一次东北冷涡的天气学分析及基于HYSPLIT4模式的水汽通道特征

摘 要：利用连续一年旌德县负氧离子监测数据,分别以兔儿山公园、路西村茶园代表城市公园、高山茶园这两种生态环境,对城市公园和高山茶园负氧离子浓度特征以及气象要素对负氧离子浓度影响进行比较分析。结果表明：①高山茶园负氧离子浓度显著高于城市公园;②负氧离子浓度夏季最高,冬季最低,春秋季次之,6月负氧离子浓度达全年最高;③负氧离子浓度日变化整体呈“一峰一谷”变化趋势,峰值出现在上午,谷值出现在正午前后,夜间至上午负氧离子浓度较高,城市公园负氧离子浓度日较差较高山茶园偏小;④负氧离子浓度日变化与气温、风速呈显著负相关;⑤负氧离子浓度雨天最高,晴天次之,阴天和多云相对较低,暴雨天气条件下大气负氧离子浓度显著提高。     

揭西县负氧离子浓度特征及与气象条件的关系

利用2019年1—12月揭西县大北山森林公园和黄满寨瀑布旅游区2个监测站负氧离子的逐小时观测数据,对揭西县负氧离子浓度分布特征进行分析。结果表明:揭西县的空气负氧离子浓度非常高,大北山森林公园和黄满寨瀑布的全年空气清新日分别达到100%和96%。黄满寨瀑布旅游区负氧离子浓度冬季最高,春、夏季次之;大北山的负氧离子浓度冬季最高,其他季节变化不明显。负氧离子浓度四季都有较明显的日变化特征,峰值基本出现在白天段,符合人们的出游作息习惯。大北山的负氧离子浓度随着气温的升高呈波动下降趋势,随着湿度的增加而减小;黄满寨瀑布的负氧离子浓度随气温呈波动上升趋势,随着湿度的增加呈先增加后减小的趋势。     

揭西县空气负氧离子浓度的时空特征分析

利用揭西县8个大气负氧离子自动监测站数据,对揭西县大气负氧离子浓度空间分布与时间变化特征进行分析。结果表明:揭西县大气负氧离子资源十分丰富,负氧离子浓度呈现从西往东、从北往南逐渐增加的趋势,东部生态区负氧离子浓度普遍较高,年平均浓度基本超过1 000 cm~(-3),全县年平均为1 609 cm~(-3),揭西县坪上镇石内村最高,高达2 609.1 cm~(-3)。在居住区,一天之中负氧离子浓度在清晨前后最高,并有夜间高、白天低的变化规律;在生态区,负氧离子浓度有白天高、夜间低的变化规律,且最高浓度出现在上午。揭西县京溪园镇粗坑村夏季正午负氧离子浓度最高,有明显的年变化波动,1月负氧离子浓度最高,达2 728 cm~(-3)。大北山森林公园冬季午后负氧离子最盛,年变化波动较小,12月负氧离子浓度最高,8、9月负氧离子浓度处于较低水平。     

承德北部空气负氧离子浓度特征及预报模型

为提升生态康养气象服务能力,探讨空气负氧离子浓度与气象环境关系,利用承德北部丰宁县2020年—2022年5月两个空气负氧离子站监测资料,以及同期的气象环境数据,统计分析了负氧离子浓度时间变化特征、与气象环境要素的变化关系及关键影响因素,建立了负氧离子浓度的气象预测模型。结果表明:丰宁城市公园、林区负氧离子浓度年均值分别为1358.7个/cm3、1955.8个/cm3,最大值分别为3867个/cm3、5845个/cm3,具有治疗和康复功效的自然环境条件;林区的负氧离子浓度明显高于城市公园,城市公园和林区负氧离子浓度月变化均呈“单峰”型分布,峰值分别出现在7月、8月,最小值均出现在1月;林区、城市公园负氧离子浓度日变化夜间大于白天,年内及春夏秋冬四季内的日变化呈“双峰”型分布,峰值分别出现在日出以前及日落以后,最小值出现在午后;城市公园、林区负氧离子浓度与气温、降水量、相对湿度、风速、日照及PM2.5、O3浓度的变化有关,影响负氧离子浓度的最关键的气象、环境要素为相对湿度、PM2.5,城市公园受气象、环境影响更大;利用多元回归方法,分别建立了城市公园和林区的负氧离子浓度气象预报模型,经检验,两个模型的预报准确率分别为77.6%、74.9%,拟合效果良好,可为森林康养及健康生活提供气象服务。     

