唐山市大气扩散参数的实验研究

一、引言 在实际工作中,大气污染物浓度的估算和风向风速、大气扩散参数σ、烟气的抬升高度、源强以及地理环境等因子有关。了解大气中污染物的稀释能力及扩散规律,是从事大气污染扩散工作者最关心的问题之一。其中确定大气扩散参数σ值尤为重要。国内外许多大气研究者在这方面做了大量的理论探讨和实验研究工作,总结出一套适用于城市和平原的大气扩散参数的近似公式和图     

正压原始方程模式中的变率源

观测事实表明大气运动有很强的正压性。本文回顾了一些用正压过程解释大气变率的研究工作,讨论了地形对正压振荡的维持作用及与用来模拟热带加热的质量源、汇的相互作用。由线性模式得到了对强迫项的长时间尺度线性响应,用正规波分解的方法分析了扰动。研究表明,热带加热与地形的非线性相互作用使得大气变率集中在某些区域,这些区域位置与热带加热相对于地形的纬向位置有关。     

源项对FLEXPART模式模拟福岛核事故放射性物质长距离传输的影响

对包括拉格朗日粒子模式在内的大气扩散模式,提供准确的源项有助于获取更好的模拟结果。以日本福岛核电站2011年3月发生的核泄漏事故为研究对象,采用日本原子能机构Terada源项以及挪威大气研究所Stohl源项,利用FLEXPART(FLEXible PARTicle dispersion mode)模拟了放射性物质137Cs在全球大气中扩散传输的过程,并利用大气辐射监测数据讨论了基于两种源项模拟烟云的时空分布特征,探讨了源项对模拟结果的不确定性影响。结果显示:Terada源项及Stohl源项之间释放总量、释放速率、释放高度等虽然略有差别,但总体趋势描述相似,使得基于两源项的模拟烟云的扩散过程及影响区域基本一致。两模拟烟云在中纬度西风带作用下,均表现为自西向东扩散,经过太平洋、美洲大陆、欧洲,最后在整个北半球传输。基于两源项在亚洲—太平洋及北美大陆等近距离的模拟烟云的首次到达时间与首次监测时间吻合度较好,在全球尺度上基于Stohl源项的模拟在首次到达时间方面表现更优。其次,基于两源项进行全球尺度的模拟,近距离站点的模拟效果优于远距离站点模拟效果,且基于Stohl源项的模拟精度较好,Terada源项可能存在低估。另外模式进行全球尺度的模拟时,针对不同粒子数目对模拟结果的影响进行了分析,发现粒子数目的多寡对模拟精度有所影响,也影响模拟烟云扩散后期的疏密程度。     

黄河源区多、少雪年土壤冻融特征分析

利用2011年10月至2017年12月黄河源区鄂陵湖野外观测数据,对比分析多雪年与少雪年土壤冻结与消融时间、土壤温湿度、地表能量分量的变化特征。结果表明:多雪年地表反照率偏高,净辐射偏低,地表感热输送偏低,土壤由热“源”转为热“汇”的时间晚于少雪年。积雪可减少土壤吸收辐射能量,减少地表感热通量,在土壤完全冻结期与消融期增大地表潜热通量,在完全冻结期,减少土壤向大气的热输送,在消融期,减少大气向土壤的热输送。积雪在冻结期有降温作用,使得多雪年土壤较早发生冻结,且同一时期土壤温度偏低;在完全冻结期有保温作用,使得土壤温度偏高;在消融期有保温(“凉”)作用,使得消融较晚,且同一时期土壤温度偏低。在整个积雪年内,多雪年浅层土壤湿度高于少雪年,积雪对浅层土壤有保湿作用。积雪使土壤开始冻结时间有所提前,开始消融的时间有所滞后,可延长该年土壤完全冻结持续天数。     

温室气体的源与汇

介绍了温室效应和温室气体的概念,阐述了当前6种主要温室气体（CO2、CH4、N2O、HFCsPFCs、SF6）及其源和汇。尽管目前后3种气体特别是PFCs和SF6在大气中的浓度很低,但它们有很高的增温潜势,在大气中寿命相当长,来自人类活动的排放必将造成它们在大气中不可逆的增长需要引起足够的重视。     

