北京集中绿化区气温对夏季高温天气的响应

利用自动气象站风、温、湿观测资料,对北京城市集中绿地缓解夏季高温(最高气温≥35 ℃)的效果进行了初步研究.研究结果表明:1)所研究的集中绿地都具有缩短高温持续时间的作用,但对最高气温的调节存在很大差异,有些集中绿地对最高气温几乎没有缓解作用,甚至有增温的可能.因此为发挥集中绿地缓解高温的效果,应尽可能提高绿地的通风条件.2)对北京城来说,集中绿地面积≥20 hm2时,降温效果比较显著.3)在高温天气情况下,集中绿地对高温的缓解作用对人体舒适度的改善,可能会由于集中绿地相对湿度较高而被抵消.     

北京"城市热岛"效应现状及特征

利用2002年北京自动气象站资料,对北京“城市热岛”效应现状进行了分析。为了与20世纪70年代的结果相比较,选择城区代表站为天安门广场站,城郊代表站为朝阳气象站站。与20世纪70年代相比,目前北京的“城市热岛”表现出一些新特点:1)利用城区与城郊日均温差表示的“城市热岛”强度的统计结果表明,现在北京的“城市热岛”效应在夏季最强,秋、冬季次之,春季最弱,2)除夏季“城市热岛”整天存在(午后的平均强度在2℃左右)以外,其他季节的午后,天安门广场地区经常出现“城市冷岛”现象。3)北京“城市热岛”消失的极限风速没有发生系统性变化,当风速>3级时,北京“城市热岛”基本上消失。作者还研究了北京“城市热岛”形成和消失的日变化特征,以及“城市热岛”强度对风速等气象要素变化的响应特征。值得指出的是,对强“城市热岛”的个案分析显示,冬季夜晚“城市热岛”强度经常表现出较大的波动性,与此相伴随,城郊地面风出现风向突变和风速的阵性现象。     

城市化与北京地区降水分布变化初探

根据北京地区城市化进展的程度,以1980年为分界点,将1961～1980年划分为城市化慢速期,1981～2000年划分为城市化快速期。利用北京地区14个标准气象站40年的降水量资料,研究了城市化对北京地区降水分布的可能影响。初步的研究结果表明:北京地区冬季降水量分布发生了显著的系统性的变化,即城市化缓慢期北京地区南部为降水较多地区,北部为降水偏少地区;城市化快速期相对降水量的分布则正好相反,南部地区变为降水较少地区,而北部变为降水偏多地区。其他季节,北京地区的相对降水量分布并未发生整体性的显著变化。造成冬季降水分布变化的原因可能是随着城市规模的扩大,北京冬季"城市热岛"和"城市干岛"效应增强进而使云下蒸发过程增强,造成城区及南部地区地面降水量减少。至于夏季降水分布并未发生系统性的变化,还需深入研究。以上结果与国内外的相关研究结论大相径庭。     

嵌套网格空气质量预报模式系统的发展与应用

主要综述中国科学院大气物理研究所自主开发的嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS,Nested Air Quality Prediction Modeling System)的历史发展与应用情况.模式发展伊始为欧拉污染物输送实用模型,利用其研究东亚硫氧化物的跨国输送问题,得出中国对于周边国家的输送量不大的结论; 在系统中嵌入适合东亚的起沙机制模块,用来模拟沙尘发生、输送及沉降等过程,估算亚洲大陆沙尘气溶胶对海洋地区的输送与沉降通量,为研究海洋生物地球化学循环提供基础数据; 利用该系统研究沙尘及其土壤粒子对酸雨的中和作用,发现沙尘输送对东亚酸雨的分布影响很大; 发展城市尺度高分辨率气象和空气质量预报技术,使模式水平分辨率达到500 m,并应用于台北高浓度臭氧和PM10的模拟; 研究和集成区域及城市尺度大气污染预报理论和模拟技术,研制成目前的嵌套网格空气质量预报模式系统,以探讨不同尺度各种污染(如沙尘暴、城市光化学烟雾、酸雨、高浓度悬浮颗粒物等)的变化规律.在模式系统中初步建立资料同化模块,开展大气化学成分及沙尘输送模拟的资料同化研究.系统已经在北京、上海、深圳、郑州等城市环境监测中心实施空气质量的实时预报.未来,系统将集成到全球环境大气输送模式(GEATM),以实现从城市群到全球具有双向耦合功能的模式系统.     

