南极中山站大气电场基本特征

本文是有关中山站大气电场观测资料的分析报告,主要介绍基本观测情况,地面大气电场平均特征,包括各种时间尺度的频谱特征、季节变化、不同天气状态的典型电场特征。     

南极中山站大气电场基本特征

本文是有关中山站大气电场观测资料的分析报告，主要介绍基本观测情况，地面大气电场平均特征，包括各种时间尺度的频谱特征，季节变化、不同天气状态的典型电场特征。     

塔里木盆地大气降尘变化特征及影响因素分析

利用哈密、塔中与和田沙尘暴观测站2005—2008年大气降尘观测资料,结合铁干里克、民丰等18个大气降尘监测点2007年4月以来的大气降尘、沙尘天气等观测资料,分析了塔里木盆地大气降尘变化特征,同时分析了影响大气降尘浓度变化的主要因素。结果表明：①2005—2008年3站中哈密大气降尘量最少,其次为和田,塔中的大气降尘量最多; 2006年是4 a中降尘量最多年份,其次为2005年,2008年相对较少。②春夏季是大气降尘集中季节,秋季略大于冬季。塔里木盆地中部最高,南部及西南部的站点降尘明显高于盆地的东部和西部。③在沙尘暴季节,无论是5月还是6月,2007年大气降尘量基本上都高于2008年。④2007年5月和6月,除盆地东面的哈密、铁干里克以及西缘的阿拉尔3站外,其他18个站沙尘天气较多。沙尘天气是塔里木盆地大气降尘量高的主要因素,沙尘天气越多,大气降尘量越高。     

塔克拉玛干沙漠腹地黑碳气溶胶浓度

利用2006年3月-2007年2月塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站黑碳测量仪的观测数据,结合同期PM₁₀、能见度及常规气象观测资料,分析了沙漠地区大气中黑碳气溶胶浓度的变化特征及其影响因子。结果表明：观测期间黑碳浓度小时平均值为1.81±1.58 μg·m^-3,日平均浓度为1.72±0.85 μg·m^-3,区域本底值为0.78 μg·m^-3;日变化呈单峰,与其他地区的双峰、三峰型不同;季节变化特征明显,春、冬季黑碳浓度较高,秋季较低,春季大量沙尘增加了气溶胶的吸收特性,黑碳测量仪观测的黑碳浓度要高于近地面大气中实际的黑碳浓度;黑碳浓度小时平均值与风速呈显著非线性相关,不同风向下黑碳浓度水平有较明显的差异,该地区黑碳浓度的变化与盛行风向上来自污染较严重地区的气团输送有关,并且受局地沙尘和排放源的影响。     

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.     

中国北方一次沙尘天气过程的数值模拟

选取中国北方地区2012年4月22-24日的一次沙尘天气过程,综合分析了多种地面与卫星观测资料,并在此基础上采用WRF-Chem模式（Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry）对本次沙尘天气过程的起沙和传输进行数值模拟,并与卫星遥感、地面激光雷达等观测数据进行对比验证。结果表明：此次过程是由地面冷锋和高空短波槽共同作用引起的。WRF-Chem模式模拟结果较好再现了此次沙尘过程的时空分布特征,与地面观测的沙尘天气发生地点基本一致。沙尘天气发生前后,地面观测站各气象要素有明显变化,表现出大风、降温、正变压。WRF-Chem模式模拟的气温和湿度变化趋势与观测基本一致。地面观测得到的PM₁₀质量浓度与消光系数在沙尘过程期间均上升达到高值,模拟能够很好地反映PM₁₀质量浓度的整体变化趋势,但峰值低于观测结果。采用HYSPLIT模式进行后向轨迹模拟,进一步表明本次沙尘过程的源地主要为塔克拉玛干沙漠与古尔班通古特沙漠。前向轨迹模拟结果表明沙尘传输路径自新疆起始,途经内蒙古、甘肃、宁夏、陕西。     

