PM10在沙尘天气观测分级中的应用

文章利用内蒙古自治区额济纳旗、乌中旗（海流图）、东胜、锡林浩特、朱日和、通辽6站2004-2006年3—5月及2007年3、4月地面气象常规沙尘观测记录,以及与其相对应的PM10自动监测仪逐日5min资料和器测能见度观测的额济纳旗、朱日和、乌中旗、锡林浩特4站对应浮尘、扬沙、沙尘暴日逐日5min一次的能见度数据（世界时）,分析了PM10与水平能见度之间的关系;统计分析了沙尘天气发生时PM10的浓度分布特征;得出了利用PM10进行扬沙、沙尘暴天气观测分级的界限。     

沙尘天气器测资料与常规观测资料的对比分析

利用2004—2007年内蒙古地区10次较强沙尘暴天气过程的常规观测资料和6个沙尘暴监测站的器测能见度、PM10等沙尘暴监测资料,针对仪器定量监测资料与常规观测资料的相关性及差异进行了分析。分析结果显示:器测能见度与能见度的变化趋势一致,相关性较好,大气能见度小时,两者数值接近,当大气能见度增大时,两者差异明显增大;器测能见度与PM10有很好的曲线拟合关系,较能见度与PM10的相关性要好,说明定量的器测能见度较能见度更具有连续性、稳定性,但器测能见度存在系统性的偏差,为了业务应用方便,文章给出了器测能见度的修正方案。     

2004年春季中国沙尘天气特征分析

利用全国681个站的沙尘天气观测资料分析得出,2004年春季中国北方的沙尘天气明显偏少、偏弱,主要表现在：（1）2004年春季681个站累计的沙尘天气日数2 080 d,相当于历史平均值的46.9%,是近四十余年中第三个偏少年份。沙尘暴的总面积约190万km2,仅为历史平均值的37.3%。（2）危害性较大的沙尘暴和强沙尘暴过程6次,不足2001年的一半。（3）4月和5月沙尘天气明显偏少导致整个春季显著偏少。沙尘天气出现时,PM10浓度相对增加,空气质量恶化,但与历史上较典型的强沙尘暴个例相比,PM10浓度增加的幅度不大。进一步分析表明,2004年春季沙尘天气偏少、偏弱的主要原因是大气动力条件不足,是比较特殊的一个年份。     

大同地区典型沙尘天气过程近地层气象要素演变特征的对比分析

利用2009年3月-2010年3月大同国家基准气候站20m气象梯度塔的风向、风速、气温、相对湿度的观测资料及PM10质量浓度数据、气溶胶散射系数数据,分析大同地区典型沙尘天气过程近地层气象要素演变特征。结果表明,风速在沙尘暴、扬沙的发生、发展过程中均较大,浮尘较小。气温在沙尘暴期间受冷空气的影响迅速减小,而在扬沙和浮尘天气条件下温度的变化主要取决于长短波辐射的强弱和沙尘气溶胶的辐射强迫。相对湿度在沙尘暴期间基本上呈递增态势,结束后比发生前相对湿度增大,在扬沙和浮尘天气条件下,相对湿度与温度完全呈现出反相关关系,且相对湿度均较小。PM10质量浓度在沙尘暴、扬沙、浮尘天气条件下依次递减。沙尘暴期间气溶胶散射系数明显增大。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘气溶胶对低层大气的加热效应

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2006年8月1日-2007年7月31日近地层80 m铁塔逐时温度、辐射和5 minPM10浓度、黑碳(BC)质量浓度、散射系数等数据,结合地面常规气象数据筛选出四季沙尘过程,剔除云的影响,以每次沙尘过程的晴空为大气背景值,分析沙尘气溶胶对低层大气的加热效应.结果表明,沙漠腹地沙尘过程对低层大气日平均温度有显著的增温效应,扬沙在冬、春季最剧烈,日平均温度分别高出晴空3.4和3.8℃,沙尘暴其次,浮尘最小.沙尘过程显著地增大了大气逆辐射量,沙尘暴日平均为晴空的1.24倍,扬沙为晴空的1.21倍.沙尘影响低层大气温度梯度分布,显著缩短了大气的逆温时间,减弱了逆温强度.沙尘过程对低层大气增温的原因,春季是大粒子浓度的显著增大,冬季是吸收性粒子的增多,而夏、秋季则为小粒子浓度的增大和散射系数的增大.低层大气温度梯度在扬沙天气随PM10的增加而减小,主要由低层10m以下大气温度变化引起;浮尘天气主要与小粒子浓度关系密切,其影响高度最大,春、夏季可以达全层80 m,秋、冬季也可超过32 m;沙尘暴一致性较差,除秋季外,均由2 m以内温度变化所致.     