大气低频变化研究评述

七十年代以来,随着全球观测资料的日益增多,许多研究工作者对大气环流在各种时间和空间尺度上的变化进行了系统的研究,使早期的关于大气环流的许多认识得到了丰富.其中特别受到众多注意的一个进展就是对大气低频变化(Low Frequency Va-riability,下简称LFV)的研究.观测发现在较长时间尺度上大气LFV分量的方差对     

《大气边界层物理和大气化学国家重点实验室》简介

自工业化以来,由于人类的活动,使得厚度为一二公里、与人类和其他生物息息相关的大气边界层环境遭到了日益严重的污染和破坏。例如,大量污染物排入大气,使得人们时刻呼吸的空气质量变坏;二氧化硫和氮氧化物的大量排放造成了酸雨;大气中二氧化碳、甲烷等温室气体浓度的增加,可能是全球气候变化的主要原因;氟氯碳类化合物不断排入大气,破坏了保护人类和其他生物的臭氧层;空气中气溶胶颗粒物浓度的增加,不但影响能见度,而且也改变辐射平衡;地表生态环境破坏,加速了干旱化和沙漠化,等等。因此,近年来世界各国普遍关注那些与社会、环境、生态和经济发展密切相关的大气科学问题的研究。 大气边界层是地圈、生物圈与大气圈之间进行能量和物质交换的界面和场所,它既     

MODIS反照率产品在模拟黄河源区陆面过程和降水中的应用

地表反照率是陆面过程中一个重要的物理量, 其变化直接影响地表能量的收支状况, 进而可以影响气温和降水等其它气象要素。本文利用WRF (Weather Research and Forecasting) 模式, 通过两组数值模拟试验分别探讨了地表反照率改变在黄河源区不同下垫面情况下潜热、 感热的分配关系, 详细分析了地表反照率改变对降水变化的影响机制, 最后应用EOS/MODIS地表反照率产品替代原模式低时空分辨率的地表反照率。研究结果表明: (1)当地表反照率减少(增加)时, 模拟的区域平均地表温度、感热、潜热数值相应增大(减少)。当地表反照率减少0.1时, 地表温度上升约1.0 K, 感热和潜热量增量比约为3∶1。 (2) 地表反照率改变对降水量变化影响最大的区域是黄河源区下游的草场区域, 其次是黄河源头区域, 最小的是黄河源区北部的稀疏植被区域。地表反照率通过对大气动力、 热力以及水汽条件的影响, 使得降水发生的环境改变, 主要体现在: 当地表反照率减少时, 地表气压的减少使得大气低层的辐合气流增强, 有利于上升运动的发生; 2.0 m气温的升高增强了大气近地层的热力不稳定度; 2.0 m比湿的增加表明近地层空气水汽含量增加。 (3) 与实况对比分析发现, 使用卫星遥感产品后在月尺度上能够更准确地模拟降水量的变化过程。     

大气PM2.5源解析“源清单化学质量平衡法(I-CMB)”模型的建立与应用

针对受体模型对大气PM2.5中二次无机、有机气溶胶不能给出有效源贡献的问题,建立了一种基于污染源清单的化学质量平衡(Inventory-Chemical Mass Balance,I-CMB)颗粒物源解析受体模型,代入北京市近年的污染物排放数据进行了解析应用。结果表明,燃煤是北京大气PM2.5的最大来源(占比约28.06%),其余依次为机动车(19.73%)、扬尘(17.88%)、工业(16.50%)、餐饮(3.43%)、植物(3.40%)。相比于传统的化学质量平衡法(Chemical Mass Balance,CMB),I-CMB的源解析过程对源成分谱的要求较低、抗干扰性更强,计算结果均衡、详尽,比较适合我国当前大气PM2.5控制的需求。     

