深圳典型灰霾过程的大气成分日变化分析

利用深圳国家基本气象站观测数据和竹子林大气成分站颗粒物、污染气体的浓度资料,对典型灰霾过程粒子浓度的日变化的特征进行了对比分析,结果表明:在变性高压脊控制下,污染物浓度在晚上交通高峰期达到最大值,人为排放和稳定的层结提供了有利的条件;在热带气旋外围下沉气流控制时,污染物浓度日变化有3个峰值,并且中午的峰值高于早、晚交通高峰期的峰值,光化学污染明显;在低槽或切变线影响下,早、晚交通高峰期的峰值高于中午的峰值,人为源排放成为主要的污染物来源。     

珠江三角洲大气灰霾导致能见度下降问题研究

大气气溶胶的气候效应和环境效应研究是当今国际科技界的热门话题.近年来珠江三角洲地区的气溶胶污染日趋严重,一年四季长期稳定存在气溶胶云,重污染区偏于珠江口以西的珠江三角洲西侧.灰霾天气主要出现在10月至次年4月.大气灰霾导致能见度恶化.自20世纪80年代初开始,该地区的能见度急剧恶化,灰霾天气显著增加,其中有3次大的波动,分别代表与珠江三角洲经济发展相伴随的气溶胶污染、硫酸盐加气溶胶污染、光化学过程的细粒子加硫酸盐加气溶胶的复合污染时期.雾和轻雾造成的低能见度的长期变化趋势,没有由于人类活动影响或经济发展影响带来的趋势性变化,其波动主要反映了气候波动固有的年际和年代际变化.珠江三角洲能见度的恶化主要与细粒子关系比较大,PM10有一半月均值超过国家二级标准的日均值浓度限值(150 μg/m3),而PM2.5月均值全部超过美国国家标准的日均值浓度限值(65 μg/m3),尤其是10月至次年1月的月均值浓度几乎超过标准限值的1倍,细粒子浓度甚高.另外PM2.5占PM10的比重非常高(58%-77%),尤其是旱季比雨季更高.与15 a前的资料相比较,细粒子在气溶胶中的比重有明显增加,因而在目前珠江三角洲的气溶胶污染中,主要是细粒子的污染.     

浙江城市区域灰霾天气的长期变化

大气气溶胶污染引起的灰霾天气已成为中国许多城市面临的重要环境问题,了解灰霾天气发生的时空变化特征对于控制气溶胶污染具有重要意义。对浙江省11个城市的灰霾历史数据进行分析,揭示1950年代以来,浙江城市地区灰霾天气发生特征。结果表明,1951—1953年期间和改革开放后的30年是浙江省灰霾天气出现比较频繁的时期,尤其2000年以后是灰霾天气出现最多的时期;1957年到改革开放初期是灰霾天气出现最少的时期。1950年代初期,杭州、温州、衢州是出现灰霾天气最多的地区,改革开放后的1978—1999年期间,随着市场经济和民营经济在浙江的快速发展,湖州、杭州、舟山、金华、温州、衢州等地区灰霾天气出现频率都很高;2000年之后,浙江省各地区灰霾天数都在迅速增加,尤为突出的是湖州、绍兴、杭州、嘉兴等浙北城市,这几个地区在2000—2007年之间的灰霾天数比2000年之前几十年总的灰霾天数还要多,说明近几年浙江省尤其是浙北地区大气环境污染非常令人担忧,控制大气气溶胶污染,改善空气质量,提高大气能见度已是迫在眉睫。     

西宁市灰霾天气现状及成因分析

利用西宁市2008-2014年气象资料分析西宁市近7年灰霾天气变化趋势。研究表明:近7年来西宁市共出现霾日数50天,其中11、12月最为集中,多出现在08时,静风天气条件下。相对湿度在25%~95%,湿度在80%以上的湿霾较多。水平能见度在3~9km,属于轻微霾至中度霾,轻微霾所占比例较多。西宁市灰霾频发的08时平均相对湿度(RH)较高,相对高的空气湿度,为霾的发生提供了必要条件。同时静风频率较高,较小的风力使得扩散的动力条件差,灰霾天气得以维持。加之清晨辐射逆温的形成,热力条件使得扩散条件更为不利,污染物的累积和高湿状况使得能见度逐渐下降,而发生较为明显的霾天气。预计未来西宁市霾天气发生将呈现增加趋势。     