适用于大中尺度污染物输送模式的粒子干沉降参数化方案

用“二层”模式给出一个适用于污染物输送模式的粒子干沉降参数化方案,它比较详细地考虑了近地面层的气象条件,地表特性和气溶胶粒子的物理、化学特性等。从计算值与观测值的比较来看,计算值的离散范围能涵盖所有的观测结果,因而从总体上看比参数化方案是合理的,能够描述粒子总污染物干沉降的主要物理过程及机制。     

北京地区大气污染分布的“南北两重天”现象

利用2006年北京地区空气质量监测站和自动气象站网资料,以及华北地区中尺度气象观测资料,分析了北京地区大气污染分布的“南北两重天”现象.通过对此类现象发生过程中天气形势和北京地区气象要素的分析,指出了造成该现象的天气学成因和气象要素特征.研究结果表明,2006年北京共发生47次“南北两重天”现象,其中大部分发生在秋、冬季的午夜至次日上午,且多为南差北好的污染物分布情景.该现象的发生与北京地区中-α尺度天气系统活动的一些特征有关,特别是与干冷空气进入北京地区的路径以及移动速度的区域差异有关.另外,在弱天气系统控制下,北京西南部地区经常出现的小尺度辐合型流场,也是形成北京地区“南北两重天”现象的重要原因.     

京津冀平原地区灰霾天气的年代变化

首次利用高时空密度机场逐时能见度和天气现象的历史数据(1961～2006年), 对京津冀平原地区的灰霾天气现象进行了分析研究。初步的研究结果表明:(1)该地区的灰霾天气具有年代演变特征, 从20世纪90年代开始, 该地区的灰霾天气从局地性演变为区域性;(2)20世纪70年代中期至20世纪90年代初期, 该地区的大城市(如北京和石家庄)灰霾天气日数呈增加的趋势, 而中小城市却呈现出下降的趋势;考虑到这一时期经济高速增长的现实, 而中小城市的灰霾却表现出减少的趋势, 这一现象从污染控制的角度值得关注和借鉴;(3)20世纪70年代以前, 北京与石家庄的灰霾日数基本相同(100 d左右), 但20世纪70年代中期以后石家庄地区急剧增加并大幅超出, 超出的幅度近100 d左右;考虑到城市化对灰霾的影响以及北京地区的城市化水平远大于石家庄地区, 这一现象值得进一步深入研究。     

海河流域平原地区绝对湿度变化趋势和跃升现象

20世纪80年代以来,海河流域经受了严重的气象性和水源性干旱;与此同时,其自然气候蒸发能力却呈现出显著的下降趋势。利用标准气象台站的历史资料,研究了该流域大气绝对湿度的演变趋势,初步的研究结果表明:海河流域大气绝对湿度呈现年代增加的趋势,尤其是每年5、6月份的农田灌溉季节,这种增加的趋势更加显著;值得指出的是,自20世纪80年代中期以来,该流域的大气绝对湿度出现一个显著跃升的现象,跃升幅度达10%左右。鉴于水汽在天气气候和水份循环中的重要作用,该流域大气绝对湿度增加原因及其气候环境效应,值得进一步关注和研究。     

灰霾污染的跨控制区影响——一次京津冀与东北地区灰霾污染个案分析

利用MODIS卫星、空气质量监测、天气图资料以及后向轨迹分析法,分析研究了2010年11月4～6日发生在京津冀地区和东北地区一次灰霾污染过程.初步的研究结果表明:在此次天气系统演变过程中,上述两地区的污染过程表现出内在的联系,即此次东北地区的灰霾过程主要是京津冀地区灰霾输送影响的结果,其影响通道是渤海湾及与其毗邻的辽河...     

城市环境对重气扩散的影响及其验证

开发了适合城市环境下的应急重气扩散模型——SLAB_URBAN模型,该模型能够对城市环境下重气的传输扩散过程进行模拟。模型的原理基于重气扩散浅层理论,采用了新的城市边界层和扩散参数的参数化方案。该方案考虑了城市冠层内特有的风和湍流扩散的特征,能够体现城市边界层和湍流对重气扩散的影响。对美国盐湖城Urban2000的城市扩散试验进行模拟,主要验证下风方向观测弧所观测到的气体最大小时平均浓度与源释放速率的比值。结果表明,模型能够比较好地模拟出下风方向上浓度的分布特征。另外,与国外同类城市扩散模型的比较来看,SLAB_URBAN模型的模拟能力居于前列。