北京一次持续霾天气过程气象特征分析

2013年1月10-14日,北京平原地区出现了水平能见度在2 km以下、以PM_2.5为首要污染物、空气质量持续5 d维持在重度以上污染水平的霾天气。综合分析此次霾天气过程的天气形势、北京地区常规和加密气象资料以及城郊连续观测的PM_2.5浓度资料。结果表明：此霾过程期间,北京高空以平直纬向环流为主,受西北偏西气流控制,没有明显冷空气南下影响北京地区,地面多为不利于污染物扩散和稀释的弱气压场;大气层结稳定、风速小(日平均风速小于2 m·s^-1)、相对湿度较大（日平均相对湿度在70 %以上）、逆温频率高强度大,边界层内污染物的水平和垂直扩散能力差;北京城区及南部的京津冀地区人类活动排放污染物强度大,在相对稳定和高湿的天气背景下,受地形和城市局地环流的影响,北京本地污染物累积和区域污染物输送以及PM_2.5细粒子在高湿条件下的物理化学转化等过程共同作用造成此次北京城区及平原地区污染物浓度快速增长并持续偏高,高浓度PM_2.5对大气消光有显著影响,造成低能见度和持续霾天气。     

北京一次局地重污染过程气象条件分析

2004年10月7日至10日，北京出现了一次明显的持续重污染过程，这次污染过程持续时间之长、污染程度之重是近4年来同期最大的。为了了解造成这次持续重污染过程的原因，利用同期污染指数、常规气象观测资料、探空资料及自动站气象资料，对这一期间的空气污染气象条件进行了较为详细的分析。结果表明，这次持续重污染过程是由本地的污染源和大尺度的天气背景与局地的气象条件共同造成的。     

漯河一次持续性重污染过程成因及传输特征分析

利用常规气象资料、颗粒物观测数据、NCEP 1°×1°分析资料、GDAS 1°×1°数据、激光雷达资料等,对2018年11月下旬河南漯河一次连续重污染天气过程成因与污染物传输特征进行了分析。结果表明:(1)本次污染与天气形势关系密切,前期受静稳纬向环流和地面均压场影响,有利污染积累;中期高空槽与地面变性高压引导弱冷空气东移南下,产生滞留效应,污染物迅速增加;后期因低层东路冷空气扩散与静稳形势恢复,污染继续积累增长,形成连续性重污染。(2)PM_(2.5)造成重污染时因辐射逆温持续稳定,导致污染加剧;PM_(10)重污染时因逆温层减弱消失,有利污染物输送沉降;混合重污染时因近地层湍流混合加强形成逆温,污染持续发展。(3)本次重污染天气主要有5条传输路径,西南路径和偏东路径污染比例较高,其轨迹短,高度在900 hPa以下,对PM_(2.5)近距离输送作用明显;西北路径和偏北路轨迹长,起始高度在700—600 hPa之间,高空中远距离输送以PM_(10)为主。(4)受静稳条件和近地层高湿影响,高消光带维持在600 m以下,较低边界层抑制垂直扩散,导致污染细颗粒物与沙尘积累并长时间共存。(5)本次重污染是本地污染累积和高空外源污染输送共同影响。除漯河本地污染贡献较高外,高潜在源区主要集中河南西南部、东北部以及与山东交界处,这也是本次持续性污染发展的重要原因。(6)重污染时地面偏北风占主导,其他方向风速较小,有利形成污染辐合以及污染物二次转化并加剧污染。     

云南两次局地暴雨过程水汽输送特征分析

采用常规观测资料、NCEP再分析资料,结合数值试验,对2012年5月24日和2015年9月27日云南两次局地暴雨过程水汽输送特征进行分析。结果表明：（1）两次过程主要受副热带高压影响,强降雨及其水汽输送伴随副热带高压西伸而中断,“5.24”过程动力条件主要由天气尺度系统提供,“9.27”过程动力条件主要为地形抬升作用;（2）两次过程水汽源地均为孟加拉湾、南海、西太平洋,“5.24”过程以西南路径水汽输送为主,输送距离较远,“9.27”过程以东南路径水汽输送为主,输送距离较短,局地特征更显著;（3）“9.27”过程水汽通量及最大雨量值均高于“5.24”过程,水汽通量与强降雨相关性较好,对强降雨具有一定指示意义;（4）两次过程水汽输送均集中在600hPa以下层,以经向偏南水汽输送为主,水汽输送增强时间较强降雨开始时间提前48～72h;（5）数值模拟结果与常规分析一致,同时可显示水汽垂直输送特征,低层以偏南路径为主,中层西南路径增多,中层以上出现偏西路径,存在沿西风带来自印度半岛及青藏高原的水汽贡献。     

