当代大气物理大气化学研究热点

国际间广泛关注的三大环境热门话题,气候变化、酸沉降与臭氧损耗都是发生在大气层内的物理化学过程。因而,当代大气物理、大气化学的研究热点也是围绕着这三大热门话题来进行的。比较重要的研究内容有：１　气候变化研究中的大气物理大气化学问题　　众所周知,国内外学者的大量研究表明,由于人类活动燃烧了大量的化石燃料,如果二氧化碳浓度倍增,全球平均气温将上升１～２℃（也有将上升２～４℃的研究结果）,这将引起灾难性后果。但人们逐渐注意到,在以往的大多数研究中,主要只考虑了温室气体（ＧＨＧｓ）的作用,如二氧化碳、水汽…     

灰霾天气变化特征及垂直交换系数的预报应用

利用1998—2008年广东省广州、东莞和增城的常规气象资料及2004年6月10日—2008年12月30日Micaps 3.0的K指数、沙氏指数和L指数资料,重点分析了这三个地方10—12月的灰霾天气变化特征。研究结果表明,增城的能见度比例主要集中在大于10 km的范围内,空气质量最好,东莞的空气质量最差。广州和东莞10—12月的能见度等级百分比分布形态类似,轻微灰霾天气所占频率较大,其中10月占的比例最高。并提出垂直交换系数试图对污染物的垂直输送能力进行评估,进而尝试对灰霾天气进行预报。结果表明当垂直交换系数小于15 000时,城市容易出现灰霾天气,反之则说明该地的空气质量较为良好。     

1951—2005年中国大陆霾的时空变化

霾的出现有重要的空气质量指示意义.而雾的记录,有明确的天气指示意义.由于经济规模的迅速扩大和城市化进程的加快,中国大陆都市霾天气日趋严重.利用1951-2005年中国大陆743个地面气象站资料分析中国大陆霾的长期变化趋势,结果表明:霾的地理分布特点是,从1956年到1980年中国霾日都比较少,仅四川盆地和新疆南部超过50天;20世纪80年代以后中国霾日明显增加,到21世纪大陆东部大部分地区几乎都超过100天,其中大城市区域超过150天,与经济活动密切相关.霾日排在前10位的依次是沈阳、河北邢台、重庆市区、辽宁本溪、西安、成都、四川遂宁、湖北老河口、新疆和田、且末、民丰、四川内江,主要集中在辽宁中部、四川盆地、华北平原和关中平原地区,以及受沙尘暴影响较多的南疆地区.就中国大陆而言,12和1月霾天气日数明显偏多,2个月霾日数的总和达到了全年的30%;9月霾天气日数最少,约占全年的5%.具有藕日增加变化趋势的站点主要分布在中国的东部和南部,包括华北、黄淮、江淮、江南、江汉、华南以及西南地区东部,是中同东部一些经济和工业比较发达的地区.具有霾日减少变化趋势的站点主要分布在东北、内蒙古和西北地区东部.这些地方的经济和工业水平相对滞后,东北地区作为老工业基地,但近年来工业结构的调整和环境治理的改善使当地的霾日数逐渐减少.     

珠江三角洲秋季大气边界层温度和风廓线观测研究

根据2004年10月珠江三角洲3个代表性观测点大气边界层观测资料, 分析了珠江三角洲秋季大气边界层温度和风廓线特征。结果表明:珠江三角洲秋季气温递减率较低, 逆温出现频率较高, 强度较弱, 海风使珠江口贴地逆温的出现时间推迟、低空逆温的出现频率增加。珠江三角洲秋季受多种局地环流影响, 边界层内风廓线比较复杂, 晚上城市群与非城市群地区风向有明显差别; 城市群和珠江口多次分别观测到城市热岛环流和海风环流。     

关于冻雨和雨凇、雾凇之我见

近期我国南方数省发生了严重的持续性冰冻灾害,雨凇和雾凇复合积冰是其成灾的主要原因,冻雨在短时间内大量过冷却水撞冻形成的雨凇,与过冷雾滴长时间的撞冻与冰水转化形成的雾凇交替出现,在物体,尤其是输电线路和塔架上形成了复合积冰,导致了建国以来最严重的冰冻灾害。逆温层是锋区、锋面等典型层状云降水普遍存在的低空层结,不是一定发生冻雨的充要条件,只要近地层（3000m以下）有丰富的过冷却水,气层温度在0～-15℃,有丰富的凝结核和水汽供应,而缺乏冻结核（成冰核）就可以形成冻雨,如果此时下垫面物体温度〈0℃,就可以在物体上形成雨凇;而当近地层出现过冷雾时,如果此时下垫面物体温度〈0℃,就可以在物体上形成雾凇。     

ATMOSPHERIC TURBULENCE STRUCTURE AND SPECTRAL CHARACTERISTICS AT NEAR SURFACE LAYER ON TROPICAL COASTS

By use of an observational experiment at the village of Tianwei, Haikou, Hainan province in 1990,characteristic turbulence values such as velocity component spectra and turbulence intensity are studied.The data were mostly obtained in cloudy condition, so that the stability parameter (L) and thermal flux (wt) did not vary diurnally while the turbulent energy and mean-temperature did. The basic characteristics of turbulence spectra are similar to those with fine weather, hems close to local isotropy in the inertial subrange. The velocity spectra agree with the law of "-2/3 th power"in Kolmogrov's similarity theory. The relationship between turbulent intensity of components δ_i/U (i=u,v,w) and stability Z/L is studied follow ins the Monim-Obukhov(M-O) similarity theory. It is shown that the two observe the law of "1/3 th power", though the turbulent intensity and energy are generally larger than those on the flat underlying topography.     

