酸雨观测中pH测量负偏差来源

通过现场调查、实验室测试,对酸雨观测中发现的pH测量负偏差现象进行了验证和分析。现场个例调查发现,在正常保存、使用期限内的pH电极也有可能出现老化现象,老化的pH测量电极给出的pH测量结果为负偏差,其数量级与文献指出的在观测资料质量评估中发现的pH测量负偏差相吻合。实验室测试结果显示,老化的pH测量电极的测量负偏差与模拟雨水样品的电导率和pH值有关:电导率越小,pH测量偏差则越大;在电导率差别不大时,该负偏差大小与水样pH值呈现一定的正相关线性关系,且电导率越小时两者的线性斜率越大。经过综合分析,初步确认pH电极的老化是造成历史观测资料中pH测量负偏差的重要原因。根据分析结果,提出了在台站检测pH测量电极老化的替代性技术方法,以更好地保证酸雨观测数据质量。     

电导率加和性质及其在酸雨观测数据质量评估中的应用

大气降水中离子成分的电导率具有可加和性, 国际上已经普遍应用该原理对大气降水离子成分观测的数据质量进行分析和评估, 即所谓的相对电导率差 (conductance percent difference, CPD) 方法。该文应用CPD方法对我国4个大气本底观测站的电导率和降水离子成分数据进行了数据质量分析, 针对我国的降水电导率范围偏高等特点, 对国外推荐的CP D统计检验指标的适用性进行了讨论, 指出在我国应用CPD方法时宜采取pH值分组的方式, 并根据这种分组方式的统计分析, 估计4个大气本底观测站的部分pH值观测数据可能存在-0.05左右的测量误差。该文还依据降水中离子成分电导率的可加和性原理, 提出K-pH不等式方法, 可以用于中国气象局酸雨观测站网的pH值和电导率数据的现场校验和数据质量的分析评估。应用K-pH不等式方法对观测数据进行现场质量检验时, 对pH值小于5.0范围的酸性降水效果尤其显著。应用K-pH不等式方法对1992—2005年间全国酸雨观测站观测数据的统计分析显示, 部分酸雨观测站的pH值测量数据可能存在-0.1~-0.3左右的系统性负偏差。     

上海地区酸雨气候特征及成因分析

基于宝山及浦东两个气象站的酸雨历史观测资料,分析了上海地区酸雨长期变化的气候特征及其形成原因,并对比分析降水酸度的空间分布差异。宝山站降水总体上呈弱酸性,多年平均pH值为5.21,酸雨率为24%。降水pH值年际变化仅呈现微弱下降趋势,电导率K值呈明显地逐年上升变化,平均每年增加2.0 μs·cm^-1,而酸雨率波动较大,由2004年8%增至2009年48%。降水pH值在冷季较低,暖季较高,电导率K值正相反。浦东酸雨平均pH值4.38,低于宝山的5.08,酸雨率浦东79.5%,远高于宝山的33%。大气污染物SO₂、NO₂及PM₁₀浓度与酸雨pH值呈负线性相关,而与电导率K值呈正相关。大气颗粒物含量、污染物化学组成、降水量、风向等对降水pH值及酸雨率变化具有重要的影响作用。     

吉林省酸雨分布特征分析

利用吉林省12个酸雨观测站2012年观测资料,并结合2007—2011年的观测数据,分析了近年来吉林省酸雨的分布特征。结果表明：2012年,全省只有4个站年降水平均pH值达到了酸雨程度,各酸雨观测站年酸雨频率均低于或等于50％,全省发生酸雨次数、强酸雨次数和年降水平均pH值达到酸雨程度的站数均少于多年平均值;2007年以来,全省年降水平均pH值为酸雨程度的台站数和年发生酸雨站次呈波动下降趋势;吉林省大部分地区属于轻酸雨区,部分地区为非酸雨区。     

石家庄市酸雨污染现状研究

利用1992—2005年石家庄气象站酸雨观测资料,计算了近14 a的年平均降水pH值、酸雨发生频率等反映酸雨强度的参数,分析了酸雨的变化特征以及pH平均值与气象条件、电导率、空气污染的关系。结果表明：1992—2005年石家庄年平均酸雨发生频率为8.7%;酸雨主要发生在夏、秋季,占全年的74.4%;月平均降水pH值与电导率具有相似的变化规律,显著相关系数为0.661;SO2浓度的逐年下降是石家庄市酸雨减弱的主要原因;月平均风速和月平均降水pH值相关不显著;不同降水等级酸雨的发生频率差异较大,暴雨的酸雨发生频率最高为41.67%;采用Daniel趋势检验法分析表明,石家庄酸雨污染呈下降趋势。     

