：西宁市空气污染以可吸入颗粒物为主要污染物,空气质量状况以优和良居多;空气质量季节变化特征明显,春季空气质量最差,其次是冬季和秋季,夏季空气质量最好,冬春季空气质量不稳定,夏秋季空气质量较稳定; 空气质量年变化幅度大,供暖期API指数明显高于非供暖期;沙尘影响指数呈现下降趋势;从年际变化来看,空气质量已经有了明显改善;气象要素对大气污染物有制约关系,其中起主要作用气象因子为沙尘日数、降水量、相对湿度和气温; 可吸入颗粒物长距离输送是西宁市冬春季重污染现象的主要原因,来源于新疆、甘肃西北部、内蒙古中西部及本省西北部的柴达木盆地。     

乌鲁木齐市污染物浓度的时间分布特征

本文统计了1997－2001年共217周乌鲁木齐市主要污染物指数分级，找出了其日、月、季的变化特征，并根据气象因子在各个季节、月份、日间的变化，分析了这些特征存在的成因，为提高空气质量预报的准确率提供依据。     

武汉市酸雨现状及与气象条件的关系

本文利用武汉市近9年以来的酸雨监测资料和气象观测资料，对武汉市酸雨现状从发生频率和强度变化特征等方面进行了分析。并通过与同期各种气象要素进行对比分析，找出了一些对武汉市酸雨有影响的气象因子。     

西安市环境空气质量变化特征及其与气象条件的关系

采用2002-2011年大气污染物的现状监测资料以及同期气象观测资料,分析西安市空气污染的时空分布特征及其与气象条件的关系,并探讨了空气质量为优及轻微污染以上的天气事件对应的高空典型环流形势,研究污染成因及污染物传输规律。结果表明：西安市污染较为严重的污染物为PM₁₀,较大浓度值出现在冬季采暖期,雨水能够对污染物起到有效的湿清除作用,且空气质量状况具有明显的延续性,天气系统具有延续性是造成空气质量的延续性的可能原因;逆温的存在、最大混合层高度的降低造成大气层结稳定,风速较小,阻碍空气的对流运动,使污染物在垂直方向上的扩散能力很弱,不利于污染物扩散,易造成环境空气质量下降引起空气污染的发生。     

一次重雾霾天气成因及湿清除特征分析

为了深入了解发生在武汉地区一次重雾霾天气过程的气象条件、污染源和污染物的湿清除特征,本文利用空气质量监测资料、地面观测资料和遥感火点监测资料和实测雨滴谱资料,详细分析了这次过程。结果表明:此次持续10 d的重雾霾天气过程发生在高压天气系统和静风条件下,辐射降温形成的稳定逆温边界层结构有利于污染气溶胶的积累和雾霾的形成和发展,尤其是来自南方持续不断的湿平流使雾霾天气得以长时间持续和发展,整个雾霾天气期间能见度均小于2 km,最低能见度不足50 m。2014年11月23~24日降水过程对此类污染物有明显的清除效果,清除率最高的是颗粒物污染,NO_2、SO_2和CO次之,最差的是O_3,通过与Scott(1982)按平均碰并系数E(E=0.65)得到的清除率和雨强的关系比较,武汉地区稳定性降水对气溶胶的平均碰并系数可取0.25~0.35。     

偏东小风在武汉市秋冬季重污染形成过程中的作用

综合运用了多元资料（环境空气质量监测资料、地面气象观测资料、L波段雷达探空资料、风廓线雷达探空资料和再分析资料）和多种方法（后向轨迹追踪、聚类分析、潜在源区贡献法和数值模拟）,研究了武汉地区特殊气象条件对重污染过程的影响,揭示了偏东小风所带来的外源污染物对形成严重污染日的贡献.主要研究结论如下：1）后向轨迹追踪分析表明,武汉地区严重污染日气流主要为来自安徽南部（47.5%）的偏东小风,模拟结果也显示偏东气流、偏北气流与局地环流共同作用,在武汉地区形成一个局地涡旋,成为反复污染带,加重了武汉地区的污染程度;2）利用潜在源区贡献法（PSCF）分析发现,武汉市秋冬季的潜在源区主要是安徽、江苏、山东、河南、湖南、江西以及武汉周边地区,因此在冬季大范围污染背景下,跨区域的联防联控（尤其是安徽南部地区）才能有效地减少武汉市秋冬季的重污染日.     

2000～2004年天津市大气污染特征分析

根据天津市2000～2004年的环境监测资料和同期气象资料,对天津市大气污染物浓度变化的时空变化特征、大气污染与天气条件的关系进行了研究。结果表明:天津市大气污染物具有明显的时空分布规律,时间上表现为冬强夏弱,年际之间SO2和PM10浓度减轻,NO2变化不大。空间上表现为SO2和PM10在中心城区改善明显,NO2浓度在局部地区仍在增加。天气形势、城市热岛、逆温和混合层高度等对污染物浓度影响很大。     