珠江三角洲2001—2008年灰霾天气过程特征分析

使用2001—2008年广东省466个地面自动气象站资料、广州气象站常规气象资料、广州市空气污染指数资料等,制定统一标准统计并详细列出了2001—2008年的灰霾与清洁过程清单,并进行了一些初步的分析。通过天气学分析方法以及矢量和分析方法,分别分析天气形势以及珠江三角洲近地层风对严重灰霾过程和清洁过程的影响。(1)低能见度与空气污染密切相关,尤其与复合污染密切相关。(2)无论是灰霾过程还是清洁过程,用大气能见度和API作为两个参考指标所选的过程所分布的季节是非常一致的,但具体时段不尽相同。(3)典型灰霾过程分布在每年的10月—次年4月,造成灰霾的天气形势主要是高压变性出海。典型清洁过程分布在每年的10月—次年3月冷空气活动频繁的季节,以及5—9月的雨季,其影响的天气形势主要是冷空气南下、台风影响。(4)矢量和的分析说明灰霾过程与气流停滞区关系密切,而清洁过程则与强水平输送有关。     

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。     

粤北灰霾天气的气候特征分析

根据1980～2007年粤北15站逐月灰霾日数资料,利用统计方法分析其时空分布特征,并利用12项目环流指数和500hPa高度场格点资料,分析了灰霾日数与大气环流异常的联系.分析结果表明,粤北地区1980～2007年灰霾总日数的极大中心在始兴县,极小中心在乳源县;1月和12月出现灰霾日数最多,7月最少;大部分地区的灰霾日数逐渐增多,尤其1990年以后增加非常明显,其中增加最快的地区在清远和佛冈.对粤北地区灰霾日数影响最明显的是前一年2月、10月和11月的大气环流.     

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。     

大运会期间深圳重度灰霾天气特征及环流形势

针对第26届大学生运动会将于2011年8月在深圳市举办,利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料,分析深圳8月份重度灰霾天气的分布特征、环流形势,以期为大运会期间天气服务保障提供科学依据。结果表明:8月是深圳一年中霾天气相对较少的月份;8月份深圳霾和重度灰霾天气均呈上升趋势;霾天气造成能见度明显下降,重度灰霾日平均能见度仅4 km,08:00～14:00是重度灰霾最容易出现的时段;大运会期间重度灰霾天气影响概率较低,且持续时间低于6 h;深圳8月份重度灰霾天气主要发生在副热带高压控制、热带气旋型两种不同的环流形势下,其中热带气旋型是8月份造成深圳重度灰霾天气的主要形势。     

成都市一次灰霾过程的演变特征及其成因分析

利用成都市2017年1月14—29日环境监测数据、气象观测数据和激光雷达探测资料,系统分析了对应时段灰霾过程的演变机理。结果表明:该灰霾过程与天气形势的高低空配置有密切关系;气象因子的变化对颗粒物扩散具有重要作用,风速、温度和相对湿度与PM 2.5质量浓度的相关系数分别为-0.36、0.45和0.20;灰霾过程期间混合层高度平均值较低(378 m),呈现出白天高和夜晚低的特征;通过混合层高度与地面颗粒物质量浓度的超前滞后相关性分析表明,混合层高度通过2 h左右可对地面颗粒物的扩散起明显作用(二者相关系数较对应时次的-0.47提升至-0.63),这在一定程度上可对未来数小时的颗粒物质量浓度的演变趋势做出指示。本文研究结果可为当地灰霾过程预警预报及污染防治提供理论依据和研究参考。     

银川市灰霾天气环流分析及预报思路

以2000—2009年416次银川市发生的灰霾天气为研究对象,利用同期NCEP逐日再分析海平面气压场、500hPa形势场资料,分析了银川市灰霾天气发生的变化特征及易产生灰霾天气的中层环流形势和地面气压场分布特征,给出了灰霾天气预报思路。分析发现：银川市灰霾天气平均每年发生近42d,最多可达61d;一年四季均有可能发生,且季节变化明显,秋冬季是灰霾和持续性灰霾天气易发季节,特别是每年的11～12月;灰霾天气多发生在环流形势相对稳定的背景下,当500hPa宁夏处于西北气流、平直西风气流、西南气流中,地面位于锋前暖区或气压梯度较小区域或锋面过境前后易出现灰霾天气,有时受暖高压脊控制也可以出现灰霾天气。在灰霾天气易发季节,当出现有利于发生灰霾天气的环流背景和地面气压场分布特征时,要综合分析大气环流形势演变、高低层系统配置状况、大气层结稳定状态和各种气象要素的变化,并结合卫星云图等观测资料来确定灰霾天气发生的可能性。     

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...     