我国霾和光化学污染观测研究进展

霾和光化学污染已成为我国最严重的环境气象灾害,受到政府和公众广泛关注。针对我国的环境气象问题,国内外科研人员开展了大量研究工作,发表了一系列的研究成果。该文对近年来我国霾和光化学污染的观测、分析和影响研究方面的文献进行综述,为将来相关研究提供基础。在霾污染方面,主要回顾了霾的现象与判别、组成与来源、影响霾的气象因素、霾的长期趋势等方面的研究进展。在光化学污染方面,主要回顾了污染的特征与水平、污染的区域化、臭氧垂直分布、地面臭氧影响因素、臭氧污染发展趋势等方面的研究进展。此外,还概括了霾和光化学污染危害研究主要成果,在文献综述的基础上,提出了未来研究中值得关注的几方面问题,包括进一步加强霾和雾的科学判识方法、污染物相互作用、污染-气象-化学-生态间耦合效应研究,特别关注光化学污染发展态势,加强长期观测资料的积累、分析与应用等。     

成都地区一次持续性污染过程天气特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、地面气象观测资料,重点分析了2013年1月成都地区一次重污染天气过程的天气背景以及地面气象要素演变。结果表明:(1)此次持续的污染天气出现在高空为弱脊控制且位势高度场异常偏高,地面处于变性高压脊或均压场且近地面层风速较弱的静稳天气背景下。(2)产生此次高污染(高AQI)的地面气象条件为:地面冷高压逐渐变性,近地面温度升高,海平面气压降低,近地面相对湿度升高至80%左右,无降水或弱降水,能见度将降低至于10km以下,地面风速减弱。(3)中低层弱风速,弱的水平风垂直切变,700h Pa层附近和近地面层的逆温层,不利于污染物在垂直方向上的扩散,使得污染进一步加剧。     

乌鲁木齐一次持续空气重污染过程气象成因分析

本文对乌鲁木齐市2010年12月28日至2011年1月16日出现的一次典型持续重空气污染过程的天气形势和主要气象要素进行了分析。结果表明:大气环流背景和低空逆温层的生消与大气污染状况有很好的关联性。傍晚到夜间多稳定大气层结及以小风或静风为主的地面风场特征易促进污染性天气的发生。在出现接地时,最易出现污染天气。空气污染指数与逆温强度和近地层大气逆温层底高关系密切,逆温层顶高在500~1000m时,利于大气污染的形成。     

关中一次重污染天气过程气象特征分析

利用常规观测资料、风廓线资料、PM2.5质量浓度资料及HYSPLIT-4模式,对2016年12月31日—2017年1月6日陕西关中盆地一次霾重污染天气过程的气象特征进行了分析。结果表明:此次过程发生在500hPa纬向平直气流、地面东高西低的典型环流形势下,稳定的大气层结和边界层逆温强烈抑制了污染物的垂直扩散;边界层风场存在500m之下的偏南风、500~1 000m偏北风和1~1.5km的纬向小风速区的三层结构特征,弱偏南风的水汽输送、弱对流不稳定和中高层的弱纬向风的阻挡,使得污染物在边界层内充分混合并堆积。污染物质量浓度与低层风关系密切,当低层为弱偏南风时,相对湿度逐渐上升,PM2.5质量浓度升高;反之,当气流转为偏北风时,相对湿度明显下降,PM2.5质量浓度降低。输送至西安的气团路径共有西北、偏南及本地路径三类,西北气流携带的大颗粒污染物、偏南气流的增湿效应及污染物的输送和本地污染源的叠加,共同造成了盆地的重污染天气的发生,其中直行偏南路径占比最高为38%,本地路径次之,占比25%。     

广西一次大范围长时间臭氧污染过程分析

基于广西区域的地面气象观测数据、臭氧浓度数据和臭氧激光雷达观测资料,采用后向轨迹方法,分析了2021年6月6-8日广西出现的一次大范围长时间由南向北变化的臭氧污染过程的形成原因.结果 表明,此次臭氧区域污染的主要原因是本地臭氧生成,次要原因是珠三角地区臭氧向广西区域输送;臭氧浓度与气象要素密切相关,与气温呈现较为一致的...     

