呼和浩特市大气自净能力变化及其影响因素

基于呼和浩特市1981—2018年地面气象观测资料、2014—2018年的空气污染观测数据和1992—2013年夜间灯光指数,计算呼和浩特市大气自净能力指数ASI,分析大气自净能力与空气质量的关系,探讨近38 a呼和浩特市大气自净能力变化特征及其影响因素。结果表明:ASI与空气质量指数AQI呈幂函数的负相关关系,ASI越小,越容易出现空气污染。呼和浩特市年平均ASI呈显著下降趋势,特别是21世纪之后下降明显。风速、混合层高度对ASI的作用更大,而降水的作用较小。冷空气日数与ASI正相关关系显著,21世纪以后冷空气活动的明显偏弱对大气自净能力减弱造成一定影响;夜间灯光指数及夜间灯光区域面积均与通风量呈显著的负相关关系,大气自净能力的变化在一定程度上受到城市化进程的影响,特别是21世纪以后影响较大。     

2008—2018年黑龙江省大气自净能力变化特征分析

利用2008—2018年黑龙江省33个观测站的定时观测气象资料,按照国标《大气自净能力等级》（GB/T34299—2017）,分析了黑龙江省大气自净能力时间、空间的变化特征,并以省会城市哈尔滨为例,结合逐日空气质量指数（AQI）数据,分析了大气自净能力与AQI的关系。结果表明：2008—2018年黑龙江省平均大气自净能力指数为12.6×10⁴ km·a^-1,整体呈上升趋势,2015年以来大气自净能力明显增强。春季大气自净能力最高,秋季次之,冬季最低;空间分布大致呈北低南高分布,包含二、三级两个级别,春季全省各地均处于第二级别,有利于对大气污染物的清除,冬季漠河处于第五级别,不利于对大气污染物的清除;哈尔滨市冬季AQI与大气自净力指数呈显著负相关,考虑了通风量和雨洗作用的大气自净能力与AQI关系密切,直接影响着空气质量状况。     

2013—2017年天津市大气自净能力与大气颗粒物质量浓度特征分析

基于经验公式分析了天津市2013-2017年大气自净能力,以及PM_2.5和PM₁₀质量浓度的时空分布特征,并探讨了大气自净能力与大气颗粒物PM_2.5质量浓度的关系,以期更好的理解大气环境对污染物浓度变化的影响。结果表明：时间变化上,天津市大气自净能力在午后13-14时最大,夜间最低,一年之中在采暖季（10月至翌年3月）要小于非采暖季,与之相反,天津市PM_2.5和PM₁₀质量浓度在采暖季均高于非采暖季。2017年相对于2013年,大气自净能力增加了5%,而PM_2.5质量浓度下降了34%,PM₁₀质量浓度则减少了47%。空间分布上,大气自净能力各季节均表现为沿海高于内陆,城区低于郊区的分布,天津市的PM_2.5和PM₁₀质量浓度的高值也主要集中在中南部地区,尤其是城区。大气自净能力与颗粒物浓度的分布在空间分布上有着一定的对应关系。分析表明,天津市大气自净能力日均值与PM_2.5质量浓度日均值呈负相关,两者的相关系数为-0.34,在采暖季,相关系数有所提高。通过大气自净能力与PM_2.5质量浓度变化的分析可知,重污染事件大多数发生在低大气自净能力时。     

浙江省空气质量与大气自净能力的特征分析

利用最新的高时空分辨率ERA-Interim探空和地面资料,计算分析了1979—2015年浙江省大气输送和自净能力的时空分布变化特征,结合环保局空气质量监测数据探讨了浙江省空气质量与大气自净能力的关系,结果表明:大气自净能力在春、夏季表现出沿海地区小,内陆地区大的分布;到了秋、冬季,沿海地区大气自净能力增大,内陆地区则减小;研究时段内全省平均大气自净能力有增大趋势。表征低层输送能力的10 m风速在秋、冬季最大,夏季最小,随时间略有减小,这是浙江省空气污染加剧的可能原因之一;10 m风速的分布基本呈从东部沿海地区往西部山区逐渐减小的变化趋势,秋、冬季风速略大,以偏北风为主。浙江省大部分地区冬季大气自净能力最差,盛行的偏北风又容易将北方污染物带下来,因此冬季是浙江省最易发生空气污染的时段。当风速较小,风向转为偏西北风时,污染物从北方输入并且积累,最易出现较严重的污染天气。中度及以上的空气污染主要发生在杭嘉湖、宁波、绍兴、金华这些经济发达的地区,沿海地区的舟山、温州、台州由于大气输送条件好发生站次很少。丽水和衢州山区海拔高,加之本地工业经济发展较弱,空气污染发生的频次较少。     

