乌鲁木齐大气混合层厚度和稳定度与大气污染的关系

利用乌鲁木齐市4座10层100 m梯度气象塔2013年6月~2014年4月气象观测资料和7个环境监测站[WTBX]AQI[WTBZ]资料，计算并分析了大气混合层厚度和稳定度特征，探讨了大气混合层厚度和稳定度与污染的关系。结果表明：乌鲁木齐市混合层厚度夏季郊区高、城区低，冬季从南郊—城区—北郊随地势降低依次降低；夏季和冬季分别在1 559～1 772 m和526～1 156 m之间。地面至2 km以上每500 m高度间隔统计混合层厚度，500～1 000 m出现频率最多；月变化为6～9月基本在500 m以上，且每个高度区间其概率均超过10%，10月～次年2月1 500 m以上区间概率明显减小；日变化为中午13:00～16:00达到最高值，下午和傍晚迅速下降。白天较大的感热输送提供充足的热力条件，这也体现出白天以不稳定层结为主，夜间则以稳定层结为主。大气稳定度分类结果，夏季郊区和城区不稳定（A～C类）所占比例差不多，冬季北郊稳定（E、F类）所占比较最大、城区最弱。[WTBX]AQI指数冬季最大，从南郊—城区—北郊依次增大，这与采暖期污染物多、南郊比北郊地势高有利于扩散输送有关。总体来看，乌鲁木齐大气混合层厚度空间分布与气象要素、大气稳定度、地形等密切相关，对AQI[WTBZ]指数分布有重要影响，这对近地层大气污染状况预报有着重要的指导意义。     

乌鲁木齐市城区和郊区近地层风速廓线

利用乌鲁木齐市5座100 m气象塔10层风速观测资料,分析了乌鲁木齐市城区和郊区近地层风速季节变化和日变化特征。结果表明：（1）乌鲁木齐市风速最大值出现在14：00-16：00,最小值多在夜间或上午。冬季风速最小、夏季最大;冬季风速始终处于较为稳定、有微小波动的低值区;夏季风速表现出一定的变化趋势。（2）夏季风速在一年里波动最大,随地势降低波动减小,南郊最大（1.5~6.4 m·s^-1）,北郊最小（1.3~4.6 m·s^-1）;秋季和春季风速波动次之;冬季风速波动最小,南郊最大（1.3~4.6 m·s^-1）,北郊最小（0.7~2 m·s^-1）。（3）近地层100 m内城区和北郊风速随高度变化较小,冬季基本为1~2 m·s^-1,而南郊风速随高度增加变化幅度最大,从1 m·s^-1增加到4 m·s^-1以上;愈近地面,城区与郊区风速相差愈大,近地面城区平均风速明显低于郊区,春季、夏季、秋季和冬季分别低5%~32%、8%~30%、15%~37%、14%~48%。（4）近地层风速廓线在近中性层结时一般符合对数风速廓线模式,对数律显著性不强的时段主要在正午前后。     

乌鲁木齐市主城区气温日变化特征分析

利用2008—2020年自动气象站逐小时气温观测资料,研究了乌鲁木齐市主城区气温日变化特征。结果表明:乌鲁木齐市主城区日最高气温主要出现在14:00—17:00,日最低气温出现在05:00—08:00。同一季节内,各月的日最高气温出现时次最大相差1 h;日最低气温出现时次在冬季各月间的差异较大,12月和1月的日最低气温出现时间与2月相差4 h。此外,12月和1月的日最低气温出现时间比其他月均早2～3 h,与我国其他城市存在较大差异。乌鲁木齐市主城区各月的最高气温出现频率的日分布曲线以"双峰"型为主,主峰时次为15:00—18:00,次峰时次为21:00,夏季和冬季各月的日最高气温各时次出现频率的时间分布较为集中,春季和秋季相对分散。最低气温出现频率的日分布曲线在春、夏、秋三季均呈"单峰"型,冬季峰值特征不明显。春、夏、秋3季的最低气温在07:00—10:00的出现频率较高,冬季12月和1月在20:00的出现频率相对较高。主城区09:00—12:00的1 h正变温较大;18:00—22:00的1 h负变温较大,正负变温存在不对称性,1 h变温是乌鲁木齐市主城区变温的主导者。乌鲁木齐市主城区冬季气温的日变化特征比其他3个季节更为复杂。     