珠江三角洲大气气溶胶对地面臭氧变化的影响

研究表明在珠三角目前的污染状况下,至少一半以上的紫外辐射被大气气溶胶衰减,如此大幅度的紫外辐射衰减对城市生态系统和物种化学循环,尤其是臭氧光化学反应过程有重大的影响.利用地面观测的臭氧、紫外辐射、气溶胶辐射特性参数以及辐射和化学模式定量评估了大气气溶胶对地面臭氧影响的显著性.实例分析表明,珠三角大气气溶胶和紫外辐射与臭氧之间的相关性显著,气溶胶光学厚度（AOD）与地面PM10的浓度相关性高达0.98,AOD与相应时次的紫外辐射和臭氧的反相关性明显,相关系数可达-0.9.分析表明气溶胶污染通过衰减紫外辐射可显著降低臭氧的产率,AOD为0.6时臭氧的午间峰值区消失,AOD至1.2时午间峰值区呈下降趋势,造成午间臭氧的生成产率明显降低.目前干季（10,11,12和1月）广州的气溶胶光学厚度AOD550 nm≥0.6（AOD340 nm≥1.0）的出现概率为47%（55%）,珠三角在干季出现臭氧极大值的机会少与严重的气溶胶污染抑制臭氧峰值的出现应有密切的关系.分析表明应用辐射化学模式计算气溶胶的辐射效应时对单散射因子（SSA）十分敏感,表明应用辐射化学模式计算臭氧的产率时应慎重选取合理的单散射因子值.     

一次山地浓雾的三维数值研究

利用非静力平衡中尺度数值模式MM5v3对发生在2001年3月7—8日的南岭山地浓雾进行数值研究，结合外场综合观测资料，分析浓雾的发生、发展和消散机制。结果表明，在大范围的主体层状云系到来之前，低层的偏南暖湿气流沿山坡爬升冷却凝结形成爬坡雾，提早了地面浓雾出现的时间；大范围层状云系在山头接地形成了地面的浓雾。随后锋面逆温促进了低云和浓雾的长期维持与发展。模拟雾的强度、出现时间、含水量和温度、湿度随时间的演变与实测基本吻合。表明了中尺度模式预报山地浓雾的潜在能力。     

到达地面的紫外辐射强度预报

紫外线指数一般用０～１５的数字来表示,通常规定,夜间的紫外线指数为０,在热带高原地区,晴天无云时的紫外线指数为１５。世界气象组织规定了单位紫外线指数相当于２５ｍＷ／ｍ＾２红斑加权剂量率。紫外线指数预报大致可分为统计预报方法和模式预报方法两种。统计预报方法主要依赖于高精密度、高准确性的紫外线实测资料和相关的气象要素观测;而模式预报方法则主要依赖于对平流层臭氧的预报和大气辐射传输模式的应用。     

COMPREHENSIVE ANALYSIS OF THE MACRO- AND MICRO-PHYSICAL CHARACTERISTICS OF DENSE FOG IN THE AREA SOUTH OF THE NANLING MOUNTAINS

Using the composite field observational data collected in the area south of the Nanling Mts. and numerical modeling, the seasonal features of dense fog and visibility, fog drop spectrum and physical concept of fog forming have been analyzed. The occurring frequency of low visibility（≤200 m） is very high with a mean of 24.7%, a maximum of 41.8% from the end of autumn to winter and next spring. The fog processes that occur in the area south of the Nanling Mts. in spring and winter result from the interactions of complicated micro-physical processes, the local terrain, water vapor transportation and the influencing weather system. The fog processes are arisen from advection or windward slope, which is much different from the radiation fog. Cooling condensation due to the air lifted by the local mountain plays an important role in fog formation. Windward slope of the mountain is favorable to the fog formation. Dense fog can occur at lower altitudes in the windward slope of mountain, resulting in the lower visibility. The fog is mainly of small-drop spectrum with smaller number-density than that of urban fog, and its drop spectrum has descending trend in the section of smaller diameter. The inverse relationship between fog water content and visibility is the best among several relationships of micro-variables. In addition to micro-physical processes of fog body itself, the motion of irregular climbing and crossing over hillside while the fog body is being transported by the wind are also important reasons for the fluctuation of micro-physical parameters such as fog water content.