乌鲁木齐市低空大气逆温特征分析

为了分析乌鲁木齐低层大气逆温变化特征,通过利用乌鲁木齐市气象站2000-2004年的探空观测资料,从逐日探空原始记录中提取得到贴地逆温、脱地逆温的底部、顶部高度、温度,分析它们的变化情况。乌鲁木齐市低空大气温度层结全年以弱稳定为主,一年四季都存在逆温层。冬季是逆温特征最为显著的季节,强度最强,平均为1.06℃/100 m。冬季逆温发生频率最高,平均为89%,贴地逆温厚度最厚,平均为860 m,脱地逆温底高平均为534 m,顶高平均为1 187 m。由于蒙古反气旋的冷空气在准噶尔盆地堆积,使得乌鲁木齐冬季近地面大气稳定。     

反向沙丘近地层气流变化及其对沙丘形态的影响

反向沙丘形态-动力学过程是风沙地貌的重要研究内容。选择腾格里沙漠东南缘推平沙地发育的反向沙丘为研究对象,采用二维超声风速仪对沙丘表面5个位置0.25 m和0.5 m高度的气流进行野外观测。结果表明：（1）气流方向影响近地层气流特征。以沙丘脊线垂线为轴,0.25 m高度处沙丘脊线的垂线两侧风向变化不完全对称。当丘顶气流方向与脊线垂线角度差值为负时,迎风坡底部风速恢复较慢。（2）背风坡气流特征受风向控制。背风坡0.25 m与0.5 m高度气流变化规律相似,在背风坡中部发生偏转,但沙丘顶部气流方向与脊线垂线相差<10°时发生反向偏转。丘顶风向为285°—315°（左偏）时,0.25 m高度的偏转角度大于0.5 m高度的偏转角度。背风坡0.25 m与0.5 m高度处风速表现为脊线垂线两侧风速变化不一致。（3）沙丘表面气流影响沙丘形态。观测期间沙丘脊线发生明显移动,移动值为0.33 m。背风坡发生堆积,最大堆积厚度为0.44 m,迎风坡发生风蚀,最大风蚀深度为0.43 m。该研究结果证实了风在风沙地貌演化中的重要作用,为反向沙丘形态演化数值模拟提供数据支持。     

塔克拉玛干沙漠中心的沙尘气溶胶观测研究

沙尘气溶胶严重影响中国北方的空气质量,作为一种重要气溶胶并影响区域的辐射平衡。塔克拉玛干沙漠每年释放大量的沙尘气溶胶,而位于塔克拉玛干沙漠中心的塔中站,提供了对沙尘气溶胶的近距离观测。利用该站地面太阳光度计的观测数据分析了沙尘气溶胶的年变化特征,并分析了该站光学厚度、能见度、大气飘尘质量浓度（PM10）和大气总悬浮颗粒物浓度（TSP）之间的相关性。结果显示,气溶胶的440 nm光学厚度在春季最高、秋季最小,440 nm光学厚度与能见度呈现负幂函数关系,TSP与PM10呈现线形相关关系,PM10与能见度呈现负幂函数关系。     

塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射收支特征研究

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站探测的辐射数据,分析了流动沙漠区近地层辐射收支特征以及云和沙尘对其的影响。总辐射在夏季某些特定的天气条件下接近太阳常数。不同天气条件下,辐射收支特征存在较大差异;总辐射受云和沙尘的影响最明显,变幅最大,夏季沙尘暴天气时比晴天减少了80%以上;反射辐射的日变化趋势在各个季节内、各种天气条件下与总辐射非常一致;大气长波辐射所受影响较小,且云和沙尘会使其略微增加;地面长波辐射的变化幅度最小,均在10%以下;净辐射在阴天时略微降低,沙尘天气时明显降低,为负值。观测期间的平均辐射特征与晴天比较接近,平均的总辐射、净辐射与晴天的比值白天基本在0.7左右,说明云和沙尘对塔中的辐射能量有较大的强迫作用。     