春季沙尘天气对内蒙古相关城市颗粒物污染影响研究

沙尘天气是造成我国北方春季区域性沙尘型重污染的主要原因,然而目前对此研究并不多见。因此,本文利用中国环保网2014年1月1日-2016年12月31日内蒙古11个城市环境监测站的颗粒物浓度的逐日和逐时资料,首先分析近3年该地区颗粒物污染浓度的年变化特征,然后对比这3年沙尘天气发生的次数及时段,探究颗粒物污染的年变化特征及其与沙尘天气之关系。统计结果表明,近3年春季内蒙古沙尘天气的发生次数是逐年增加的,中西部是沙尘天气频发区,与之相对应,西部颗粒物浓度的年变化高于东部,且造成内蒙古主要城市PM10浓度春季出现全年的最高值,表明沙尘天气频繁发生对当地粗颗粒物污染有显著的影响。对比内蒙古全年3个时间段的PM10浓度值,其排序是：春季沙尘期间＞春季非沙尘期间＞其他季节;即春季沙尘期间PM10浓度比非沙尘期间高69%,比其他季节高101%。有所不同的是,3个时间段平均PM2.5浓度排序则为：春季沙尘期间＞其他季节＞春季非沙尘期间;春季沙尘期间PM2.5的平均浓度比其他季节高16%,比春季非沙尘期间高29%;可见,春季沙尘天气对相关城市PM10浓度的影响明显大于对PM2.5浓度的影响。最后对内蒙古地区典型沙尘暴和扬沙个例进行细致研究, 发现沙尘暴个例中PM10浓度的增加倍数在2.3~15.1之间,而扬沙过程PM10浓度的增加倍数在0.8~5.6之间,两者相比可看出,沙尘暴过程对颗粒物污染的影响显著大于扬沙过程。     

2004年北京市沙尘天气对空气质量影响的对比分析

北京市环保局近几年的空气质量监测报告表明：PMIO污染显著,一直居高不下,是最主要的污染物,全年中其占首要污染物的天数超过90％;SO2的污染趋势已经得到控制;NO2的污染状况改善相对较小,但整体呈现缓慢下降的趋势。通过对2004年春季北京市发生的3次沙尘天气过程的分析与比较,结合北京市3月份的空气污染物浓度（或指数）的变化情况,总结了沙尘天气对空气质量的影响情况,为今后北京地区沙尘天气的空气质量预报提供参考。     

2015年春季华北黄淮等地一次沙尘天气过程分析

利用常规气象观测资料、环境观测资料和ECMWF预报模式、CUACE/dust沙尘模式等资料和预报结果,对2015年3月27—30日华北、黄淮等地沙尘天气过程的天气形势、形成原因和模式预报等结果进行了分析,结果表明：此次沙尘天气过程由东北气旋快速变化引起的冷空气南下造成了华北、黄淮等地的沙尘天气,而后活跃的暖空气盛行一支南风把沙尘又携带返回传输至华北、黄淮一带地区;预报员对这种天气形势的快速变化预计不够充分,加之数值模式对正北路径的漏报,致使对28日的华北、黄淮等地大面积沙尘强度及区域预报偏弱,而后预报员和模式也没有充分考虑南风造成的沙尘从南向北回流传输情况的影响,特别是霾天气的同步发展更容易造成对沙尘天气的忽略,所以春季应通过PM10和PM2.5浓度的同时检测来辨识沙尘、霾和混合型天气,通过首要污染物是否为PM10来判断主要污染类型。     

2013年济南市大气能见度与相对湿度和PM10、PM2.5的关系

对济南市2013年1—12月的能见度、相对湿度、PM10及PM2.5逐时监测数据分析,结果表明：能见度、相对湿度、PM10和PM2.5浓度有明显的月变化和日变化规律。在各项污染物中,能见度与颗粒物的相关性最高,与PM10的相关系数为-0.6718,与PM2.5的相关系数为-0.7422;在气象因子中,与相对湿度的相关性最高,相关系数为-0.6501。不同季节条件下,能见度与PM2.5的相关性明显优于PM10的,冬季能见度与颗粒物的相关性明显优于其他季节的。     