福建省空气负氧离子分布特征及气象预测模型北大核心CSCD

负氧离子是评价空气新鲜和清洁程度的重要指标。利用2018—2021年福建省负氧离子观测站数据分析负氧离子浓度的时空变化特征,并采用多元线性回归方法、多元逻辑回归方法和LightGBM机器学习方法建立负氧离子浓度预测模型。结果表明:福建省负氧离子资源十分丰富,中海拔区(350~550 m)年平均负氧离子浓度最高,低海拔区次之,高海拔区最小。负氧离子浓度日变化特征呈一峰一谷型,04:00—06:00(北京时,下同)达到峰值,12:00—13:00达到谷值;中海拔区负氧离子浓度季节变化较大,季节平均浓度从大到小依次为春季、夏季、冬季、秋季,而高、低海拔区季节变化相对较小。福建省不同海拔地区负氧离子浓度与湿度、降水和能见度均呈显著正相关,负氧离子浓度与气温、风速和气压显著相关,但不同海拔地区的相关性有所不同。机器学习方法对不同海拔地区负氧离子浓度数值的拟合效果比多元线性回归方法有明显提升,对负氧离子浓度等级拟合的准确率比多元逻辑回归方法提高7%~12%,且在绝大部分等级上的准确率均高于多元逻辑回归方法。     

浙江省空气负离子浓度分布特征

利用2016年浙江省53个站的负氧离子监测结果,制定了负氧离子数据质量控制方法,从年均值、最大值、日最大最小值、各等级浓度占比、清新度等多个指标评价了负氧离子资源,全面分析了全省负氧离子时空分布特征及地区差异。结果表明:浙南和浙西山区空气负氧离子含量高、浙北平原含量相对较低。浙江省负氧离子浓度具有明显日、月变化特征,午后(13:00—16:00)浓度低,夜间和早晨(22:00—07:00)浓度高;4—9月浓度高,冬季浓度低,高山林区站的月变化最显著。高山林区负氧离子浓度基本保持在"清新"级别;浅山景区站"清新"、"一般"、"不清新"级别各约1/3;平原公园站的"不清新"级别占到一半。高山林区的"清新"空气日平均小时数多在20h以上,"非常清新"空气也多在16h以上。在浅山和平原地区的风景区、林区、水体型公园等,"清新"空气时间也在10h以上。     

金华市不同区域负氧离子浓度特征与气象环境因素相关分析

利用2019—2021年金华市空气负氧离子浓度和气象环境资料，研究不同区域（平原城区、平原公园、水边景区、山林景区）负氧离子浓度时空分布特征，分析人类活动最多的城区负氧离子浓度与气象环境因素不同时间尺度的相关性，以及不同天空状况的差异。结果表明：负氧离子浓度呈现平原低、山区高的分布特征，植被茂密、动态水流可增加负氧离子浓度和提高浓度等级。山林景区日出和日落前后负氧离子浓度较高，水边景区凌晨和午后出现高值，平原地区则在下午达到高峰。不同区域四季日变化趋势整体较一致，但不同季节负氧离子浓度峰值大小、日较差和出现峰值时刻存在差异。四季不同区域负氧离子浓度有所差异，主要表现为6—9月高，其中尤以8月山林景区为最。负氧离子浓度与气象环境因素的相关性在不同时间尺度上差异较大：时尺度上与气温、风速、雨量和O3呈显著正相关，而与PM2.5呈显著负相关。四季看，负氧离子浓度春季与风速相关性最高，夏季为气温，秋季为O3，冬季为PM2.5。日尺度上则与相对湿度、风速、雨量呈显著正相关，与PM2.5和O3呈显著负相关，且雨天负氧离子浓度明显高于其他天空状况，差异在冬季达最大。     