杭州市区空气污染物变化特征及其与气象条件的关系

利用2002—2007年杭州市区空气污染物监测资料,根据杭州周边城市的每日环境空气质量,结合不同污染类型和气象资料,分析市区空气污染物变化特征及与气象条件的关系。结果表明,市区环境空气质量中污染天数出现频率逐年减少,空气质量正在好转,主要是首要污染物PM_(10)的浓度呈现逐年降低的趋势。在三种污染类型中大范围连续污染类型中的较重污染出现天数比其他两种污染类型多一半,大范围连续污染类型时PM_(10)浓度是最高的,个别污染类型时最低,PM_(10)浓度分别为0.256 mg·m~(-3)和0.177 mg·m~(-3)。不同类型与不同天气形势的关系比较密切。杭州市区污染出现频率存在明显的季节变化,冬季最高,夏季最低,污染频率分别为25.6%和3.6%。不同污染类型中个别污染类型出现最多,局地连续污染类型出现最少,出现频率分别为40.7%和29.9%。不同季节不同污染类型的出现频率相差较大,局地连续污染冬季出现频率较高,个别污染在春季出现较多,大范围连续污染在秋季出现较多。夏季的空气质量最好,只有少数的个别污染出现。在不同级别污染中,Ⅲ1级(轻微污染)主要是个别污染类型,Ⅲ2级(轻度污染)和Ⅳ1级(中度污染)污染主要是大范围连续污染类型,而Ⅳ2级(中度重污染)和Ⅴ级(重度污染)污染出现时主要是受到沙尘暴影响或春节烟花爆竹燃放影响的个别污染类型。     

区域大气质量评价数值模式系统的建立及试用

区域大气质量评价数值模式系统是以CALPUFF的应用开发为核心,根据陕西省的实际情况和大气环境业务服务需求,利用预报实时业务的网络环境,通过VB6.0编程,建立了一个具有自动数据处理、操作简便、比较实用的区域大气质量评价数值模式系统平台。依据2004年1月1日至12月31日的气象资料及源排放清单,对某工程的5个拟建地进行了大气质量数值模拟评价分析。结果表明,5地日均浓度超标的概率分别为27%、11%、5%、3%、8%。年平均浓度5地中3地未出现超负荷浓度值,满足2级标准要求,其他2地出现超负荷浓度值。其中一地污染超标最重,其可能原因是由于山体的影响,山谷中低层水平风速相对较小,不利于污染物的水平扩散,同时易形成地形山谷风次级环流,次级环流的存在把输送出去的污染物带回原地,形成二次污染。     

气象条件对晋江城市空气质量的影响

根据2006—2007年晋江市环境监测资料和同期气象资料,对晋江市空气质量状况分布特征、空气污染与气象条件的关系进行分析。结果表明：晋江市区空气质量优良率较高,夏季空气质量最好,春季空气质量最差;海洋性气候是形成晋江市空气质量优良率高的主要原因;空气质量为优的天气形势主要包括冷空气、副热带高压和台风等,空气质量持续为优;空气质量为轻微污染以上的天气形势主要包括SW暖湿气流、入海高压后部偏东气流、弱冷空气影响后期、副热带高压减弱或东退等。     

2016年1月我国中东部一次大气污染物传输过程分析

利用常规气象数据和空气质量模式CAMx对2016年1月15—19日一次冷空气影响下郑州、武汉、南京的大气污染物传输过程进行了分析。观测发现,本次过程中武汉和南京在地面锋线到达后出现明显的PM2.5浓度的快速增长。通过分析发现,两地在1000~950 hPa高度层上偏北风的侵入带来上风向的大气污染物,同时在垂直方向上锋区内的稳定性层结抑制了大气污染物的扩散,两种作用共同导致污染物快速增长。在冷空气主体影响下,尤其是950~900 hPa高度层上弱风区消失后,污染物得到清除。大气污染物的传输作用主要发生在1000~950 hPa高度上。模式PM2.5来源示踪模拟结果表明,武汉(17日夜间至18日)和南京(17日夜间)在本次污染物快速增长过程中区域污染物输入的贡献在51%和58%左右。由于模式对PM2.5传输过程的低估,区域输送贡献率仍存在不确定性。但是,与1月15—19日平均相比, PM2.5的本地贡献明显减少,上风区域贡献明显增加。     

郑州市空气质量状况及冬季持续污染过程的气象机理分析

利用2004-2008年郑州市环境监测站所监测的SO2、NO2、PM10日平均浓度资料及历史气象资料,分析了郑州市近5a的空气质量状况与特征,并以2006年12月份的2次持续性污染过程为例,分析了气象条件对污染物浓度的影响,结果显示：郑州市以煤烟型污染为主,污染物浓度具有明显的季节变化特征,冬春季节污染物浓度明显高于夏秋季节;冬季均压场中持续多日风速小、近地面层出现逆温层是造成郑州市出现持续污染事件的主要气象条件,持续性污染过程往往因受冷空气的影响而结束。     

2012—2015年北京市空气质量指数变化及其与气象要素的关系

根据2012—2015年的空气质量指数（AQI）日报数据与同时段的气象数据,采用统计方法和广义加性模型（GAM）对空气质量指数的时间变化及其与气象要素的关系进行了分析,结果表明：2012—2015年北京市空气质量整体呈现下降趋势,冬春季空气质量较差,夏秋季的较好,冬季容易产生重污染天气,春季污染天气频发。北京空气质量存在一定程度的周末效应,表现为周末空气质量较差,工作日相对较好。整体上空气质量指数与风速、日照时数、降水量、平均气温和最高气温呈负相关,与湿度呈正相关,不同季节和不同级别空气质量下的AQI与气象要素相关性差异较大。通过广义加性模型得到AQI与降水量呈线性关系而与其他气象要素均呈非线性关系,气象要素在不同数值范围内对AQI的影响趋势和程度存在显著差异。