Synoptic conditions of heavy snowfalls in Europe

Synoptic conditions of heavy snowfalls at four stations in Europe (Oslo, Bremen, Smolensk and Budapest) were analyzed using daily data of snow cover depth from 50 winter seasons (1960/1961–2009/2010). Composite maps of the sea level pressure and 500 hPa geopotential height means and anomalies were presented for the days with an increase in snow depth by ≥10 cm, for each station separately. In the same way, maps were presented for the 850 hPa temperature and the precipitable water content. Additionally, 48 h back trajectories of air masses for the chosen days with the highest amount of snowfall were constructed, using the NOAA HYSPLIT model. Negative anomalies of sea level pressure and 500 hPa heights, which correspond to low‐pressure systems spreading over Europe, are prerequisites for the occurrence of heavy snowfalls at each analyzed location. In Budapest, heavy snowfalls appear as a result of cyclonic cold fronts from the Mediterranean Sea. Another typical location of snow‐bringing low‐pressure systems is the Baltic Sea region. Negative pressure anomalies over the North Atlantic with a low‐pressure centre over the Norwegian Sea cause snowfalls in Oslo. There are two main sources of air masses bringing abundant snowfalls in Europe: the Atlantic region and Mediterranean. According to back trajectories, the humid air masses are transported over long distances and on the way they are shifted from the low troposphere in the source regions to the upper layers.     

祁连山排露沟流域降水δ18O和δD特征及水汽来源

降水氢氧同位素受气温、降水量、海拔、水汽来源等多种因素控制,是研究区域水文循环过程的重要手段。基于祁连山中段排露沟流域3个站点降水稳定氢氧同位素数据（δ¹⁸O、δD、d-excess）和气象观测资料,结合临近GNIP站点监测资料和HYSPLIT 4.9模型对流域降水同位素特征及水汽来源进行分析。结果表明：流域降水δ¹⁸O值波动范围大（-32.32‰~+3.23‰）,季节性变化明显,冬季δ¹⁸O值较低,夏季δ¹⁸O值较高。降水δ¹⁸O和δD值与日均气温均存在密切正相关关系,即温度效应明显。受山区气候和地理条件影响,各站点局地大气降水线（LMWL）截距和斜率相似;与临近GNIP站点（张掖）进行对比,流域降水明显受局地水汽和二次蒸发影响较少。降水d-excess值表现出与δ¹⁸O值相反的季节性变化趋势。结合HYSPLIT 4.9气团轨迹模型,得出流域夏季水汽主要来源西风环流输送,冬季受西风环流和极地气团共同影响。     

贡嘎山大气本底观测进展

贡嘎山大气本底观测站试运行一年以来,基本上掌握了该地区的大气本底特性、组成及其一定时间尺度的变化规律。     

一次强沙尘暴过程中沙尘气溶胶空间分布的初步分析

利用地面观测资料分析了2008年5月25日至29日沙尘天气的发生、发展情况,利用Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations（CALIPSO）资料分析了沙尘气溶胶在传输过程中的垂直分布状况,结合HYSPLIT模式,对此次沙尘天气过程中沙尘气溶胶的传输路径做了分析。结果表明,此次沙尘天气过程是由蒙古气旋造成的,沙尘由低空急流向远方输送;地面沙尘天气主要发生在气旋和反气旋之间强烈的北风或西北风气流中;在此次沙尘天气过程中,沙尘气溶胶的退偏振比在0.10~0.38之间,沙尘主要分布在海拔2 km到4 km之间,最高可达到5 km。     

