A Study on the Relationship Among Visibility, Atmospheric Suspended Particulate Concentration, and Meteorological Conditions in Hong Kong

By making use of the 2005 hourly data of visibility at Chek Lap Kok and suspended particulate (PM2.5) at Tung Chung,PM2.5 concentration and visibility (excluding cases with mist,fog, rain, or relative humidity≥95%) are found to have a reciprocal relationship with correlation coefficient about 0.8. Besides, similar seasonal trends are exhibited in both the number of hours of reduced visibility (visibility below 8 km and excluding cases with mist, fog, rain, or relative humidity≥95%) and PM2.5 concentration, i.e., with higher value attained in winter and lower value in summer.Backward trajectory analysis using HYSPLIT indicates that this phenomenon is related to the source of air mass affecting Hong Kong. For continental trajectories, the average daily occurrence of reduced visibility and the daily mean PM2.5 concentration were much higher than the corresponding occurrence of reduced visibility and mean PM2.5 concentration for maritime trajectories.A case study on an event with a tropical cyclone approaching Hong Kong is included in this paper to demonstrate the significance of meteorological conditions in determining the visibility and PM2.5 concentration.     

水平能见度经验公式在青岛沿海地区的应用

利用青岛4 a的能见度观测资料和大气气溶胶光学参数反演资料检验了4种能见度经验计算公式的适用性。发现Koschmieder公式和乘幂公式能更好地刻画能见度和气溶胶光学厚度间变化趋势上的相关性,但是由于能见度观测的不确定性和气溶胶光学参数反演的不准确性导致的数据离散性,需要确定更有代表性的经验参数。利用最大发生频率原则确定不同光学厚度对应的能见度值,据此确定适合青岛的各经验公式的经验参数,最后利用MODIS光学厚度资料将乘幂经验公式应用到青岛附近沿海地区能见度的计算,发现春季和夏季的能见度低于其他季节。     

Characteristics of Surface Solar Radiation under Different Air Pollution Conditions over Nanjing,China: Observation and Simulation

Surface solar radiation (SSR) can affect climate, the hydrological cycle, plant photosynthesis, and solar power. The values of solar radiation at the surface reflect the influence of human activity on radiative climate and environmental effects, so it is a key parameter in the evaluation of climate change and air pollution due to anthropogenic disturbances. This study presents the characteristics of the SSR variation in Nanjing, China, from March 2016 to June 2017, using a combined set of pyranometer and pyrheliometer observations. The SSR seasonal variation and statistical properties are investigated and characterized under different air pollution levels and visibilities. We discuss seasonal variations in visibility, air quality index (AQI), particulate matter (PM₁₀ and PM_2.5), and their correlations with SSR. The scattering of solar radiation by particulate matter varies significantly with particle size. Compared with the particulate matter with aerodynamic diameter between 2.5 μm and 10 μm (PM_2.5?10), we found that the PM_2.5 dominates the variation of scattered radiation due to the differences of single-scattering albedo and phase function. Because of the correlation between PM_2.5 and SSR, it is an effective and direct method to estimate PM_2.5 by the value of SSR, or vice versa to obtain the SSR by the value of PM_2.5. Under clear-sky conditions (clearness index ≥0.5), the visibility is negatively correlated with the diffuse fraction, AQI, PM₁₀, and PM_2.5, and their correlation coefficients are ?0.50, ?0.60, ?0.76, and ?0.92, respectively. The results indicate the linkage between scattered radiation and air quality through the value of visibility.     

1980～2013年华东小雨减少及其主要影响因子分析

本文通过对1980～2013年华东区域447站各等级降水的时空分布特征进行分析,从低空气温、水汽、相对湿度入手,采用经验正交函数分析（Empirical Orthogonal Function,简称EOF）、合成分析等诊断方法揭示小雨与低空气温、水汽、相对湿度之间的关系;根据克劳修斯-克拉珀龙（Clausius-Clapeyron）方程,从物理角度对温度和水汽含量变化对小雨减少的相对贡献进行分析,并选取长三角区域利用能见度资料分析小雨减少的特征。研究主要得出以下结论:（1）华东区域1980～2013年总降水日和总降水量分布呈现南多北少随纬度增加递减趋势,总降水日主要以小雨日为主,小雨日占总降水日的71.84%。除暴雨外,其它各等级降水均呈现出减少趋势,以小雨的减少最为显著,小雨日和小雨量区域平均减少趋势为－3.37 d (10 a)-1、－6.52 mm (10 a)-1。小雨日EOF分解的第一模态呈现了华东区域小雨日一致减少的分布特征;第二模态则体现了小雨日变化的不均匀性,具有明显的区域差异。（2）小雨日的减少是伴随着低空增温发生的,低空温度上升了0.32 K (10 a)-1,同时可降水量呈现微弱的减少趋势。小雨日的变化与低空相对湿度有很好的正相关关系,EOF分解结果也揭示了低空相对湿度具有与小雨一致的空间分布特征。合成分析表明低空气温偏高（低）年,小雨日偏少（多）,可降水量偏多（少）年,小雨日偏多（少）,相对湿度偏高（低）年,小雨日偏多（少）。（3）根据Clausius-Clapeyron方程和相对湿度公式,低空增暖使饱和水汽压增加6% K-1～7% K-1,饱和水汽压增加在水汽微弱减少的前提下,导致了低空相对湿度的显著减少,从而导致了小雨的减少。对低空温度,比湿变化对小雨的影响进行分析,发现单纯由温度变化引起的相对湿度减少为－4.83%,而单纯由于比湿变化引起的相对湿度变化为－1.91%,分析表明了低空增暖是引起小雨日减少的主要原因。（4）能见度较差的区域,年均小雨日和小雨量偏少,但是小雨的长期减少趋势主要还是由低空增暖引起的相对湿度的减少导致的。     