南宫市近年酸雨特征分析及其气象影响因子

利用南宫酸雨观测站2006-2009年的酸雨观测资料,统计分析了4年来酸雨时间分布特征,探讨了酸雨的变化规律,并对酸雨与气象要素的关系进行了初步分析.结果显示:酸雨发生频率63％,强酸雨频率28％;降水平均pH值为5.22,降水最小pH值为3.08;酸性降水量比例80％;降水平均K值为94.1 μS/cm,最大K值为529.0 μS/cm.酸雨存在着季节性变化,秋季是酸雨出现频率最多、酸性较强的季节;春季则是酸雨出现频率低的季节.酸雨的形成与风向风速、降水量、降水性质及大雾有关.     

长春市酸雨变化特征及其影响因素分析

利用2012—2015年长春市酸雨观测资料和同期气象要素观测资料、探空资料及大气污染物监测资料,对长春市酸雨的变化特征及气象条件对酸雨的影响进行了分析,并研究了大气污染物浓度对酸雨的作用。结果表明:2012—2015年长春市由轻度酸雨区逐渐发展为中度酸雨区,降水pH值呈波动下降的趋势,秋季和冬季降水的pH值低于春季和夏季,降水的电导率K值呈相反的变化态势。长春市区酸雨更易发生在小量级降水中,受偏南风或偏西风影响时,酸雨污染严重;降水pH值随逆温温差和逆温厚度的增大而减小。长春市降水pH值与前一日的SO_2和NO_2浓度呈显著的负相关关系,可见NO_2和SO_2浓度对长春市酸雨污染的贡献更大。     

丹东市区酸雨特征及其影响因素分析

利用2009—2013年丹东地区酸雨观测资料、高空和地面气象观测资料,分析了丹东市区酸雨的时空分布特征,采用相关分析方法分析了不同气象条件对降水pH值和酸雨频率的影响,以期为丹东市区酸雨的评估和预报提供科学依据。结果表明:2009—2013年丹东市区酸雨pH值空间分布较均匀,降水pH值和酸雨频率呈逐年升高的趋势,秋季降水pH值最低,且酸雨频率最高。不同级别降水量与降水pH值相关关系较大,雾有利于增强降水酸度。丹东市区出现酸雨的地面主导风向为偏南风,降水前期和降水期间地面风速对酸雨强度的影响存在明显差异;850hPa的24h变温、降水前12h的风向及降水时的风速对丹东市区降水pH值影响较大,酸雨的850hPa主导风为偏南风;逆温和K指数对酸雨污染有明显的影响。     

2006-2017年成都地区酸雨变化特征及趋势分析

利用成都地区温江、简阳两个酸雨观测站2006—2017年的历史酸雨观测资料，结合主要大气污染物浓度数据以及降水量、风等地面气象要素，分析成都地区的酸雨变化特征及趋势。研究结果表明：温江站多年平均pH值为4.74，酸雨频率为51.6%，简阳站多年平均pH值为5.64，酸雨频率为27.2%，酸雨频率在地理区域上分布呈现不均一性；降水pH值和电导率(K)季节变化特征显著，降水pH值夏季最高，冬季最低，而降水K值则相反，夏季最小，冬季最大；近年来酸雨年变化有年平均pH值上升、酸雨频率下降和强度减弱趋势特征，年平均K值减小规律明显：温江K值以每年约3.5 μS〖DK〗·cm-1〖DK〗·a-1的速率下降，简阳以每年约3.7 μS〖DK〗·cm-1〖DK〗·a-1的速率下降；降水pH值与大气污染物SO2、NO2的负相关较为明显，相关系数为-0.488，硫氧化物对酸雨污染贡献逐渐减小；降水K值和大气主要污染物有较强的正相关，相关系数为0.657，与PM10、PM2.5相关性好于与SO2、NO2，近地层大气污染颗粒物浓度对降水K值影响较大；降水pH值与降水量级的变化不明显,但降水量越大其K值越小，且随平均风速的增大降水pH值相对偏大而K值偏小。     