大气自净容量的算法及关键物理因子分析

为更科学地量化大气对污染物的清除能力,使用WRF-NAQPMS模式对2017年12月进行模拟,对比分析影响大气清除能力的主要关键物理因子,修正A值法和大气自净容量算法的差异,进一步计算大气自净容量余量及各关键物理化学过程的贡献量。结果表明,边界层高度、风廓线、湿清除系数等3个关键物理参数较混合层高度、10 m高度风速、雨洗强度等更适用于量化清除过程;修正A值法和大气自净容量算法虽均能表征大气清除能力的强弱,但前者受目标城市面积影响较大,结果远高于大气自净容量算法;大气自净容量余量与细颗粒物（PM2.5）浓度变化趋势呈负相关,污染越重,大气自净容量亏空越多,其中平流扩散对大气自净容量贡献最大,化学转化过程次之,湿沉降等过程也不可忽视。     

ＣＬＭ３０对中国区域陆面过程的模拟试验及评估（Ⅱ）：土壤湿度

利用CLM3.0及普林斯顿大学的全球大气外强迫场资料,对中国地区1948—2001年的土壤湿度进行了off-line模拟,进一步评估了CLM3.0对中国地区土壤湿度的模拟能力。结果表明:模式基本能揭示土壤湿度的空间分布型,即华北干、东北和东南湿二湿一干的分布特征,但模拟值较观测值普遍偏高;就年际变化而言,在5个分区中,云贵地区模拟的年际变化与观测的相关性最好,东北区域次之,模拟的东部中纬度区域的年际变化较差,全区范围内7月的模拟好于4月;模式对于土壤湿度倾向有一定程度的模拟能力,基本能模拟出4月东北东部区域的干化趋势,但模式模拟的变化幅度较观测值偏小很多,其中以黄淮江淮地区模拟的趋势最差。     

华北夏季旱涝的特征分析

根据华北地区18个代表站1951-2006年月平均降水量资料,对华北地区夏季降水进行了统计分析.采用单站旱涝Z指数变换和区域旱涝指数对华北区域56 a的旱涝进行了分析,利用经验正交函数展开、小波分析、M-K突变检验等方法,对华北地区夏季降水时空分布特征进行了研究,并分析了华北夏季降水异常的大气环流特征.结果表明:降水偏多或偏少时段明显,华北夏季降水最主要的空间分布型是全区一致, 华北夏季降水量具有准18 a、准10 a和准2~4 a的周期,由多雨阶段转为少雨阶段的突变点为1976年;华北地区夏季旱、涝年份,其对应的高空环流存在显著性差异.     

1961—2020年郑州主城区大气自净能力变化特征分析

利用郑州市主城区1961—2020年气象观测资料和2014—2018年空气质量监测数据,分析了郑州主城区大气自净能力指数的长期变化趋势与影响因子以及2014—2018年主城区大气自净能力与PM_2.5的关系。结果表明：郑州主城区大气自净能力指数30 a气候均值为4.42 t·(d·km²)^-1,春季大气自净能力最强,为5.20 t·(d·km²)^-1;秋季大气自净能力最弱,为3.88 t·(d·km²)^-1,不利于对大气污染物的清除。1961—2020年郑州主城区大气自净能力呈显著的减弱趋势,其中1969年最强为6.85 t·(d·km²)^-1,2020年最弱为3.06 t·(d·km²)^-1。影响因子中,1961—1980年混合层厚度与大气自净能力指数呈正相关;日平均风速≥2.5 m·s^-1的日数和小风日数与大气自净能力分别呈...     

基于作物生长模型及CAST分类的华北夏玉米生产力区划研究

利用试验数据校正并验证了机理性的作物生长模型WOFOST,随后模拟了华北42个站点1961—2006年夏玉米的光温和气候生产潜力。并首次运用新型统计检验聚类方法(CAST),对夏玉米光温及气候生产潜力的要素场分别进行了定量化分区。结果表明,华北夏玉米光温及气候生产潜力均分为5个不同荷载中心的区域。与农业气象传统等值线分区方法相比,将作物模型与CAST相结合进行的生产潜力区划可以更客观地反映以荷载中心台站为代表的产量的时空分布特征。这对于指导区域农业气候区划,实现区域农业可持续发展具有重要的理论及现实意义。     