典型城市区与森林区空气负氧离子特征比较分析

利用连续15个月逐小时对比观测资料,分析比较了典型城市区和森林区负氧离子特征,结果显示:1城市区负氧离子平均浓度为240个/cm3、森林区为1470个/cm3,森林区明显高于城市区5~6倍;森林区负氧离子中"小离子"约占8成、"中离子"约占2成,而城区"中离子"几乎为零。2城市区和森林区负氧离子浓度日变化趋势大体一致,夜间高于白天,午夜到早晨为高浓度时段,峰值出现在凌晨04:00—5:00;低浓度时段在中午到傍晚前后,最低值均出现在13:00。3负氧离子浓度在季节分布上,森林区以春季和冬季较高,城市区以秋季较高。城市区秋季较高可能与当年秋季雨水异常偏多有关。4大老岭林区负氧离子浓度有缓慢下降趋势,而城市区有缓慢上升趋势。5负氧离子日平均浓度,城市区以雾天和雨天较高,雷雨天、阴天次之,晴天较低;森林区以晴天和雷雨天气较高,阴天次之,而雨天和雾天反而较低,与城市区相反。     

赤水市大气负氧离子的时空特征及与气象因子的关系

利用2016年5月—2017年4月赤水市境内复兴驿站、古迹驿站及相邻县市内共6个大气负氧离子自动观测点和气象站的观测资料,分析了赤水市大气负氧离子浓度的时空变化特征及其与气象因子的关系。参照世界卫生组织制定的空气负氧离子等级标准,区划赤水市空气负氧离子的等级。结果表明:(1)赤水市日均大气负氧离子浓度5 056个/m3,高于临近县市的负氧离子浓度,白天略高于夜间,远超过负氧离子含量的一级标准;(2)年均大气负氧离子浓度为5 125个/m3,各季节浓度相差不大;(3)赤水市大气负氧离子浓度空间分布规律为复兴站古迹站,景区大于街道;与邻近县市比较,植被覆盖率大的区域大气负氧离子浓度高于植被覆盖率小的区域;(4)不同天气条件下大气负氧离子与气象因子的相关性不同。在雨日,大气负氧离子与气温、气压、水汽压相关;无雨日,大气负氧离子与日照相关;同时,白天雨相对于大气负氧离子浓度的增加较夜雨更为明显。     

汉中负氧离子浓度分布特征及预测

利用汉中市宁强千山和略阳象山2018—2021年的负氧离子观测资料和同期的地面气象观测资料,分析了两地的负氧离子浓度分布特征,采用机器学习方法建立了负氧离子浓度预测模型。结果表明：汉中宁强千山和略阳象山的负氧离子浓度逐年增高,两地负氧离子浓度的季节和月份变化趋势基本一致。夏季的负氧离子浓度最高,冬季最低;8月最高,1月最低;日变化呈单峰趋势。温度和相对湿度与负氧离子浓度变化有密切关系。利用2022年1—6月资料对预测模型进行验证,宁强千山、略阳象山空气清新度等级预测准确率达到762%、732%,预报效果较好,可应用于两地的空气清新度预报业务。     

赤水市大气负氧离子的时空特征及其与气象因子的关系

利用2016年5月—2017年4月赤水市境内复兴驿站、古迹驿站及相邻县市内共6个大气负氧离子自动观测点和气象站的观测资料,分析了赤水市大气负氧离子浓度的时空变化特征及其与气象因子的关系。参照世界卫生组织制定的空气负氧离子等级标准,区划赤水市空气负氧离子的等级。结果表明:(1)赤水市日均大气负氧离子浓度5 056个/m3,高于临近县市的负氧离子浓度,白天略高于夜间,远超过负氧离子含量的一级标准;(2)年均大气负氧离子浓度为5 125个/m3,各季节浓度相差不大;(3)赤水市大气负氧离子浓度空间分布规律为复兴站古迹站,景区大于街道;与邻近县市比较,植被覆盖率大的区域大气负氧离子浓度高于植被覆盖率小的区域;(4)不同天气条件下大气负氧离子与气象因子的相关性不同。在雨日,大气负氧离子与气温、气压、水汽压相关;无雨日,大气负氧离子与日照相关;同时,白天雨相对于大气负氧离子浓度的增加较夜雨更为明显。     