四会市灰霾天气的变化特征及影响因子

首先利用四会市气象局观测站1959—2012年的地面气象观测资料,对四会地区灰霾天气历史情况进行总结,由于2000年以前灰霾判别标准不统一,阈值偏低造成2000年以前灰霾天数记录偏少,故选择2000—2012年13年的灰霾变化特征、变化规律,及其影响因素进行分析。结果表明：2000年后四会地区的灰霾日数总体呈上升趋势,尤其是近5年来更加明显;灰霾天气具有明显的季节差异,呈现为冬季〉秋季〉春季〉夏季的特征;绝大多数霾天能见度在5~10 km,为轻微灰霾天气,2007年开始小于5 km的轻度或中度灰霾日数也逐渐增加;连续灰霾天气过程增多,尤其是最近3年,灰霾天气中连续灰霾日已超过1/2,灰霾天气持续时间最长达13 d;灰霾天气受气象要素的影响较显著,较小的风速、较大的相对湿度均有利于霾天气的出现;灰霾一定程度上会减少可记录日照长度;近年来大气污染的日益严重,汽车尾气、工业废气、粉尘等大量排放使污染物浓度增大,也可能是灰霾天气频发的一个原因。     

番禺秋季气溶胶浓度的变化与气象条件的关系

利用2004年9～11月在番禺区气象局采集到的气溶胶质量浓度资料和同期的气象资料,分析了番禺秋季气溶胶质量浓度变化及其与气象条件的关系。结果发现：番禺秋季大气污染物主要是PM10,PM10中以细粒子（PM2.5）为主,而且污染严重;气溶胶污染严重时大气层结稳定,污染高值主要出现在西北气流和东北气流的共同影响下,受周边环境的影响明显;PM（PM10和PM2.5）浓度超标日的天气过程主要出现在台风外围环流云系的影响下;气溶胶对能见度的影响较大,二者负相关明显。     

哈尔滨一次灰霾天气污染物浓度变化及气象条件分析

2014年10月22-24日,哈尔滨地区发生了一次持续性的灰霾天气过程。本文利用气象观测资料和污染物浓度监测资料,分析了颗粒物的浓度演变特征、气象要素特征及产生持续性灰霾天气的可能原因。研究表明,该次过程中绝大部分时间能见度低于10 km,空气质量指数(AQI)指数最大时达到500。此次灰霾天气高空主要受偏西气流控制,环流较平直,过程前期地面受高压场后部影响,后期位于低压前部,灰霾期间风力较小,空气湿度条件较低,地面空气干燥;近地层虽然没有出现逆温,但气温垂直递减率较小,大气层结较稳定。     

宝鸡市重度灰霾天气气候特征及气象条件分析

利用陕西省宝鸡市11县区气象站1981—2011年常规地面观测资料及2000--2011年地面天气图资料和西安站探空资料分析宝鸡市重度灰霾的时间分布,重度霾日气象要素场及天气形势特征。结果表明：1981—2011年宝鸡市年均重度灰霾24站次,呈上升趋势,趋势倾向率为4．7站次／10a;重度灰霾主要发生在冬、秋季,冬季最多,占总数的72．2％,11月至翌年2月,4个月共占83％;空间分布具有东北及南部少、中间多的特点;重度灰霾的出现和地面天气形势以及08时接地逆温有密切关系;适宜的相对湿度、风速是重度灰霾日形成的重要条件;重度灰霾站次与平均最长连续无降水日呈正相关,与月降水量、月降水日数呈显著负相关。     

都市霾与雾的区分及粤港澳的灰霾天气观测预报预警标准

都市霾与雾的区分是迫切需要解决的问题。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。通常在平面时已达到饱和的水汽压,对相当于球面的云雾滴来讲就是未饱和的,云雾滴就会蒸发;在水汽条件不变时,云雾滴由于蒸发而变小,导致它的平衡水汽压升高,就更易蒸发掉。在不饱和大气中小于数μm的云雾滴必然蒸发,而且伴随着蒸发云雾滴尺度会进一步变小,导致曲率越来越大,蒸发速率越来越快。过去错误认为凝结核可以在低相对湿度(RH)情况下产生凝结生成雾滴的观点,是忽视了粒子曲率作用的结果,将实验室大颗粒(常常达mm量级)的吸湿性特征,延用至次μm粒子造成的。降温是达到饱和形成雾滴的重要物理过程,云雾是低温下饱和气块的可见标志。在云雾中必然存在凝结或凝华过程,因而必然伴随着潜热释放,这就使云雾内的温度高于环境,在云雾内必然盛行微弱的上升气流,不可能是下沉气流,这些宏观过程在霾层内是不存在的,因而成为识别雾与霾的重要的宏观动力条件。在对历史资料进行统计时,在排除降水、吹雪、雪暴、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟幕等视程障碍现象的情况下,通过调试RH,使雾与轻雾反映自然的年际与年代际气候波动,而霾反映由于人类活动而引起的趋势性变化,其限值大体在90%左右,与美国和英国在讨论霾影响能见度(vis)的长期变化趋势中使用的限值RH<90%相同。20世纪80年代以来大幅增加的霾日,绝大部分是由于人类活动影响的气溶胶细粒子污染造成的。依据上述结果和以前的研究,给出了霾与雾区分的概念模型、霾与雾观测的标准和灰霾天气预警信号发布的标准,并介绍了相关的业务产品。     