塔克拉玛干沙漠南缘策勒流沙前缘与绿洲内部近地面逆温逆湿特征研究

利用新疆策勒流沙前缘及绿洲内部的野外气象观测数据，运用同步对比与统计分析方法，分析塔克拉玛干沙漠流沙前缘及绿洲内部近地表0.5 m和2 m高度之间逆温逆湿特征，揭示不同时期、典型天气状况下的逆温逆湿特征，为沙漠与绿洲内部的热量和水汽运移交换提供理论依据。结果表明：流沙前缘月平均相对湿度最大值出现在10月，最小值出现在4月，气温最高出现在8月，最低出现在1月。2011年7月逆温逆湿强度最大，逆湿日数占总逆湿日数的38.71%，逆温日数占总逆温日数的3.76%。逆温时间集中在傍晚19:00至上午10:00之间，逆湿出现在上午10:00至晚上21:00之间。绿洲内部月最低气温出现在2011年1月，最高气温出现在2011年7月，相对湿度最小值出现在2011年4月，最大值（74.91%）出现在2010年9月。最强逆温逆湿现象出现在2010年的11月，平均日温差3.48 ℃，垂直高度湿差达2.27%。总体上，在流沙前缘与绿洲内部，冬季的相对湿度整体上大于夏季的相对湿度，而气温整体上表现为夏季高冬季低，同一高度的温度与湿度呈现较好的负相关性。在4种典型天气情况下，流沙前缘与绿洲内部出现的温湿度变化和逆温逆湿特征变化趋势基本一样，但出现的时间上基本存在绿洲内部提前流沙前缘滞后的现象，但在晴天和扬沙天气下，逆湿在流沙地出现的时间提前而流沙前缘滞后。绿洲内部出现的逆温逆湿持续时间一般比流沙地持续的时间较长。     

近45年雅鲁藏布江流域极端气候事件趋势分析

利用雅鲁藏布江流域10个气象台站1961-2005年逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,分析了该流域气温和降水等气候极端事件的变化趋势.研究表明:近45年以来,雅鲁藏布江流域夜间和白天极端低温日数分别以1.94和0.97天/10年的趋势在显著减少,夜间极端低温日数减少在冬季最明显,白天极端低温日数在秋季减少最明显:夜间极端高温日数和白天极端高温日数分别以3.03和1.26天/10年的速度显著增加,夜间极端高温日数增加在夏季最明显,白天极端高温日数增加在冬季最明显;日较差以0.11℃/10a的速度在显著减少,主要发生在冬季:最大的1天降水总量和逐年连续无降水天数有减少趋势,最大的5天降水总量、中雨天数、逐年平均降水强度和逐年连续降水天数有增加趋势,90年代以来增加趋势明显,与该地区经向风与水汽通量增加有关.     

乌鲁木齐市城区和郊区近地层比湿分布和廓线特征

利用乌鲁木齐市城区和郊区的5座100 m气象铁塔10层比湿数据和乌鲁木齐气象站L波段探空雷达资料,详细分析了边界层2 km内比湿廓线特征,城区和郊区近地层比湿季节变化和日变化特征,揭示了乌鲁木齐逆湿的原因,得出以下结果：（1） 乌鲁木齐市比湿季节差异明显,冬季最小,春季、秋季稍大,夏季最大,夏季比湿约为冬季的4~5倍,但秋季仅比春季大1 g·kg^–1。除冬季外,比湿均随高度增加而趋于减小,夏季减小最显著,冬季比湿的垂直变化很小。比湿廓线极小值白天和夜间出现高度相近,且有多个极小值。夏季和冬季比湿日变化最大,且位相相反;夏季夜间大、白天小,冬季与之相反。冬季,郊区比湿小于城区;其余季节城、郊比湿差异不明显。（2） 2 km内存在逆湿现象,逆湿出现概率高于35%,概率1月最大、7月最小。1月逆湿最大高度超过1 500 m,7月逆湿最大高度可达到1 900 m,且最大厚度可达到1 550 m。逆湿强度最大在7月和10月可达2. 5 g·kg^–1·（100 m）^–1,而1月最小。（3） 1月逆湿往往与逆温相伴随,逆温层改变了水汽的垂直分布结构,从脱地逆温层顶起出现逆湿现象,逆湿还与水汽输送有关。本研究可以有效地揭示空气湿度的季节特征,为研究城市大气污染形成的气象因素提供了一个思路。     