ERA5再分析云量在大气环境评估中的适用性研究

以河北省7个国家级气象站为例,利用1979—2013年ERA5云量和地面实测云量数据,依国标推荐法计算混合层高度,通过公式推导出通风量和大气自净能力指数,比较两套数据的计算结果,对ERA5再分析云量在大气环境评估中的适用性进行了研究;采用ERA5云量计算2013年3月至2021年2月的大气自净能力指数,对其与PM2.5浓度之间的关系进行分析。结果表明：①两种云量资料计算的月平均混合层高度、通风量和大气自净能力指数的相对误差近似符合正态分布,主要集中在0～5%;各月混合层高度：相对误差＞通风量＞大气自净能力指数,相关性则相反。秋冬季的相对误差（相关系数）大都低（高）于春夏季,邢台、石家庄和保定的误差明显小于其他站。②利用两种云量数据计算的大气自净能力指数的多年平均相对误差最小,通风量的次之,历年值的相关性和偏差也是中南部站点的更为理想。③2013年3月至2021年2月,各站月平均大气自净能力指数和PM2.5浓度呈反向相关,中南部站点的相关性更为显著。     

京津冀及周边“2+26”城市秋冬季大气重污染气象条件及其气候特征研究

基于1961—2017年的地面常规气象观测资料以及ERA-Interim再分析资料等数据,采用大气自净能力指数（ASI）建立了重污染气象条件等级判别方法。通过对京津冀及周边“2+26”城市秋冬季大气重污染气象条件的长年代变化特征及其成因的分析,得出以下结论：从大气重污染气象条件多年平均水平来看,山西晋城从发生频次到极端性均为最高,北京、河北廊坊和河南郑州多发,河北保定、石家庄和衡水极端性较高。自1961年以来,虽然京津冀及周边“2+26”城市秋冬季大气重污染气象条件在历史上均有发生,但发生次数在2010年后显著增加,这是导致大气重污染频发的重要因素之一。相比2013—2016年,2017年秋冬季京津冀及周边“2+26”城市大气对污染物的清除能力相对较好,虽然北京不利于污染物扩散的气象条件仍然多发,但极端性明显降低。20世纪80年代和2010年以来京津冀及周边地区大气重污染气象条件发生频次均较多,这受到了气候变化背景下冷空气强度和大气滞留条件变化的明显影响,同时也在一定程度上受到了城市化的影响。     

北极海冰“强信号”影响域

冰冻圈作为下垫面的一个重要组成部分 ,与大气处于不断的相互作用过程中。文中主要研究了北极海冰与中国华北地区降水的关系。研究结果揭示了中国区域与北半球季尺度气候变异前期北极海冰“强信号”现象。探讨了中国华北地区旱涝前期北极海冰特征 ,比较了华北旱涝前期北极海冰相关区域特征分布 ,并揭示出北极海冰“强信号”区与中国区域夏季降水的相关分布 ,分析了北极海冰“强信号”区对华北地区夏季旱涝影响的动力结构特征。     

华北夏季降水异常的客观分区及时间变化特征

应用1981—2007年华北地区703个站逐日加密站降水资料,运用旋转经验正交函数分解方法,对华北地区夏季降水进行了客观分区研究,并在此基础上应用Mann-Kendall和统计t检验方法分析了华北夏季降水不同区域的时间变化特征。结果表明:华北地区夏季降水区域性较强,华北地区夏季降水可分为7个典型天气区,7个典型天气区集中降水的起止时间不同,各分区的降水季节有别于自然季节,其中华北中部汛期开始迟,南、北部汛期开始早;华北东南部汛期结束最早,京津、河北东北部结束最晚。所分区域和所确定的各区域降水集中时间可应用到建立客观降水预报区域模型中,改善实际业务中客观降水的预报效果。     

北京泥石流暴雨基本特征

本文分析了北京地区泥石流暴雨的时空分布特征,并指出,泥石流暴雨主要是盛夏经向环流背景下的华北暴雨过程;局地大气有明显潜在不稳定,降水强度达60mm/h以上;泥石流暴雨落区是位于地面中尺度能量锋区、能量锋锋生和强水汽辐合的重叠区域.     

华北5月降水年际变化特征及其成因

本文采用华北5月降水资料,NCEP资料以及COADS海温资料,借助相关分析、合成分析等方法研究了华北5月降水的总体分布特征,并从总体上探讨了其与海温、大气环流年际变化的关系及其影响机制。结果表明:华北5月降水存在年际变化特征,降水量偏少年份多于偏多的年份,降水偏少年降水量与平均值相差较小,而降水偏多年降水量与平均值相差较大;华北5月降水与(25~50°N,110~145°E)一带大气环流(200 hPa)的年际变化及前期低纬大气环流的年际变化均有显著的正相关关系;中纬度西传Rossby波列与低纬赤道印度洋海温的变化是引起华北5月降水年际变化的重要原因。     