兰州市沙尘天气污染特征及潜在源区

为了解兰州市沙尘天气期间大气污染特征，选取2016—2017年兰州市国家大气环境监测网络系统21个监测站点逐小时数据，对沙尘天气过程中的污染物特征进行分析。在此基础上，结合地面气象参数，运用HYSPLIT模型聚类计算和激光雷达观测等手段，对颗粒物来源和传输过程进行潜在源区贡献因子（PSCF）和浓度权重轨迹（CWT）分析。结果表明：兰州沙尘天气主要受西北方向、东偏北短距离传输、北部内蒙古路径3类气团影响，其中西北方向气团影响沙尘天气持续时间较长，沙尘过程中消光系数最高，环境空气质量转差显著，其他两类气团影响沙尘天气持续时间较短，有利于污染扩散；沙尘天气发生前期PM₁₀与气态污染物呈现正相关，沙尘天气过程中为负相关，沙尘天气后则再次转为正相关，沙尘天气对气态污染物浓度有降低效果；春季兰州地区颗粒物潜在区分布相对集中，主要来自于兰州西北部河西走廊，PSCF值大于0.7；冬季颗粒物潜在源区分布范围较广，PSCF值集中在0.7~0.9，其中对PM₁₀较大贡献区集中在新疆东南部，贡献值240~320 μg·m^-3。     

沙尘影响下华北地区一次重污染天气形成与消散过程分析

以2017年5月4日~5日华北地区出现的一次大范围的严重的天气污染形成与消散过程为研究对象,通过搜集华北地区9个城市空气中主要污染物浓度、AQI（空气质量指数）和常规气象数据,分析AQI、主要污染物（PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂、CO、O₃）浓度变化特征和相关气象因子的关系。结果表明：本次重污染本质为区域性沙尘污染所致。污染过程呈现出形成速度快、消散急促的特点。该污染过程首要污染物为PM₁₀,其次为PM_2.5,而SO₂、NO₂、CO、O₃等由人类活动产生的污染物浓度并未超标。后向轨迹分析和相关分析发现造成此次严重污染颗粒物主要来自蒙古高原,风是主要驱动因子。污染物在空间位置比较接近的城市间传输时,表现出趋势一致性、时间上的滞后性和污染物浓度的累积性特点。     

一次夏季强沙尘暴形成机理的综合分析

利用沙尘暴发生前夕酒泉基准站的探空资料、沙尘暴发生前后地面自动站观测资料和有关台站的常规观测资料对2004年7月12日出现在我国内蒙古西部和河西走廊西端的一次沙尘暴天气过程,从大气层结稳定度、地形因素对沙尘暴影响的机理以及下垫面性质等方面进行了分析,并对天气现象发生时地面气象要素和地温的变化进行了研究。结果表明：①大气层结的不稳定起了激发作用;②该地区特殊的地形条件所造成的“狭管效应”起到了加强作用;③沙尘暴爆发前风速迅速增大,为起沙提供了动力条件;④气压和相对湿度在沙尘暴发生前夕和沙尘暴过程的中后期有明显扰动, 沙尘暴结束后温度、气压、相对湿度和地面等气象要素有显著性突变。     

中国东北地区及不同典型下垫面的气温异常变化分析

利用6个代表站1905-2001年较长时期的月平均气温,对缺测年代的数据进行了插补,建立了东北地区近百年平均季、年气温序列。对所建温度序列与同一区域内26个代表站平均温度序列的近46年同期资料做了相关分析,检验了序列的代表性。在所建序列基础上,分析了东北百年气温的年代、年和季节等不同时间尺度变化特点和地域分布特征,采用谱分析方法探讨了序列的周期性变化特征,并采用Mann-Kendall和Yamamoto方法对经过滑动平均的气温序列进行了突变分析。结果表明,东北近百年年平均温度表现为明显的增暖趋势,但为起伏式增暖;冬季增温非常强烈,夏季在1995年以前不仅没有升温,反而有明显降温趋势,但1995年以后夏季气温明显升高,春秋季的升温趋势与冬季类似,但幅度小得多;在区域内,增温强度似乎并不随纬度增大,纬度较低的沈阳增温最强;三种典型下垫面中以山地的增温幅度最强;功率谱分析表明了百年气温变化的2.3年和4.2年的主周期,其中2.3年周期比较显著。