高陵区近5年臭氧污染变化及输送路径分析

利用西安市高陵区2018—2022年臭氧(O3)逐小时质量浓度资料,统计分析O3质量浓度（用C(O3)表示）的年、月、日变化特征,并利用Mann-Kendall检验法和Theil-sen斜率法分析C(O3)年际变化趋势;基于HYSPLIT-4后向轨迹模式,研究以高陵为受点的O3输送特征。结果表明：（1）近5 a高陵C(O3)呈波动升高趋势, O3日最大8 h平均质量浓度（用C8 h(O3)表示）呈波动下降趋势,C8 h(O3)超标日数呈减少趋势。（2）C(O3)日变化呈“单峰型”,午后高,凌晨低;C(O3)和C8 h(O3)月均最高值出现在6月,最低值在12月。（3）近5 a高陵O3质量浓度评价值和年均值增加趋势不显著,背景值升高趋势显著,平均每年增加28 μg/m3;C8 h(O3)年际变化趋势表现为秋冬季升高趋势显著,春夏季升高趋势不明显。（4）经聚类分析得到晴天到达高陵的气团输送路径共4条,分别来自西北、东南偏南、东南三个方向,其中东南偏南与东南方向两类气团出现频率最高,分别为 4315%和2054%,且该来向气团对应的C(O3)较高,对高陵O3污染贡献较大。     

西宁市典型污染日PM10输送规律研究

为研究西宁市PM₁₀的区域性污染特征,对2006年3月至2010年2月各季逐日大气污染指数（API,首要污染物为PM₁₀）进行统计分析。利用后向轨迹模型（HYSPLIT Model）对西宁市典型污染日（API > 200）中气团的后向轨迹进行模拟,研究PM₁₀的运动轨迹和区域性污染的可能来源。结果表明：西宁市一年中春季（集中于3月和4月）PM₁₀污染严重,与该季节气团对颗粒物的长距离输送有关。造成西宁市重污染状况的主要天气是风沙尘,北部和西北部的沙漠地区是主要风沙源;相邻城市PM₁₀污染峰值的提前与滞后,体现出区域性污染的传输过程。     

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...     

贵州安顺市PM2.5气象输送条件及贡献源空间分布

利用贵州省安顺市2015—2019年大气污染物资料和气象资料,分析安顺市空气质量特征和主要大气污染物特征,通过TrajStat软件中HYSPLIT模型的后向轨迹模式,结合GDAS气象数据、PM_2.5浓度,分析不同季节输送途径及其污染轨迹,采用潜在源贡献作用和浓度权重轨迹分析方法,分析研究期内所有PM_2.5污染日（PM_2.5日浓度高于75 μg·m^-3）输送轨迹垂直与水平方向分布特征。结果表明: PM_2.5是安顺城区主要大气污染物,冬季输送污染轨迹占比较大,输送方向主要为贵州东北方向、偏南方向; 污染日PM_2.5输送路径以贵州东北方向近距离输送为主,该类轨迹基本分布在880—980 hPa高度; 潜在源高值区主要集中在贵阳整个地区、毕节织金县、黔西市、金沙县等,高贡献值区主要集中在安顺紫云县、镇宁县、毕节织金县、大方县等。     

气流输送对北京大气污染物体积分数的影响

利用HYSPLIT后向轨迹模式和2004年8月—2007年12月NCEP再分析气象资料,计算每天15:00抵达北京地区10、100和500m高度上的后向气流轨迹.对整个研究时段、采暖季和非采暖季期间的后向气流轨迹分别进行聚类分析,得到这3个时段到达北京地区的主要后向气流轨迹聚类.其中整个研究时段的后向气流轨迹分成3个聚类,采暖季和非采暖季的后向气流轨迹都分成5个聚类.结合各段时间中国科学院大气物理研究所观测的大气污染物体积分数资料,分析不同时段气流输送作用对北京主要大气污染物体积分数的影响.发现采暖季和非采暖季北京气体污染物体积分数高值主要集中在来自风速较小的西北方气流聚类.采暖季污染物体积分数低值主要出现在偏北方向风速较大的后向气流轨迹聚类.非采暖季污染物体积分数低值主要出现在偏北低速气流聚类和西北向高速气流轨迹聚类中.从各时段污染物最值分布情况可以看出:在风速较大的后向气流轨迹聚类影响下,北京的污染物体积分数较低;途经了较严重工业排放地带的后向气流轨迹聚类会使北京气体污染物体积分数显著增高.此外,虽然非采暖季的大气污染物分布与气流输送的影响基本符合,但各聚类污染物分布结果与气流输送作用的影响存在偏差.     

一次对流层异常臭氧次峰的观测研究及其动力输送过程的分析

文中分析了 1996年 8月 1日发生在西宁 (36 .4 3°N ,10 1.4 5°E ,海拔 :2 2 96m)地区对流层异常臭氧次峰现象。观测资料揭示了高空低压槽东移是臭氧次峰的主要天气特征。三维后向轨迹计算表明 ,尽管代表臭氧次峰的气团可以追溯到中亚地区 ,但是明显的气团向下输送则发生在新疆、青海间的高空低压槽内。中尺度模拟进一步确认了对流层顶折叠和平流层向下输送是臭氧次峰出现的动力机制。臭氧次峰在对流层高度位置与准无辐散层有关     