江苏省宿迁市酸雨发生规律的分析与研究

该文利用宿迁市沭阳县和泗洪县观测站2007—2010年的酸雨观测数据和气象资料,统计分析了宿迁市酸雨的变化特征,并对比了酸雨pH值与降水量、降水电导率(K值)、酸雨频率变化规律的关系。结果表明:宿迁市5 a来酸雨单次降水pH值最低达3.26 mol·L-1,属强酸雨。5 a来,沭阳县降水平均pH值均达酸雨标准;泗洪县降水平均pH值未达酸雨标准。春秋季降水酸性最强,酸雨频率出现也最多,冬季则降水酸性和酸雨频率最低;地面风向对宿迁酸雨污染也有一定的影响,形成宿迁酸雨的主要是东南风和东北风;宿迁市雨量的大小对酸雨出现百分率影响不大,但对降水酸度有影响,暴雨的酸性最强,其次是大雨。     

酸雨观测质量考核方法的改进与评估

本文汇总整理了20余年来中国气象局酸雨观测站网未知水样考核数据,对比分析了2005和2007年考核成绩评定方法和考核水样制备方法改进前后的差异,对方法改进的效果进行了评估。分析显示,改进后的方法与WMO-GAW的标准技术方法接轨,成绩评定更加客观,考核水样pH值、电导率和化学组成与实际降水相近,更加有利于真实准确地反映台站降水测量的技术状态,对整个观测站网业务质量的不断改进提高起到了积极的促进作用。     

1993—2004年华东部分地区酸雨的时空分布特征及其与气象条件的关系

分析华东地区15个酸雨观测站的1993—2004年数据资料,结果显示华东地区的酸雨灾害在全国范围内较为严重,其中以长江以南的浙江、福建地区尤为突出.1993—2004年华东地区降水的酸度呈现出先减轻后加重的趋势.降水量是影响华东酸雨的电导率和pH值的重要因素.pH值季节变化由高到低为夏、秋、冬、春,酸雨频率随季节的变化不显著.对同期15个观测站的电导率变化的分析显示,12年间华东地区降水的电导率呈现先稳定后变幅增大的趋势,降水酸度和电导率的年际变化存在显著的正相关关系.应当对影响降水酸度和电导率的相关大气成分加强监测与研究.     

L波段探空仪器换型对高空湿度资料的影响

2002—2010年我国高空探测系统逐步完成了由原来的59-701型探空系统升级为L波段雷达-电子探空仪系统的工作,湿度传感器由原来的肠衣更换为碳湿敏电阻。该文对全国98个高空站相对湿度探测值在换型前后的差异进行了统计分析。结果表明:探空系统换型后,相对湿度探测值较换型前显著降低,表现为明显的干偏差,且随着高度的增加而增大,200,500 hPa和850 hPa相对湿度分别偏低14.6%,8.3%和5.3%。受太阳辐射的影响,这种干偏差在白天甚于夜间;换型前后相对湿度的概率分布也发生了明显变化,整个对流层相对湿度低于20%的低值出现频率明显高于换型前,200 hPa相对湿度小于20%的出现频率由换型前的10%增加到换型后的53%。最明显的变化是相对湿度为3%以下的出现频率,换型前各高度层出现频率均接近于0,但换型后200,500 hPa和850 hPa出现频率分别达到16.2%,9.9%和2.2%。     

2011年4月江西降水异常偏少的初步诊断分析

利用1959—2011年北半球500 hPa高度格点资料、74项环流特征量资料和1974—2011年NOAA OLR月平均资料,结合江西83个气象观测站的1959—2011年4月降水资料,对2011年4月江西降水异常偏少成因进行了初步诊断分析。结果表明：江西省4月降水有一定的周期性,2011年4月降水处于少雨期;La Ni觡a次年4月西太平洋副热带高压强度易偏弱,位置正常或偏南、偏东,导致向北输送的暖湿气流较常年明显偏弱;大西洋—欧洲环流呈E型分布,青藏高原位势高度明显偏高;赤道西太平洋附近对流活动偏强,我国大陆及东南沿海、赤道中太平洋东部附近对流活动偏弱是造成降水明显偏少的主要原因。     

2011年4月江西降水异常偏少的初步诊断分析

利用1959-2011年北半球500 hPa高度格点资料、74项环流特征量资料和1974-2011年NOAA OLR月平均资料,结合江西83个气象观测站的1959-2011年4月降水资料,对2011年4月江西降水异常偏少成因进行了初步诊断分析.结果表明:江西省4月降水有一定的周期性,2011年4月降水处于少雨期;La ...     

