基于“黑格比”和“灿都”台风期间湍流数据的曳力系数和动力粗糙度长度参数化研究*

海面的曳力系数和空气动力学粗糙度长度是计算海气动量、感热和水汽通量交换必需的参数。基于在“黑格比”和“灿都”台风期间收集的涡动相关系统观测数据, 文章研究了10m风速和摩擦速度之间、10m风速和曳力系数之间、以及10m风速和动力粗糙度长度之间的参数化关系。结果表明: 曳力系数和摩擦速度及10m风速之间存在抛物线关系, 动力粗糙度长度与摩擦速度及10m风速之间存在自然指数关系; 临界摩擦速度为0.83m·s^-1, 临界10m级风速为23.69m·s^-1。     

广州地区旱季一次典型灰霾过程的特征及成因分析

通过研究2009年11月广州市气溶胶颗粒物质量浓度(PM10、PM2.5、PM1)、黑碳浓度、散射系数(Scatter)等大气成分要素,以及微波辐射计、激光雷达及风廓线雷达所探测的风、温、湿等边界层结构,统计分析广州旱季一次典型灰霾过程(2009年11月23—29日)中气溶胶颗粒物及其光学特性的时空变化特征,并配合天气形势背景、边界层结构对其形成原因进行详细分析。在典型灰霾过程中,黑碳浓度高达58.7μg/m3,散射系数高达1 902.7 Mm-1,PM10浓度高达423.5μg/m3,PM2.5浓度高达355.7μg/m3,PM1浓度高达286.5μg/m3。通过对同期的气象条件分析表明在广州地区旱季,区域性污染过程,特别是灰霾天气的形成具有以下三种气象条件:大气边界层高度较低;高压变性出海的天气形势与之密切相关;在偏东和偏南气流带来的高湿度环境下,气溶胶吸湿增长效应显著,导致出现严重灰霾天气。     

珠江三角洲城市地区MODIS气溶胶光学厚度产品的检验分析

根据2004年1—11月地面太阳光度计的气溶胶光学厚度的观测数据,对美国航空航天局(NASA)发布的中分辨率成像光谱仪气溶胶光学厚度产品(MODIS AOD C004)在珠江三角洲城市地区的准确性进行了检验,并分析了造成MODIS AOD误差的可能原因。分析结果表明:⑴MODIS AOD的误差在NASA的预期误差范围内,MODIS AOD可作为气候变化的研究和区域大气污染监测的有效手段。⑵与世界上其他地区的检验结果类似,MODIS AOD在珠江三角洲城市地区存在一定的系统性偏差:当AOD较小时,MODIS AOD值大多高估,而当AOD比较大时,MODIS AOD值偏低,这一系统性偏差大于全球平均偏差。其中广州和南海的偏差最为显著,东莞和番禺次之。⑶导致MODIS AOD在珠江三角洲城市地区出现较大系统性偏差的原因包括:珠江三角洲工业化和城市化的发展,使地表的植被覆盖率已大幅减少,MODIS AOD反演所采用的地表反照率估算值可能偏小;气溶胶模型中设定的单散射反照率值偏高,低估了珠江三角洲城市地区气溶胶的吸收性。     

广州市气溶胶质量谱和水溶性成分谱分析

对2006年9月—2007年1月在广州市采集的气溶胶粒子的质量谱和水溶性成分进行分析表明,广州市各测点的气溶胶质量谱基本呈双峰或三峰分布,细粒子浓度占气溶胶总浓度的四成到六成;在气溶胶水溶性离子成分中,浓度最高的阴离子是SO42-和NO3-,浓度最高的阳离子是NH4+和Na+;各离子多呈三峰或是双峰分布,但不同离子的峰值不尽相同;广州市的粉尘污染逐渐减少,而NH4+浓度迅速增大;相对土壤,只有Na+和NH4+富集度比较大,SO42-和K+有一定富集;相对海洋,F-的富集度非常大,其他离子则无明显富集;Cl-被严重耗损;致酸离子以SO42-为主,NO3-作用较弱些;SO42-和NH4+谱分布有很好的相关性,并且在细粒子和巨粒子粒径范围有共同的来源。     

STUDY ON THE CHEMICAL CHARACTERISTICS OF POLLUTING FOG IN GUANGZHOU AREA IN SPRING

Samples of fog water collected in the area of Guangzhou during February, March and April of 2005 are used in this work to study the chemical composition of fog water in polluting fog there. Three typical episodes of polluting fog are analyzed in terms of ionic concentration and their possible sources. It is found that the concentration of various ions in fog water is much higher than those in rainwater. Fog not only blocks visual range but contains liquid particles that result in high degree of pollution and are very harmful to human health. SO₄⁼ is the anion with the highest concentration in fog water, followed by NO₃^-.For the cation, Ca⁺⁺ and NH₄⁺ are the highest in concentration. It is then known that rainwater is more acidic than fog water, indicating that ionic concentration of fog water is much higher than that of rainwater, but there are much more buffering materials in fog water, like NH₄⁺ and Ca⁺⁺. There is significant enrichment of Ca⁺⁺, SO₄⁼, and Mg⁺⁺ in fog water. In the Guangzhou area, fog water from polluting fog is mainly influenced continental environment and human activity. The episodes of serious fog pollution during the time have immediate relationships with the presence of abundant water vapor and large amount of polluting aerosol particles.     