广州番禺区灰霾天气的特征及气象因子诊断

利用1996-2012年番禺地面观测站逐日观测资料,分析了番禺区灰霾天气的特征及其与地面风场、气压场、气温、连续不降水日数等的关系.结果表明,1996年以来番禺的灰霾天数存在着3次波动,20世纪90年代中后期是第一个能见度恶化阶段;2003年开始能见度再次恶化,年灰霾日数逐年增长,于2006年达到峰值;经过了2011年的短暂好转,2012年开始灰霾日数又重新呈上升趋势.10月—次年4月是灰霾天气的高发季节,其中1月份最多,7月份最少.在风场、气压、降水、气温等气象因子中,地面风场对能见度的影响最为明显,灰霾天气往往出现在静风或小风的情况,风向以SSE、SE、NNW、NNE为主;当风力达到3级以上时一般较少出现灰霾天气.气压场的减弱、地面气温的升高增加均有利于灰霾天气的出现,当△p24＞7 hPa或△p24＜-7 hPa以及△t24＜-6℃时,一般不会有灰霾天气出现.     

鄂中东部两次秸秆焚烧引发的严重灰霾天气分析

利用气象卫星监测、微波辐射计、常规气象观测、NCEP再分析资料及环境监测等资料,采用气流后向轨迹模拟,对2012年6月11日和6月15日发生在鄂中东部的两次灰霾天气,从特征和成因进行了综合分析。结果表明,这两日的污染物指数（API）分别达到233 μg/m3和139 μg/m3,11日PM2.5最高值达141 μg/m3 ;两日的能见度均在2 km以下,11日平均能见度仅565 m,最低能见度246 m。这两次灰霾天气与北方冬小麦主产区大范围秸秆集中焚烧,造成大量污染物排放有密切关系。在115°E,39°～32°N存在大范围逆温层,垂直高度950~850 hPa 厚度为一致的东北气流,使得排放的污染物在“逆温层盖”的阻挡下不能向高空扩散,而随东北气流向鄂中东部输送。同时鄂中东部近地面静风、地面“均压场”、逆温、近地层弱垂直速度、正涡度和负散度等物理量条件,及适宜的湿度条件等因素,导致污染物不能及时扩散或沉降,为灰霾在本地形成和维持提供了有利的气象条件,加剧了灰霾的严重性。     

宁波一次罕见持续重度污染事件的成因分析

2013年12月1—10日宁波市出现历史罕见持续性重度污染事件。基于常规天气观测、浙江省自动气象站、宁波慈溪边界层风廓线雷达和凉帽山岛370 m高塔、宁波市和舟山市污染物监测等资料,应用美国NOAA HYSPLIT4模式进行粒子后向轨迹分析,并将CALMET诊断模式应用到WRF中尺度数值模式输出,对本次污染发展和消散过程宁波市3 km以下气象要素进行精细化诊断分析,计算通风系数。结果表明：（1）合适的环流背景是污染发展和持续的主要原因。气溶胶粒子浓度升高过程中有3次弱冷空气影响,主要表现在800 m以上层次,为粒子的输送提供了好的动力条件,却又不影响边界层风速和稳定性。弱冷空气间歇期风力弱,风向快速变化,利于粒子的循环滞留。（2）污染发展和持续阶段宁波市区3000 m以下持续弱下沉气流,夜间边界层高度低,200 m以下存在明显逆温层,导致气溶胶粒子在低层的堆积和能见度的降低。（3）污染发展和持续阶段夜间通风系数均小于1 m²/s,扩散条件很差,而污染消散阶段通风系数明显增大。没有外源性粒子输入时,通风系数与气溶胶粒子浓度成负相关。