天津大气能见度与相对湿度、PM10及PM2.5的关系

为研究大气气溶胶及空气中水汽与大气能见度下降的关系,利用2009年天津大气边界层观测站大气能见度资料和同期观测的相对湿度、PM₁₀及PM_2.5资料,对三者与大气能见度的关系进行了分析。结果表明：大气能见度与相对湿度线性相关系数最高,PM2.5次之;大气能见度随相对湿度的增大而明显降低。相对湿度低于60 %时,大气能见度与PM_2.5的非线性相关性较好,与PM₁₀次之,与PM₁₀与PM_2.5差值的相关性最差。相对湿度高于60 %时,大气能见度与PM₁₀的非线性相关性较好,与PM₁₀-PM_2.5差值的相关性次之。大气能见度与相对湿度非线性相关系数高于线性相关系数。利用相对湿度、PM₁₀及PM_2.5数据计算得到了具有季节变化的非线性大气能见度拟合公式,经验证,该公式能较好地模拟天津地区的大气能见度。     

内蒙古一次强沙尘暴过程综合观测分析

利用高空、地面常规观测资料和内蒙古沙尘暴监测站的沙尘暴器测资料,对2010年3月19～20日一次强沙尘暴天气过程进行了综合观测分析.结果表明:本次沙尘暴发生前,大气层结稳定并不利于对流的发展.但在700 hPa至500 hPa的强冷平流与850 hPa以下层次的平流差异有利于温度垂直递减率增大,强冷平流的作用使其中心以下层次形成热力不稳定层结,是沙尘暴发生的有利层结条件.当干对流风暴发生并形成沙尘暴天气时,不稳定能量释放,使该层大气趋于中性层结即混合层,混合层可能是其间的一个平衡态.对流层中低层冷平流的强度、位置和层次,一定程度上影响着混合层的厚度和沙尘暴的强度.过程中混合层以下气层温度下降的比较快,加之沙尘暴顶层短波辐射有增温效果,在混合层顶(约500 hPa处)出现逆温盖.强冷空气活动是引发沙尘暴天气的主要原因,沙尘暴天气的发生伴随着地面剧烈降温,相对湿度骤降,气压涌升,地面风速直接影响沙尘暴强度.可吸入颗粒物(PM10)浓度能更加精细的反映和描述沙尘暴强度的变化.粒子散射系数的变化趋势和PM10浓度的变化趋势非常一致,沙尘暴阶段,散射系数基本在1000Mm-1以上,达到强沙尘暴强度阶段,散射系数基本在2000Mm-1以上.     

内蒙古两类持续型沙尘暴的天气特征

利用观测资料对内蒙古地区两种不同类型的持续型沙尘暴过程进行了对比分析,结果表明:天气系统的稳定少动是这两类沙尘暴在同一地区长时间持续的共同原因。在这2次过程沙尘暴的持续期,大气层结的日变化受到不同程度削弱。主要原因是沙尘气溶胶的辐射反馈效应。在冷锋型沙尘暴过程的持续期,地面风速出现的明显日变化加强了沙尘暴强度的日变化。而在高压底部型沙尘暴过程中,暖平流和中尺度低压辐合抬升产生的对流进一步削弱了层结日变化。这一因素以及期间地面风速的相对稳定使沙尘暴强度未发生明显改变。     

黄石市大气PM10和PM2.5质量浓度特征研究

利用2015年黄石市5个监测站点可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)的在线监测数据和风向、风速、气温、气压等常规地面气象要素观测资料,分析了黄石市大气PM10和PM2.5的质量浓度水平分布特征及其与气象参数的关系。结果表明:2015年黄石市5个监测站点大气PM10和PM2.5年均浓度范围分别为95.8—108.6μg·m^-3和64.3—68.9μg·m^-3,均超过国家二级标准;季均质量浓度呈现显著的冬季高夏季低的变化规律,冬季PM10和PM2.5的质量浓度分别为(143.9±62.2)μg·m^-3和(95.5±44.5)μg·m^-3,夏季PM10和PM2.5的质量浓度分别为(75.2±24.0)μg·m^-3和(50.7±17.3)μg·m^-3。5个监测站中,下陆区、西塞山区和铁山区的PM10和PM2.5颗粒物污染较为严重;各站点大气PM10和PM2.5质量浓度显著相关。大气颗粒物浓度与气象因素的分析显示,黄石市大气颗粒物浓度与气温呈显著的负相关关系,与气压呈正相关关系,与风速和相对湿度的相关性不显著,受风向影响变化较大。     