塔中春季晴天近地层温度、湿度和风速廓线特征

利用最新安装的塔中"80 m观测塔梯度探测系统"资料,详细分析了塔中春季晴天近地层80 m高度内平均温度、湿度和风速廓线日变化分布特征,得出以下一些结果:(1)温度廓线有夜间辐射型、早上过渡型、白天日射型和傍晚过渡型四种.夜间近地层大气层结稳定,呈逆温特征;最强逆温出现在凌晨06时,此时,80 m高度温差为11.1 ℃.白天,近地层80 m内温度递减率在2.7～5.2 ℃/100 m之间,大气一直处于超绝热不稳定状态.(2)湿度廓线有日夜之分.夜间,30 m以下比湿随高度增高急剧变小,30 m以上比湿随高度增加而增大,大气呈逆湿特征.白天,比湿随时间一直逐渐变小.在近地层30～50 m之间有一个厚度约20 m的逆湿层,全天都存在.(3)风速廓线也有日夜之分.夜间稳定层结,廓线风速值以比对数关系更快的速度向上递增,曲线弯向风速轴.白天不稳定层结,廓线风速值以比对数关系较慢的速度向上递增,曲线弯向高度轴.只有在10 m以下高度,日夜间的风廓线近似遵循对数律关系.     

厦门站气温非均一性订正及其变化特征对比分析

利用逐步多元线性回归法和差值法相结合对厦门站1954~2007年逐年/月平均、最高和最低气温进行非均一性订正,订正值分别为0.84、0.72和0.65℃。对比分析订正前后气温的年际和季节变化趋势。订正后的气温资料分析结果显示:年均、最高和最低气温都呈快速增温趋势,倾向率依次为0.25、0.33和0.18℃/10 a,即54 a内约分别增温1.4、1.8和1.0℃;春夏秋冬四季平均、最高和最低气温也呈现快速增温趋势,其中以冬季增温最显著;年、季平均最高气温增温率都比最低气温快使得气温日较差以0.15℃/10 a速率增大。     

广西平果城区近50年气候变化分析

利用平果县城区1958～2006年平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降雨量、日照时数、低云量等气象要素和邻近的隆安、田东两县部分气温资料,通过线性趋势、滑动平均、年代际统计及对比分析,结果表明,平果城区近50年来气候变化特点为气温呈明显上升、降水和日照时数呈略减少趋势。特别是上世纪90年代以来,气温增幅更加显著,平均最低气温增幅明显高于平均最高气温;但各季增温幅度差异较大,对气候变暖贡献最大的是秋季,冬季次之,夏季增幅不明显,春季平均气温和平均最高气温甚至有弱的下降趋势。同时,通过对比分析表明,进入21世纪以来,平果县城区气温增幅整体上比邻近的隆安、田东两县高出0.4℃～0.6℃,说明城区热岛效应正在显著加强,已经对城区气候环境产生了较大的负面影响。     

乌鲁木齐市低空温度层结与采暖期大气污染的关系

为了找出乌鲁木齐市低空逆温对大气污染的影响规律,为治理和预测大气污染提供科学依据,利用2000年6月至2006年4月的乌鲁木齐市空气污染监测资料和气象站的探空、地面资料,分析了大气污染与逆温的对应特征。结果表明:乌鲁木齐市低空逆温的出现频率与大气污染指数具有相似的时间分布特征。采暖期空气污染指数API值越大,相对应出现逆温日的比例越高,以贴地逆温多;在污染源排放量一定的情况下,大气中污染物浓度与低空逆温层厚度、逆温层底高、逆温层顶底温差有显著的统计关系,而与逆温层中的逆温强度统计关系不显著。随着逆温层底高度降低,逆温层平均顶高、厚度、逆温层顶底温差的增大,日平均气温、最低气温、最高气温的降低,污染级别呈增加趋势;在采暖期同一时段内,要达到同样的污染级别,悬浮逆温日污染物容纳量比贴地逆温大,贴地逆温更容易造成空气污染;在污染物排放量相同的情况下,污染的程度主要取决于悬浮逆温层的底高和厚度及持续日数。     