三江源及其周边地区多源水汽资料对比检验

采用三江源人工增雨工程建设的35通道微波辐射仪、全球导航卫星系统气象观测(GNSS/Met)、L波段探空系统以及美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,经多源连续监测和计算大气水汽含量,对比检验多源数据的差异性和影响因素,了解多源大气水汽含量在三江源及其周边地区的适用性。文中以L波段探空计算的大气水汽含量为基准值进行检验,结果表明GNSS/Met反演的大气水汽含量与基准值保持一致,总偏差为1. 45 mm,不受温度、降水、季节、地区的明显影响,可代表三江源及其周边地区的大气水汽特征; NCEP大气可降水量总趋势与基准值比较一致,其值明显偏小,仅为基准值的69%,且随降水越大偏差增大,温度、地区、季节对其有明显影响;微波辐射仪能代表无降水或弱降水条件下的大气水汽特征,其值明显偏大,且受温度、液态水含量等多种因素影响。对三江源及其周边地区的旬大气水汽分析表明,三江源核心区大气水汽含量差异较小,从东到西呈波谷型分布;周边地区分布差异巨大,东边最高,西边最低,此分布特征与地理位置、地形和年内天气过程等密切相关。这些监测数据的对比检验和分析为三江源及其周边地区的云水资源精确定量评估起到基础性作用,也为改善人工增雨(雪)技术和保护当地生态环境起到关键性作用。     

对流层中工业源低化学活性气体全球分布的简要模式

提出了一简要稳态扩散模式,描述来自工业源气体浓度的纬向分布,这些气体在对流层中的生命周期远大于它们在对流层中混合的特征时间。模式中考虑了气体传输性质与大气大尺度湍流规模的关系。模式的检验是通过对比大气中二氧化碳气体全球浓度场的计算值和观测值实现的。结果表明,气体浓度在接近北纬70—80°处达到最大值(当大气涡流尺度在1000km时),而工业源强度最大值分布在北纬50°附近。随着涡流尺度增加,工业源强度最大的地区的气体浓度下降,而该地区外浓度增加,浓度最大值移向北极。作为实例,计算得出羰基硫化物(平流层中本底硫酸气溶胶层主要由它形成)在北半球明显随纬度变化。     

第2代大气污染物排放源强反演模式SSIM2及其在城市规划大气环境影响评价中的应用

建立了第2代大气污染物排放源强反演模式（SSIM2）,SSIM2由MM5模式提供气象背景场,先在目标浓度分布的基础上,应用确定大气容量A值法得到污染源强分布的初估场,然后应用多箱格大气平流扩散模式,反复计算污染浓度分布和订正污染源强估算场,直到计算范围内所有网格点上的浓度与目标浓度的偏差小于5％时,即可得到合适的大气污染源强分布。采用山西长治地区大气污染源清单对模式的验证表明,反演的大气污染源强分布与真实源强分布非常接近。SSIM2在天津市和苏州市的城市规划大气环境影响评价中,为城市新建开发区和城市污染源的规划布局提供了科学依据。     

北京大气甲烷季变化及发展趋势

近年来北京大气中CH4含量仍在上升,但平均增长率已从1985～1989年的1.76%.a-1,下降到1990～1997年的0.50%.a-1;冬季和夏季两次出现峰值,表现出明显的双峰模态季节变化。但北京大气CH4变化的最大特点是年际季变化不均一,12年中,北京大气CH4共计增长185×10-9混和体积比,其中冬季增长的贡献为69×10-9混和体积比,约占总增长的37%;而夏季的增长贡献不足40×10-9混和体积比,约占总增长的21%。90年代以后,北京大气CH4增长率进一步减慢,主要原因是生物源排放不再增加,而非生物源排放量的增长是大气CH4继续增长的主要原因。     

《大气化学——主要问题》介绍

大气化学是一门新兴的现代边缘性学科,又是大气科学的一个重要的分支科学。近几十年来,随着空间技术的发展,环境污染问题的提出,本学科越来越显示出其重要性。这一迅速增长着的领域中有大量出版物,其中匈牙利布达佩斯大气物理研究所E·美索罗斯(E·Meszaros),编辑的《大气化学——主要问题》一书于1981年在国外出版,该书向从事气象学,生物学,地球化学和化学工作者介绍一些大气化学的基本原理。该书作者的愿望是为那些不熟悉这一大气科学分支的科学家和研究工作者以短而紧凑的方式概括了大气化学的主要结果和问题。全书引用参考文献328种,其中10种是作者本人的科研工作成果。该书几乎概括八十年代以前的最新成果,又浅显易读,对环境科学工作者也非常有用。全书分六章:     