内蒙古沙地和草地环境下近地面PM10分布特征及其与相关气象要素的关系

利用内蒙古锡林浩特和朱日和2005年的PM10质量浓度（MPM）和相关气象要素资料,分析了沙地和草地环境下MPM的分布特征,发现MPM受沙尘天气的影响较大,非沙尘日MPM在不同下垫面条件下差别不大。进一步分析发现,气象要素对MPM有较大的影响,在选取相关气象要素参量的基础上,将各参量相乘建立了气象影响指数IPM,表示气象条件对MPM的综合作用,经检验发现锡林浩特和朱日和IPM值与MPM日均值的相关系数都大于0.70,高于MPM与其他单气象要素,月均值的线性相关性更显著。对同一气候带不同下垫面条件下不同季节IPM值与MPM的对比分析发现,气象条件对近地面MPM的影响比下垫面条件更显著。     

贺兰山地区春季沙尘气溶胶质量浓度的观测分析

通过对贺兰山地区大气背景、浮尘、扬沙和沙尘暴天气的采样，得到在不同天气条件下的气溶胶质量浓度，而且在它们之间存在一定的倍数关系。由Anderson和KB－120E采样器得到的总浓度是有差异的。     

2010年春季北京地区强沙尘暴过程的微气象学特征

利用北京大学校园地区PM10质量浓度观测资料、中国科学院大气物理研究所325m气象塔气象要素梯度和湍流观测资料,分析了北京地区2010年3月20～22日两次强沙尘暴过程微气象学要素和沙尘参量的时空演变以及湍流输送特征,为理解北京地区强沙尘暴天气沙尘输送规律和微气象学特征提供参考。结果表明:3月20～22日强沙尘暴过程前后不同高度温度先升后降,气压和相对湿度则相反。强沙尘暴来临时,高层风速先迅速增大,低层风速增加略有滞后,风切变明显加强,PM10浓度最大值和风速极大值出现时间较吻合。强沙尘暴过境时,不同高度向下的湍流动量输送、向上的湍流热量输送和湍流动能明显加强。与3月21日非沙尘暴日相比,强沙尘暴过程湍流动量通量增加,有利于沙尘粒子的水平和垂直输送过程;由于冷锋过境,水平热通量增大;垂直热通量因白天温度垂直梯度减小而减小,夜间因逆温层被破坏而增加;水平湍流动能对湍流动能占主要贡献,垂直湍流动能仅占水平湍流动能的10%～25%。     

Impact of Saharan dust on PM10 concentration in the Mediterranean Tunisian coasts

This paper presents samples of Saharan dust outbreak affecting the Mediterranean Tunisian coasts and its impact on PM10 (Particles with an aerodynamic diameter below 10 µm) surface concentrations measured at seven monitoring stations during summer 2006. During the events, the daily PM10 levels at all stations exceeded EU and Tunisian air quality standard limits which are equal to 50 µg/m³. The maximum values ranged from 200 µg/m³ to 300 µg/m³ depending on the monitoring station. The impact is even more dramatic on PM10 hourly concentrations leading to maximum hourly peaks ranging from 400 µg/m³ to 850 µg/m³ again depending on the monitoring station (industrial or residential, traffic and commercial). Comparison between backward air masses trajectories reaching Tunisian coasts and satellite imageries vis-à-vis the PM10 hourly concentrations measured at the monitoring stations during 2006 evidenced the influence of the Saharan dust outbreaks on surface concentrations. The origin of the air masses is found to be from South-West direction under the influence of air masses from the Algerian Saharan desert.     

桂林市城郊PM10浓度变化监测分析

利用2005年12月至2007年3月的PM10观测资料,分析桂林市城郊PM10浓度变化规律,并简要分析这变化规律的原因及相关气象要素对其的影响。结果表明,PM10浓度分布频次呈单峰性,小时及日平均浓度频率分布比较集中;日变化为双峰型,早晨8∶00~9∶00和傍晚19∶00~20∶00各有一峰值,午后15∶00~16∶00出现最低值;受排放源及气候因素影响,PM10浓度月、季节变化明显,月均值最高值出现在3月份,最低值出现在7月份,超标月份集中12月至次年3月,冬、春比夏、秋季节日均浓度变化幅度较大,且易出现高浓度值,各季节平均浓度大小依次为:冬季>春季>秋季>夏季;通过对PM10浓度与同期气象要素的相关分析,得之PM10浓度与风速、降水、温度、地温、混合层高度负相关,与气压呈正相关,风速的作用要大于降水。