湘潭负氧离子浓度变化与气象要素的相关分析

利用2014年5月—2015年5月湘潭负氧离子实况资料,分析了负氧离子季、月和日变化特征及其与气象要素的相关性。结果表明:1森林公园负氧离子浓度高于郊区,且森林和郊区负氧离子浓度的月季变化规律存在明显差异,森林表现为春高秋低,郊区则为夏高秋低;负氧离子浓度日变化规律,即夜间高白天低。2天气状态对空气负氧离子浓度存在显著影响。3负氧离子浓度除与相对湿度无相关外,均与日照、降水量、气温呈线性正相关。     

峨眉山景区负氧离子浓度变化特征及预测模型研究

基于2015年9月至2016年8月峨眉山景区的负氧离子浓度和空气质量指数(Air Quality Index,AQI)的监测资料及气温、相对湿度及降水量的观测资料,分析了峨眉山景区负氧离子浓度的季节变化特征及其与相关气象要素的关系,并建立了适用于峨眉山景区的负氧离子浓度预测模型。结果表明:2015年9月至2016年8月峨眉山景区负氧离子浓度达到森林空气负离子二级标准,且具有明显的季节变化特征,秋季负氧离子浓度最高,春和夏季次之,冬季负氧离子浓度最低。AQI、气温和降水量是影响峨眉山景区负氧离子浓度的关键气象因素,秋季温度适宜、降雨充沛、空气湿润及植物生物量大等为负氧离子浓度较高的原因,冬季混交林落叶树木的落叶和植物生物量降低、降雨较少及空气干燥等为负氧离子浓度较低的原因。运用S模型建立的峨眉山景区负氧离子浓度的预测模型为:y=exp(1.4552/x+7.5988),模型预测效果较好;插值逼近的负氧离子浓度三维预测模型的决定系数为1,模型拟合效果较好,可以清晰地反映峨眉山景区负氧离子浓度与解释参数之间的规律。建立的峨眉山景区负氧离子浓度S预测模型可以预报负氧离子浓度,负氧离子浓度三维预测模型可以用于负氧离子浓度分析预报系统的设置,更适用于峨眉山景区负氧离子浓度的预测。     

玉溪空气负氧离子预测模型的建立

利用玉溪市九县区14台空气负氧离子自动测报系统实时观测数据和同步气象要素观测资料,使用相关分析、回归分析等方法,分析了影响空气中负氧离子浓度的主要气象因子,以及影响因子与空气负氧离子浓度的关系,并建立预测模型。结果表明,玉溪市空气负氧离子浓度年变化、季节变化与各气象因子之间无显著的相关关系。影响玉溪空气负氧离子浓度日变化的主要气象因子为空气相对湿度和空气温度。当空气温度20.4℃时,空气负氧离子浓度日变化与空气温度呈负相关关系。当空气湿度45.6%时,空气负氧离子浓度与空气湿度呈正相关关系。通过建立负氧离子浓度预测模型,实现了负氧离子预报的定量化。经检验,预报方程效果显著,在预报业务中具有参考价值。     

肖塘地区夏季土壤CO2浓度日变化特征及影响因素

利用塔克拉玛干沙漠北缘流动沙漠—古河床过渡带肖糖地区2012年6—8月土壤40 cm深处CO_2 浓度和相关气象要素资料,对该区域的土壤CO_2 浓度变化特征及影响因子进行了分析。结果表明:(1)肖塘地区夏季土壤40 cm深处CO_2 浓度的日变化过程中呈现出夜间低、白天高的单峰型,日最高值出现在18:00左右,最低值出现在6:30左右,浓度平均值保持在506.97~518.14 ppm之间;(2)随着土壤温度和土壤湿度的变大,土壤CO_2 浓度增大,两者呈显著正相关;(3)风速和土壤CO_2 浓度之间存在一定的滞后性;(4)大气压力对土壤CO_2 浓度变化产生显著影响,两者呈负相关。     