江淮梅雨与东亚副热带夏季风进程变异的关系

根据中国气象局《梅雨监测业务规定》中的入、出梅标准,结合1960—2016年全国661个常规气象站逐日气象资料,以及NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了江淮梅雨和东亚副热带夏季风进程变异的时空特征,提取季风关键区(32°~34°N,112°~120°E,包含17个站点),并分析了江淮梅雨和季风关键区的联系与成因。结果表明:1960—2016年平均梅雨期为6月8日—7月15日,平均梅雨量为303 mm。比东亚平均梅雨季的开始时间早9 d,比其结束时间晚7 d。梅雨量在近57 a中也呈波动式变化,但整体为上升趋势。入梅越早,出梅越晚,则梅雨期越长,梅雨量越多。副热带夏季风推进到关键区的平均时间为5月19日,其在1970s末和1990s末分别发生了由偏晚向偏早和由偏早向偏晚的突变。夏季风到达关键区偏早时,出梅日偏晚,梅雨量偏多,季风到达偏晚时,出梅日偏早,梅雨量偏少。副热带夏季风推进时间和江淮梅雨量呈全区一致的负相关,负相关区位于湖南、湖北及江西三省临近的两湖地区。东亚副热带夏季风到达关键区时间偏早(晚)年,500 hPa高度场上乌拉尔山—鄂霍茨克海为正(负)距平,阻塞高压增强(减弱);日本海附近为负(正)距平,东亚大槽加深(西退北缩),加强(削弱)了槽后冷空气向南输送且不(有)利于中低纬度副热带高压的北跳,西太平洋副热带高压中心强度增强(减弱),位置偏西(东),其西北侧的西南暖湿气流输送加强(减弱),江淮地区有水汽的辐合(辐散),有(不)利于梅雨量偏多。     

21世纪黑河流域降水统计降尺度及预估北大核心CSCD

借助第五阶段国际耦合模式比较计划(CMIP5)多模式集合数据、欧洲中期预报中心再分析资料及黑河流域站点观测记录等,检验了模式降水估计偏差,设计了3种降尺度方法,对2011~2100年模式集合预估降水做了降尺度偏差订正。结果表明,即使去掉模式气候飘移,在黑河流域的模拟或估计降水偏差依然较大。本文选用15个CMIP5模式集合做降水预估。依据贝叶斯模式平均(BMA)和多元线性回归(MLR)构造降尺度模型,其因子有700 hPa位势高度场、经向风和比湿等。检验表明,两种降尺度模型各有优缺点,BMA降尺度降水平均值精度较高,但方差和相关系数较低;MLR的方差和相关系数均较高,但在黑河下游极端干旱区或少雨季节易出现“负降水”偏差。在降尺度模型中加入模式降水因子后,BMA的降水方差和相关系数均有明显提高,MLR的负降水问题得到一定程度抑制。BMA模型在黑河上游最优,MLR在中、下游及整个流域最优。因此,选用BMA和MLR对RCP4.5情景下2011~2100年的降水预估做降尺度偏差订正,结果表明,经BMA和MLR降尺度后预估的整个黑河流域降水呈下降趋势,相对于1971~2000年参考期,流域前期(2011~2040年)、中期(2041~2070年)、后期(2071~2100年)降水下降率依次为−9.7%、−12.5、−12.1%,即前、中期降水明显减少,后期变化不大。其中上游降水有一个弱的增加趋势,其变化率依次为1.4%、1.6%、2.3%;中游降水呈明显减少趋势,其变化率依次为−16.3%、−21.4%、−22.6%;下游降水前期减少,中、后期明显增加,其变化率依次为−13.0%、4.2%、21.4%。该预估结果表明,随着全球气候暖化,黑河上游祁连山区降水会缓慢增加,但中游农耕区降水明显减少,流域水资源供需矛盾可能会进一步加剧。因此,黑河流域未来的分水方案及相关的生态、农业、经济等发展规划需要据此做一些调整,以适应未来气候和黑河流域水资源的可能变化。     

一种改进的华西秋雨指数及其气候特征

利用1960～2011年中国601站9～10月逐日降水量、日照时数资料,针对他人提出的华西秋雨指数,并结合华西秋雨的天气气候特征,改进建立了一种新的华西秋雨指数,并与他人提出的指数做了对比分析。结果表明：改进的华西秋雨指数能够相对更好的反映华西秋雨易发地区的地理分布及其强度变化,更准确地表征华西秋雨的年际、年代际变化特征;利用新指数发现华西秋雨的全区一致性特征明显,并呈现准6年周期的年际变化,其年代际变化特征明显,1960年代到1970年代初,1980年代到1990年代初偏强,1970年代中后期和1990年代后期偏弱,进入21世纪,呈现出由弱转强的趋势。