青岛地区一次雾霾重污染天气过程特征分析

利用青岛市环境监测中心站环境监测资料、青岛市气象常规观测资料、美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,对青岛地区2016年12月18—21日的一次雾霾重污染天气过程进行分析。结果表明:污染期间,亚欧大陆中高纬度地区500hPa呈两槽一脊的环流形式,青岛处于弱槽系统控制下,空气质量好转时,高空锋区明显增强,西北风加大,地面冷锋快速东移;此次雾霾重污染天气过程空气中近地面相对湿度一直维持较高,重污染期间小于2.6m·s~(-1)的地面风速对污染物扩散没有明显作用;污染物的浓度增加、持续阶段与气象要素能见度、风速、混合层厚度呈负相关性,与相对湿度呈正相关性,与温度的相关性较低;污染过程中青岛市区24h的输入污染源主要来自半岛北部地区,主要污染物为PM_(2.5)颗粒。     

香港地区空气污染的典型天气背景形势

利用香港地区2000～2005年共6年每小时一次的空气污染指数(API)资料和NCEP/NCAR 2.5 °×2.5 °风场、气压场再分析资料分析了香港地区空气污染指数特征以及典型天气形势对香港地区空气污染的影响.结果表明:近几年,香港地区空气污染日逐年增加,空气污染指数有明显的季节变化,大部分监测站空气污染日出现次数最多的是1～3月,其次是7～9月,出现次数最少是在4～6月;造成香港地区空气污染典型的天气形势有热带气旋型、大陆冷高压型、入海变性高压型和低压槽型四类.     

TYPICAL WEATHER CHARACTERISTICS ASSOCIATED WITH AIR POLLUTION IN HONG KONG AREA

With the hourly data of Air Pollution Index (API) by Hong Kong Environmental Protection Department (HKEPD) during the 6 years of 2000 - 2005 and NCEP / NCAR reanalysis data of 2.5° × 2.5° wind and pressure fields, the characteristics of API in Hong Kong area and the impacts of typical weather characteristics on the air pollution in Hong Kong have been studied. The results are shown as follows. (1) The API exhibits obvious seasonal variability as the number of air pollution days increases by the year. For most of the local monitoring stations, it is the most from January to March, a little less from July to September and the least from April to June. (2) There are four typical types of weather situations that are responsible for the air pollution in Hong Kong: tropical cyclones, continental cold highs, transformed highs that have moved out to sea and low pressure troughs.     

热带气旋对香港地区臭氧污染影响的初步研究

利用1998—2008年所有西北太平洋海域生成的264个热带气旋资料、香港地区11个环境监测站点的地面臭氧(O3)小时浓度数据，研究热带气旋对香港地区臭氧污染的影响。分析表明当西北太平洋有热带气旋活动时，香港地区地面O3浓度均有不同程度增大，且半数以上造成香港地区O3高污染；热带气旋对香港地区O3污染的影响程度与气旋强度相关，且有显著的季节变化特征。运用SPSS软件进行轨迹聚类分析，将热带气旋分为四种类型，并对香港地区O3污染影响的进一步分析发现，西行或转向登陆型和近大陆转向不登陆型是最易引起香港地区O3高污染的两类热带气旋，二者平均影响程度大体相当；热带气旋中心位于台湾岛东北部洋面及巴士海峡附近时，香港地区O3浓度最易出现极大值。物理量场和对气团后向轨迹的条件概率场分析表明，热带气旋期间偏北到东北气流的水平输送以及下沉气流的局地积聚作用造成香港地区O3地面浓度显著增加。     

外来输送对江苏冬季PM2.5贡献的数值模拟研究

利用WRF-Chem模式对2016年12月中下旬的两次重污染过程进行模拟,定量研究外来污染输送对江苏省PM_2.5的污染贡献。15—17日和22—23日两次过程都存在明显的上游污染输送特征:宿迁、扬州、无锡(自西北向东南)的PM_2.5浓度先后出现峰值,峰值均出现在西北风场中,当风向转为偏北风时峰值逐渐减弱。第二次过程中地面风力更大,高空形势更有利于远距离输送,高值区范围强度明显强于第一次,重度污染层厚度达到900~1 500 m,且持续时间较长。第一次过程中江苏省内排放源贡献率为23%~79%(第二次为5%~32%),苏南仍以本地排放源污染为主,苏北外来输送贡献率超过50%。第二次过程中宿迁、扬州、无锡的PM_2.5外来输送贡献分别为105.9 μg/m3、83.1 μg/m3、64.8 μg/m3(第一次为40.2 μg/m3、20.9 μg/m3、11.1 μg/m3),山东省和京津冀地区排放源是主要污染输送来源,二者贡献之和在44%~70%。两次过程中,外来输送贡献均是自北向南递减,山东省贡献率高于京津冀地区,而其余周边省份的贡献率相对较低;安徽省对江苏西部城市的贡献率较高。      