乌鲁木齐大气颗粒物的时空分布规律

依据峡口城市乌鲁木齐市2013-2016年6个环境监测站逐时的6类污染物数据,分析大气污染物的时空分布规律。总体来看,乌鲁木齐市以颗粒物污染为主,即PM₁₀、PM_2.5污染严重。从季节上来看,乌鲁木齐污染物浓度大多冬季高、夏季低,春秋季次之。春、夏、秋、冬PM_2.5的浓度依次为59.8、40.5、67.8、139.6 μg·m^-3,而PM₁₀则是148.6、119.7、146.4、209.4 μg·m^-3,粗细粒子浓度在春秋季的细微变化凸显在春季沙尘天气的影响。从日变化方面来看,污染物多呈现为双峰型结构。PM₁₀、PM_2.5春夏秋3个季节都是在子夜1：00时浓度最高,9：00～10：00时次之,但是冬季日最高值则出现在17：00时左右,次峰值出现在21：00～22：00时。从空间分布来看,颗粒物浓度总体上是中心城区低、四周高的分布格局;从PM_2.5浓度占PM₁₀浓度比重分析来看,冬季比重最高,达70%,以城区及城北最为明显,达73%,日变化分布则主要集中在下午至夜间,且冬季比重达71%。     

北京城市热状况及热岛形成原因的探讨

本文利用1982—1985年期间在北京所设的城市气候站观测资料,讨论了城市热状况,指出城郊升降温速率的差异、城市建筑物的阻挡作用是形成城市热岛的原因之一。     

1981-2014年西藏各时次气温的变化趋势分析

利用西藏自治区38个气象站点1981-2014年逐日02:00,08:00,14:00和20:00北京时4个时次气温数据,采用线性回归,Mann-Kendall非参数检验等方法,分析了近34年来西藏时次气温变化的时空分布,突变特征,并探讨了气温变化率与经纬度,海拔高度之间的关系.结果表明:近34年西藏四季各时次气温表现一致的升高趋势,升温率为0.14~0.80 ℃/10a,以冬季升温最为显著.在各时次中,除夏季08时升温率大之外,其他三季均以14时升温率最大.各站年时次气温最大升温率为0.36~0.94 ℃/10a(P < 0.001),只有32%的站点出现在08时,主要分布在昌都市大部,阿里地区大部以及那曲,拉萨,日喀则等站点,其余站点都出现在14时.春,秋季时次气温升温率与经度有关,西部大于东部;冬季时次气温升温最大区域主要在高海拔和纬度较高地区,夏季气温升幅最大区域位于较高纬度.20世纪80年代四季和年各时次气温均为负距平,而21世纪最初的10年各时次气温一年四季都为正距平.在时间转折上,34年来西藏年,季绝大部分时次的气温都发生了气候突变,夏季4个时次气温突变时间都发生在21世纪最初的10年;冬季02时和08时气温突变点发生20世纪90年代末,14时和20时气温的突变点却出现在21世纪最初的10年.影响西藏高原气温变化的因素有很多,主要包括地形,高原内部气象要素以及外部环流影响等.     

气流输送对乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度的影响

应用聚类分析法,对乌鲁木齐市2009-2010年逐日气流72 h后向轨迹按季节进行分类,结合对应时段的PM10、PM2.5和PM1.0观测数据,分析了不同气流输送轨迹对研究区3粒径段气溶胶浓度的影响.结果表明:冬季,气流对研究区气溶胶的搬运、稀释作用明显,气溶胶浓度平均值与对应气流移动速度成反比;春季,流经沙漠区的气流分组对应气溶胶浓度平均值偏高,且气溶胶谱分布向粗模态移动;夏季,大气清洁,携带城市气溶胶的西北气流对研究区气溶胶浓度平均值影响较大,未携带外源物质的几组气流流速与气溶胶浓度基本呈负相关;秋季,研究区受外源气溶胶影响不大,且气流对污染物的输送、稀释作用也不强烈,各分组气溶胶浓度差别不大.     