广州地区春季污染雾的化学特征分析

使用2005年2～3月在广州地区采集的雾水样品资料,分析了广州地区污染雾雾水的化学组分;对3次典型污染雾过程雾水的离子浓度及其可能的来源进行了分析。广州地区的污染雾雾水中的诸离子浓度远高于雨水中的值,因而,雾不但造成视程障碍,而且是高浓度污染的液态颗粒物,对人体健康十分有害。在雾水中浓度最高的阴离子是SO4=, 其次是NO3-;在阳离子中Ca++、NH4+的浓度最高。雨水比雾水更酸,说明虽然雾水中的离子浓度较雨水高得多,但大量的离子成分中存在更多的缓冲物质,比如说NH4+和Ca++。雾水中的Ca++、SO4=、Mg++有明显的富集现象,广州地区的污染雾雾水主要受大陆环境和人类活动的影响。这期间广州地区出现严重污染雾与水汽充足和大量气溶胶污染粒子的存在直接有关。     

基于非迭代海-气通量算法的蒸发波导预测模型研究

蒸发波导易发生在海洋等水体之上.为了深入研究蒸发波导预测模型的诊断预报技术,本研究依据目前最新的非迭代海-气通量算法,建立了非迭代通量算法蒸发波导预测模型-NEW模型,进而对新模型进行了敏感性试验,且用我国近海试验数据进行了检验.最后将NEW模型与目前使用广泛、效果较好的4种蒸发波导模型(即P-J模型、Babin模型、NPS模型和伪折射率模型)进行了对比分析,得到了不同模型蒸发波导高度随气象海洋要素变化的规律,结果表明非迭代通量算法模型与传统模型对不同海洋气象要素的敏感性响应是一致的.不稳定层结条件下NEW模型对蒸发波导的诊断结果接近于Babin模型和NPS模型,而稳定条件下略高于NPS模型.试验表明NEW模型可以有效地诊断预报蒸发波导.本研究系统阐述了非迭代通量算法模型的建立和适用情况,为蒸发波导预测诊断算法的更新和模型发展提出了新的思路.     

A COMPOSITE STUDY OF RAINFALL ASYMMETRY OF TROPICAL CYCLONES AFTER MAKING LANDFALL IN GUANGDONG PROVINCE

Based on observed rainfall data, this study makes a composite analysis of rainfall asymmetry in tropical cyclones(TCs) after making landfall in Guangdong province(GD) during 1998—2015. There are 3.0 TCs per year on average making landfall in GD and west of GD(WGD) has the most landfall TCs. Most of TCs make landfall in June,July, August, and September at the intensities of TY, STS, and TS. On average, there is more rainfall in the southwest quadrant of TC in CGD(center of GD), WGD, and GD as a whole, and the maximum rainfall is located in the southwest near the TC center. The mean TC rainfall in the east of GD(EGD) leans to the eastern side of TC. The TC rainfall distributions in June, July, August, and September all lean to the southwest quadrant and the maximum rainfall is located in the southwest near the TC center. The same features are found in the mean rainfall of TD, TS, STS, TY,and STY. The maximum rainfall is mainly in the downshear of vertical wind shear. Vertical wind shear is probably the dominate factor that determines asymmetric rainfall distribution of TCs in GD. Storm motion has little connection with TC rainfall asymmetry in GD.     

兰州地区高云和气溶胶光学特性及其辐射效应

利用激光雷达探测分析了兰州上空的高云与气溶胶的光学参数,并用LOWTRAN7定量模拟出高云对气溶胶辐射特性的影响。结果表明,消光系数廓线与相对湿度廓线随高度的变化一致性较好,气溶胶层主要在2km以下,低层气溶胶和高云的消光系数和相对湿度较大。白天,高云的存在使云下气溶胶短波加热率减小。有云和无云时气溶胶加热率的差别在地表处最为明显,中午前后差别较大,最大为11:00的0.096K.h-1。夜间,高云的存在使云下气溶胶长波冷却率减小,在1000m以下有云和无云时气溶胶冷却率的差别小,在1000m以上差别大,最大差别出现在1500m处(02:00～04:00),为0.033K.h-1。     

南海北部气溶胶光学厚度观测研究

利用2004年南海北部开放航次全程使用多波段太阳光度计观测获得的气溶胶光学厚度资料，对南海北部气溶胶光学厚度（AOD）的时空分布特征、气溶胶类型和来源等进行了分析。结果显示，近岸海域AOD值大，基本在0．5（500nm）以上，远离大陆的区域AOD值小，基本在0．2（500nm）以下。AOD值与污染源区丁业生产水平和气流输送密切相关，受珠三角地区丁业高度发展和冷空气南下的影响，在珠江口南部出现AOD高值中心；由于受台湾西南部工业区和东北信风的影响，台湾岛西南部海域AOD值偏大。3天的个例分析显示，海洋上空的AOD值上午和下午略高，中午最小，AOD与大气水汽含量呈正相关。Angstrom波长指数分析显示，大陆沿海海域气溶胶以小粒子为主，远离大陆海域以海盐粒子为主。