1994年8月亚洲季风区水汽的源汇分布和输送

讨论了水汽气候源汇分布的分析方法,认为只有用季节平均的整层大气水汽通量散度才能准确反映水汽源汇的地理分布。分析了亚洲季风区１９９４年８月水汽源汇分布和输送情况,发现西太平洋１２０－１３３°Ｅ和孟加拉湾地区是水汽气候源区,其中菲律宾东侧、苏绿湾、黄海海域、安达曼海及布拉马普特拉河谷是最主要的５个水汽强源域。南海不是水汽源而是水汽汇。华北降水主要受亚洲两大季风风系和黄海、布拉马普特拉河谷水汽源的影响。     

青藏高原大气热量源汇年际变化青藏高原大气热量源汇年际变化

本文使用1961～1995年逐月青藏高原地区大气视热量源汇＜Ql＞资料、1961～1990年青藏高原地区积雪日数和积雪深度资料、美国NCEP／NCAR的再分析资料以及1975～1994年全球OLR资料，讨论了高原大气热状况年际变化及其与大气环流的关系，发现：高原地区大气热源年际变化明显，其中春季和秋季高原地区＜Ql＞的变率最大，并且水平分布很不均匀；当冬季高原冷源弱(或强)时，东亚大槽位置偏东(或西)，对应着东亚强(或弱)的冬季风；夏季高原热源强(或弱)的年份，在高原及其邻近地区的对流层中、低层为偏差气旋环流(或反气旋环流)，在中国长江流域低层为异常的西南风(或东北风)，对应着东亚强(或弱)的夏季风，夏季高原热源强度还与南亚高压的强度和位置有关；春季4月的积雪状况与夏季高原大气热源强度有明显关系；夏季高原热源与同期青藏高原东南部、孟加拉湾、中南半岛、东南亚、中国西南部、长江流域和从黄海到到日本海一带对流有明显正相关     

气候将怎样变化

20世纪中叶以前,由于人类的活动引起的气候振幅是比较小的。最近这种情况却大大不同了。燃烧各种不同的燃料使得碳酸气(CO_2)在大气中的含量直线上升;与此同时,生物机体和由它们新陈代谢的产物中的碳的储量却减少了——大面积的森林被砍伐、土壤中的腐植质含量降低,这也使得进入大气中的CO_2多起来。     

青藏高原大气低频振荡的源、汇特征分析

使用1998年美国NCAR再分析的逐日资料，研究了1998年夏季青藏高原大气低频振荡的源、汇特征。青藏高原对于纬向风的低频波来说，有时是低频振荡的源区，有时是汇区。通过计算低频涡度的通量散度，进一步研究了低频涡源、涡汇特征。青藏高原在不同时间和不同部位，低频涡源、涡汇具有不同的分布特征，传播特征也不尽相同，青藏高原上空100hPa低频涡源、涡汇受到了南亚高压的很大影响。     

关于夏季东亚大气环流的研究

东亚位于世界最大的欧亚大陆东部,具有世界最高的大高原——我国青藏高原,东、南毗连广大海洋——太平洋和印度洋,地理特征在全球范围内富有鲜明的特点,因此这一地区的大气环流及其相连系的天气过程也具有许多复杂的鲜明的特色。我国气象学研究工作者在五十年代就对东亚大气环流作了一系列研究,引起国内外的注意。东亚是世界上最著名的季风活动区域之一,夏季的大气环流及天气过程更为特殊和复杂,在天气预报上也更为重要,因此六十年代以来,对这方面的研究日益增多,为了纪念我们伟大的祖国建国30周年,本文回顾了有关东亚夏季大气环流的研究。     

复杂地形条件下三维多源浓度场模拟

1 引言 目前,国内外使用的大气扩散模式很多,主要的是高斯模式及对它的各种订正形式。高斯模式的前提条件是污染物浓度符合正态分布,是适用于开阔平坦地形上的中小尺度模式。由于高斯模式的局限性,对于复杂地形和复杂流场情况下的大气扩散问题,更多地采用烟团模式或K模式。目前,复杂地形条件下的多源大