区域海气耦合模式对华北夏季大气水汽输送模拟结果的检验及其与单独气候模式的比较分析

将区域海气耦合模式RegCM3-POM和区域气候模式RegCM3 40年(1963-2002年)的模拟结果与NCEP/NCAR再分析资料进行对比,检验区域海气耦合模式对中国华北地区夏季大气水汽含量和水汽输送特征的模拟能力,比较耦合模式与单独区域气候模式的差异.结果表明,区域海气耦合模式RegCM3-POM的模拟性能相对于单独区域气候模式RegCM3,大气水汽输送特征的模拟能力有了较大的改进.分析显示两种模式都能够较好地再现东哑地区气候平均夏季大气水汽储量浅红和水汽输送的空间分布特征,而耦合模式对大气水汽输送的模拟更为合理.在对流层中低层更接近观测;耦合模式对中国华北地区夏季平均大气水汽输送通量在垂直方向卜的分布型及水平4个边界水汽输送收支的模拟,相对于单独大气模式有了一定的改进;耦合模式对伴随华北地区夏季早涝的大气水汽异常输送也具有较好的模拟能力,其模拟的水汽输送异常的来源与观测基本一致,尤其是在20°N以北地区,耦合模式结果相对于单独区域气候模式有了很大的改进.但同时耦合模式在低纬度海洋上对气候平均夏季大气水汽含量模拟的偏差比区域气候模式显著;与观测相比,耦合模式对来自孟加拉湾地区的大气水汽输送模拟偏弱,而对西太平洋副热带高压西侧水汽输送模拟偏强,与华北夏季旱涝相联系的水汽输送异常的模拟在低纬度海洋上也存在明显偏差.     

采暖期间区域气象条件与天津大气污染概率关系

利用2002～2005年11、12、1月冬季采暖期NCEP气象分析资料和同期日空气污染物监测资料,在开设的关键区、识别区内,分析区域污染气象特征,探讨区域气象条件对天津大气污染的影响.采暖期大气污染高发是与冬季的污染气候特征和气象条件密切相关的,区域污染环流特征、大气动力特征、热力条件对污染物的扩散、积累、输送有着重要的影响.当区域大气环流由北到西北气流向西到西南气流转换时,大气稳定度逐渐增加,区域大气扩散能力随之减弱,天津大气污染概率增大.另外,区域风速与天津污染的关系,在一定程度上反映了华北区域污染对天津污染的贡献.     

夏季青藏高原及周边热力特征与东亚降水的区域关系

基于1979-2011年欧洲中心ERA-interim月平均再分析资料,采用倒算法计算了夏季青藏高原(下称高原)及周边地区大气热源和水汽汇,并通过REOF分析其空间分布特征,划分了5个重要热源区域,最后对比分析各区域的热力特征与东亚地区降水的关系。结果表明,夏季高原及周边地区热源空间分布复杂,局地特征显著,不同区域热源异常具有显著的差异性,其与降水的关系也同样具有显著的区域差异性。其中,高原南侧热源强时,高原主体及印度北部降水增多;高原东北侧热源强时,华北及邻近地区降水增多;高原主体东部热源强时,江淮流域降水增多;高原东南侧热源强时,长江流域降水增多;高原主体西部热源强时,华南降水增多。并且,高原及周边地区不同区域热源异常,影响东亚地区不同区域异常的水汽输送,从而对东亚地区降水产生重要影响。     

辽宁省海绵城市建设中年径流总量控制率分区及其分布差异研究

利用1986—2015年辽宁省60个气象站逐日降雨量观测资料和1986—2015年美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)逐月全球的再分析资料,对辽宁省年径流总量控制率区域划分及其分区分布的差异进行分析。结果表明:辽宁省年径流总量控制率可以划分为Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区共4个区,比《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建》中辽宁省年径流总量控制率分区多1个Ⅴ区,且相同分区对应的空间分布差异明显;年平均降雨量对年径流总量控制率的分区趋势具有一定指示作用,总暴雨量占总降雨量的比例与年径流总量控制率的分区关系密切,辽宁省水汽输送的特征和地形地势是形成年径流总量控制率区域分布差异的内在成因。     

2021年夏季我国气候异常特征及成因分析

2021年夏季我国天气气候异常特征突出,极端天气气候事件多,东部主要多雨区在我国北方,降水的季节内变化显著,华南前汛期开始偏晚、江淮流域梅雨和华北雨季开始偏早.东亚大气环流季节内变化对降水异常的空间分布影响较大.6月,东北冷涡活动频繁,导致东北及邻近区域降水异常偏多,黑龙江、嫩江流域发生严重汛情;东北冷涡的异常活跃可能...