利用后向轨迹模式研究TRACE-P期间香港大气污染物的来源

利用Hysplit4.7轨迹模式和2001年3月NCEP再分析气象资料,计算2001年3月TRACE-P期间抵达香港地区的后向气流轨迹,并分析香港地区大气输送特征。对轨迹进行聚类分析后得到到达香港的6类典型气团。结合香港鹤咀测站所测量的大气污染物的浓度,进一步分析不同来源气团的化学特征。抵达香港的气流轨迹结果表明来自大陆的气团占47.5%,局地输送性气团占34.6%,海洋性气团占18.7%。鹤咀测站的污染性气体O3 、SO2、CO在大陆气团影响下的平均浓度分别为31.1、3.0、486.1 μg/m3;在海洋性气团影响下分别为20.0、1.0、319.4 μg/m3;在局地输送气团影响下分别为20.0、1.2、308.0 μg/m3。     

2006—2008年秋季广州市重大气污染过程特征研究

利用地面图、高空天气图(850 hPa、500 hPa)以及气象要素对2006—2008年秋季(9—11月)广州市4次典型的大气污染过程进行研究,分析其大气污染过程的特征及其相对应的天气系统、与气象要素之间的关系。结果表明,广州市秋季重大气污染多数发生在:(1)广州受冷空气影响或回暖期,持续小风或出现静风会导致污染物大量积聚,且多出现能见度明显下降;(2)由于偏北风的输送作用,处于下风向的万顷沙站较易出现重大气污染过程,表现出明显的区域性污染输送特征;(3)冷高压脊、回流天气形势、台风外围下沉气流影响期间;(4)近地面层出现逆温层或等温层。     

2000～2002年北京市城市大气污染特征分析

通过对 2 0 0 0年 1月至 2 0 0 2年 1 2月北京市城市大气污染物SO2 ,PM1 0 ,NO2 的分析发现 :北京市主要污染物是SO2 和PM1 0 。SO2 污染月份主要发生在 1 1月至次年的 3月 ;PM1 03级以上的日数全年都有分布 ,但 4级和 5级的日数主要发生在春季和冬季 ;NO2 主要污染月份发生在 1 0月至次年的 3月 ;大多数污染物以 2 0 0 0年最为严重。对污染资料进行MHAT小波分析发现 ,北京市大气污染存在两个明显的周期波动 ,即 2 0～ 30天周期和准 5天周期 ,这说明北京市污染物浓度短期变化主要受到天气过程及大气低频振荡的影响 ,该文进一步计算了 2 0 0 0年污染资料与气象资料的相关关系发现 ,北京市污染物与日平均气温、日平均风速、每日 1 2 :0 0 (北京时 )温度梯度、相对湿度存在明显的相关关系 ,且不同的气象要素对不同的污染物浓度影响不同。     

THE INFLUENCE OF PHOTOCHEMICAL PROCESS ON THE ATMOSPHERIC WAVE

The time damping rate of gravity wave in the range of 30-70 km is calaclated in threecircumstances:(1)adiabatic process,(2)diabatic process caused by atmospheric cooling,and(3)diabatic process resulting from atmospheric photochemical heating and cooling.The resultsindicate that the photochemical heating is as important as Newtonian cooling and its contribution tothe time damping rate of gravity wave can not he negligible.     

广州市空气污染的变化特征及预报

利用2002年11月-2004年9月广州市空气污染指数（API）和PM10、NO2、SO2等污染物逐日浓度资料,采用小波分析、相关分析等方法对广州市空气污染的变化特征及与同期地面气象要素的关系进行了分析。并采用最优子集回归方法分别建立冬、夏季API指数及污染物浓度的预报方程。结果表明。PM10是广州市的主要污染物。其次为NO2、SO2。除SO2外,广州市API指数、NO2、PM10等污染物浓度具有冬半年（11-4月）偏高,夏半年（5-10月）偏低的变化规律。API指数及各种污染物浓度均具有明显的年周期振荡及5-7天的准单周、10-20天准双周、30-60天左右的季节内振荡,且30-60天的季节内振荡在冬半年较强而在夏半年较弱。冬半年API指数和PM10、NO2、SO2浓度与气压、风速、降水呈稳定负相关,与温度、相对湿度等呈稳定的正相关,而夏半年主要与风速、降水具有较好且稳定的负相关。增加前一天的污染物浓度作为预报因子后,所建的最优子集回归方程比单选用气象因子要稳定。具有较强的预测能力。