北京城市空间形态对热岛分布影响研究

在城市尺度上探究城市空间形态布局对城市热岛（UHI）影响研究,对于城市规划中通风环境改善、生态宜居城市建设具有重要意义。以北京为例,利用2009—2018年高密度自动气象站逐小时气温资料和2018年NPP/VIIRS夜光卫星资料,分析了UHI时空分布特征;利用2017年1∶2000基础地理信息和Landsat8卫星资料,开展了北京主城区建筑高度（BH）、建筑密度（BD）、建筑高度标准差（BSD）、容积率（FAR）、迎风截面积指数（FAI）、粗糙度长度（RL）、天空开阔度（SVF）、城市分数维（FD）等8个空间形态参数和植被覆盖度（VC）、不透水盖度（IC）、反照率（AB）等3个陆表参数的提取,并在城市尺度上开展了这些参数与UHI之间空间相关性及对UHI变化影响研究。结果显示：2009—2018年北京主城区年均、四季以及夜晚02时UHI均存在一个较为固定的形态,年均、春、夏、秋、冬、白天14时和夜晚02时UHI分别为1.81 ℃、1.50 ℃、1.43 ℃、2.16 ℃、2.17 ℃、0.48 ℃和2.77 ℃;8个空间形态参数在一年中大部分时段与UHI存在明显空间相关性,这种相关性在冬季强于其他季节,在夜晚02时强于白天14时,排名前三的分别为SVF、FAR和BD。空间形态参数已超越陆表参数成为UHI变化的重要驱动因子,11种参数对UHI变化的单独贡献为13.7%~63.7%,其中夏季、冬季和全年时段贡献最大的空间形态参数分别是BD（43.7%）、SVF（63.7%）和SVF（45.4%）,贡献最大的陆表参数分别是VC（42.6%）、AB（57.1%）和VC（45.3%）;夏季、冬季和全年时段多个参数对UHI变化的综合贡献分别为51.4%、69.1%和55.3%,主导要素分别为BD、SVF和BD。     

北京地区气温多尺度分析和热岛效应

以北京地区20个气象观测站47年(1960-2006年)逐日的平均气温记录为基础,利用线性倾向估计、突变分析、小波分析等分析方法对北京地区气温的时空分布特征及其热岛状况进行了分析.研究表明:近47年来北京地区年平均气温变化呈上升趋势,7年滑动平均曲线表明这种上升趋势近年来稍有减弱.城市热岛效应明显,四季热岛效应的时间和空间均有差异.冬季热岛效应比夏季强,但夏季热岛效应呈现出多中心的现象.小波分析表明热岛强度存在3个周期变化.在25a左右的尺度上,进入21世纪春季和冬季相对较弱,夏季和秋季较强.     

腾格里沙漠周边地区1960-2012年气候变化特征

根据腾格里沙漠周边地区9个气象站点1960-2012年逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、降水量、平均相对湿度、日照时数和平均风速的观测资料,利用线性回归、滑动平均和Mann-Kendall突变检验分析了该区1960-2012年气候变化特征。结果表明:1960-2012年,腾格里沙漠周边地区年平均气温以0.34 ℃/10a的速率呈显著上升的趋势,并于1989年发生显著突变;从季节变化来看,冬季升温幅度最大,达0.52 ℃/10a;年平均最高、最低气温均呈显著上升的趋势,但是年平均最低气温的升温速率0.44 ℃/10a明显大于最高气温升温速率0.25 ℃/10a,增暖的不对称性导致年平均气温日较差以0.18 ℃/10a的速率显著减小。年降水量以1.08 mm/10a的速率增加,但变化趋势不显著,四季降水量均有不同程度的增加;湿润指数的变化亦不显著,年、春季、夏季和秋季湿润指数均有减小趋势,冬季湿润指数有增加趋势;年、季平均风速皆呈显著减小的趋势,年平均风速减小的速率为0.15 m·s^-1·(10a)^-1,日照时数以5.6 h/10a的速率呈不显著的增加趋势,各季节日照时数有不同的变化趋势,春季和夏季日照时数呈增加趋势,而秋季和冬季的日照时数呈减小趋势。