湖北春季大气负氧离子浓度分布特征及与环境因子的关系

空气负氧离子浓度是衡量空气质量好坏的重要指标。选择湖北17个环境一致的国家气象观测站作为观测地点,采用符合国家及行业标准的设备,遵循负氧离子定义,开展了2014年湖北春季负氧离子浓度分布特征及与环境因子的关系分析。研究表明：湖北大气负氧离子浓度西部高于中东部,神农架林区的平均值最高,以武汉为中心的中、东部地区浓度普遍较低。负氧离子浓度的日变化为凌晨及清晨高,白天较低,傍晚后呈逐渐上升的趋势。负氧离子浓度与海拔、植被覆盖情况表现为正相关,与空气中的小颗粒物呈负相关,与气温、气压、相对湿度、风速及日照等气象要素相关性较为复杂,降水和雷电天气有利于负氧离子浓度的增加。     

广西负氧离子浓度的变化特征分析

利用2016年9月至2017年9月广西6个监测站大气负氧离子浓度连续观测数据资料,对广西负氧离子浓度变化特征进行了初步的统计分析。结果表明,广西负氧离子浓度具有明显的日夜差异,呈现出两头高、中间低的"V"字型,夜间至凌晨,负氧离子浓度普遍高于白天,最大值出现在早晨08:00左右,最小值出现在下午15:00左右,白天负氧离子浓度变化波动较大,夜晚变化较平缓。6个站中,大明山月平均大气负氧离子浓度值最高,达2453个/cm~3;四季中,夏季平均负氧离子浓度值最大,为2012个/cm~3。     

乌鲁木齐市不同海拔高度雾的时空分布特征

利用1961—2018年乌鲁木齐市5个国家气象站资料,研究不同海拔高度雾时空分布特征。结果表明:(1)乌鲁木齐市雾日受海拔高度和地形影响较大,高山带年雾日最多,其次是北部平原。(2)平原、城区和谷地冬季雾日最多,中山带春季雾日最多,高山带夏季雾日最多。城区、平原和谷地雾日的月际分布呈单峰型,峰值出现在11月至次年2月;中山带和高山带呈双峰型,峰值出现在春秋季。(3)近58 a平原和城区年雾日、季节雾日及月雾日年际变化均呈显著增加趋势,山区呈显著减少趋势。(4)乌鲁木齐不同海拔高度雾因类型和出现季节不同,受气象要素变化的影响也明显不同。平原雾季(11月至次年2月)降水量增多、温度升高、风速减小,造成相应雾日增多,而高山带雾季(5—9月)气温升高则造成相应雾日减少。     

雁山楝树物候对气候变暖的响应

对桂北地区雁山气温等气候要素与楝树5个物候期的多年同步观测资料的对比分析,结果表明:(1)桂林雁山近34a来年平均气温呈显著上升趋势,特别是1997年以来增温特明显,在增温过程中以春季增温为主,冬季和秋季增温次之,夏季呈弱降温趋势;(2)近10a来雁山楝树展叶盛期、开花盛期表现为一致的提前趋势,叶全变色期和落叶始期表现推迟的趋势,整个绿叶期延长,果成熟期表现推迟;(3)2月平均气温(T2)和1～3月均温(T1-3)是影响楝树展叶盛期、开花盛期的主要气候因子;(4)楝树物候变化是植物对气候变暖的响应。     

武汉城市相对湿度气候学特征与长期变化趋势

在对相对湿度(RH)序列进行均一性检验和订正的基础上,分析了武汉4个城市站RH的气候学特征和长期变化趋势。结果表明:(1)迁站对RH序列引起较大非均一性偏差,其中武汉站2010年迁站引起的偏差达到8%;(2)城区年平均RH较高,介于75%~85%,武汉站最高;(3)每年1~6月城区RH逐渐增加,6月达到峰值,之后缓慢减少,但季节内变化一般很小,月际间差异仅有0.1%~2.5%,存在夏季RH最高,春、秋次之,冬季最低的季节性特征;(4)武汉城市区域1961~2015年平均RH总体呈长期减少趋势,线性变化趋势-0.81%/10 a,20世纪90年代之后下降趋势加剧;(5)近55年城区春、秋、冬3个季节平均RH均呈不同程度的下降,以春季最为明显,夏季存在较为显著的上升趋势,但1991后年及四季均呈现显著的下降趋势。