大雾临近预报中高密度能见度数据应用

采用2011—2016年合肥地区高时空分辨率的能见度观测数据,分析能见度空间分布特征及大雾生消过程中的能见度变化特点。结果表明:能见度多呈现正态分布且分布相对均匀,有雾时正态分布比例明显下降,非均匀性明显增加;大雾过程中平均能见度变化趋势较为稳定有利于临近预报,而空间最低能见度对临近预报有指示意义;大雾过程中空间变差系数多有明显增加,大雾开始形成和消散阶段空间差异性较大;历史回算表明,利用高密度能见度数据的空间分布和趋势外推,较实际预警发布时间平均提前约1.9h。     

机场主导能见度仪器自动观测方法研究

主导能见度是航空活动能否正常进行的重要标准之一。伴随我国通用机场建设,主导能见度的自动观测具有重要的实际意义。本文使用中值法、图形比例法和均值法3种方法,利用机场现有多套能见度传感器进行主导能见度自动观测,并使用3种方法研究分析了天津、大连、海拉尔、成都和重庆5个机场2014年12月10日起连续100天的07:00和19:00 2个时间点的多能见度传感器测量值。结果表明:相比于中值法和图形比例法,均值法具有更小的观测偏差;观测原理和方法、能见度传感器数量、地区气候差异和观测位置差异是影响主导能见度自动观测数据质量的主要影响因素。     

运用支持向量机方法对数值模拟结果的初步释用

基于获得的海水浴场逐日两次观测资料及同期NCEP数值模拟结果(提取各种相关变量),通过求取两者之间的相互关系,并采用最优子集方法确定了对各预报要素具有重要意义的影响因子。针对海水浴场的气温、降水及能见度等要素的预报,应用支持向量机方法建立了相应的预测模型,最终获得不同海水浴场在不同预报时效、不同预报要素的数值产品释用结果。经过对比分析,各预报要素释用后的结果较释用前在预报准确率方面有较大的提高。     

1996—2013年上海虹桥机场低能见度及低跑道视程特征分析

利用1996—2013年上海虹桥机场逐时地面观测资料,对影响机场正常运行的主导能见度低于800 m（低能见度）和跑道视程（RVR）低于550 m（低RVR）时次的出现次数进行统计分析,得到以下结论：1996—2013年虹桥机场除2002年低RVR时次出现较多外,其余年份均为低能见度时次出现更多;低能见度及低RVR时次出现次数分别以57次/年和26次/年的速率减少;季节变化特征显示两者均在12月出现最多,9月出现最少,11月至次年2月是两者出现的高频季节,5—9月为低频季节;一天中低能见度及低RVR多集中出现于19:00—01:00（世界时）,其中23:00达各自峰值;进入夜间后低能见度时次的出现比率首先较大,后半夜开始低RVR影响逐渐凸显。虹桥机场低能见度时次出现次数随能见度数值的降低呈先减少后增多趋势,低RVR时次则在150~200 m及0~50 m两个区间出现次数较多。     

北京西南部地区大气污染分析

近年来北京的气象特征、雾霾发生频次、能见度变化特征及特点受到越来越多的关注。利用北京西南地区代表站的能见度,通过回归分析、Mann Kendall趋势分析突变检验方法等,对近34年能见度的变化特征及突变性进行了分析研究,发现平原地区和山区日平均能见度年际变化均呈下降趋势,季节变化以春冬季能见度较好,日变化显著,平原站年均能见度在1997年前后出现突变。结合常规地面观测要素进行了相关分析,发现能见度与湿度相关性最好。利用房山区环保局提供的2013年全年污染物浓度数据,分析能见度与污染指数的关系,发现在各污染因子中,PM25同能见度的相关性最好,SO2相关性最差,为今后污染治理提供参考依据。