基于后向轨迹的秋冬季漯河重污染输送及典型个例分析

利用常规气象数据、颗粒物观测数据、全球大气同化系统GDAS数据、NCEP再分析资料、ERA5再分析资料等,结合数理统计、轨迹聚类、天气学分析等方法对2015—2019年秋冬季漯河重污染特征、污染输送及潜在源区分布进行分析,并通过一次典型重污染个例进行证明。结果表明:近5 a秋冬季漯河重污染过程发生频次高、持续时间长、污染程度重,AQI、PM_(2.5)变化趋势不明显,PM_(10)浓度下降趋势明显,PM_(2.5)/PM_(10)比值逐年递增,以PM_(2.5)重污染为主。秋冬季漯河主要有6种气团输送路径,东北路、偏东路轨迹短、移速慢且高度低,近距离近地层污染输送特征明显,为重要重污染通道;西北路远距离下沉沉降输送和西南轨迹近距离输送下的AQI均值及重污染概率较低,对漯河重污染贡献不高。漯河潜在源区来源复杂、范围广、强度大,其污染潜在源主要分布在河南中东部、尤其是东北部,对应东北路径、偏东路径等气团轨迹。重污染时地面偏北风是其主导风,尤其是2—4 m·s^(-1)之间偏北到东北风最为显著。两次跨区域输送表明,北路或东北路近地层输送是AQI峰值维持发展的重要原因。     

兰州春季沙尘过程PM10输送路径及其潜在源区

将2001-2008年分为沙尘天气相对多年和相对少年,计算兰州市春季逐日4个时次的4d气团后向轨迹。通过聚类分析得到春季到达兰州市区的主要气团轨迹组,结合可吸入颗粒物PM10日均质量浓度资料,通过计算潜在源贡献因子PSCF（potential source contribution function）和浓度权重轨迹CWT（concentration-weighted trajectory）,得到影响兰州市春季PMlo质量浓度的潜在源区以及不同源区对兰州市春季PM10质量浓度贡献的差异。结果表明,在沙尘天气相对多年,西路径和西北路径发生比例最高,分别占总轨迹的33％和19．4％,其中有50％以上为污染轨迹,是造成兰州市春季高质量浓度PM10污染的主要输送路径。沙尘天气相对少年的主要输送路径是西路径,其次是北路径,分别占23．6％和18％。影响兰州市春季大气PM10质量浓度的潜在源区分布在新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地、青海柴达木盆地、甘肃河西走廊、内蒙古中部和西部的沙漠戈壁地区。     

2020年西安一次持续重污染过程成因及输送特征分析

利用中国环境检测总站环境数据、西安气象自动站逐时实况数据和探空数据、NCEP 2.5° ×2.5°再分析资料以及GDAS 1° ×1°数据,对2020年1月21—26日西安一次持续性重污染天气过程进行了环流背景、气象要素及输送特征分析.结果表明:500 hPa中高纬地区纬向环流,850 hPa暖平流,地面弱气压场是大气...     

成都平原城市群夏季臭氧污染天气形势与潜在源分析

通过分析成都平原城市群8个城市2015-2019年夏季地面臭氧污染特征表明,近5年夏季平原O₃污染区域呈扩大趋势,成都市O₃＿8 h第90百分位浓度和超标日数均为最大,雅安、绵阳浓度较低但上升趋势显著。利用PCT客观天气分型方法,对近5年夏季成都平原及周边的位势高度场进行分型研究,结果表明：(1)700 hPa臭氧污染天气形势为高压型,500 hPa为西风槽后和平直纬向型,100 hPa为南亚高压中部和东部型;(2)近5年夏季典型O₃污染过程的高低空天气形势为西风槽后部、高压发展和高压控制型,污染过程期间成都平原多受到西风槽后西北气流或副热带高压脊线附近下沉气流的影响;(3)污染天气型具有高温低湿,小风强辐射,白天混合层高的特征。气流下沉增温和局地环流的作用抑制了污染物向高层扩散,促使边界层上部O₃下传并堆积于成都平原地区。采用HYSPLIT后向轨迹模式和潜在源贡献法(PSCF),探讨了不同天气型影响下成都平原O₃浓度输送的轨迹聚类和潜在源区。结果表明,本地和盆地城市之间的输送...     

陕西初夏臭氧污染事件及其成因

关中平原至陕北黄土高原海拔渐次升高,大气污染物分布、排放源和下垫面特征均有较大变化。利用陕西省由南至北西安、延安、榆林三市环境空气质量监测数据和气象观测数据及NCEP再分析产品,对2018年春末夏初(5月下旬至6月初)连续两次臭氧(O₃)污染过程开展研究。结果表明：三市O₃质量浓度(用C(O₃)表示)皆呈昼高夜低的日变化特征;三市日均C(O₃)表现出随海拔高度升高而增加的现象,即榆林最高,延安次之,西安最低,较高海拔的黄土高原高背景O₃可能是榆林、延安C(O₃)较高的重要原因。两次O₃污染发生在大气环流由春季型向夏季型过渡阶段,陕西处于500 hPa暖性高脊、850 hPa偏南风主导、地面静稳晴热的天气形势下,有利于光化学O₃生成以及大气低层O₃区域输送,其中西安的光化学生成对其日间C(O₃)升高作用最明显。三市温度和C(O₃)呈正相关,相同温度下...     

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。     

乌鲁木齐冬季黑碳气溶胶污染特征初步研究

利用2010年2月乌鲁木齐大气成分观测站黒碳仪观测数据,结合散射系数及常规观测资料,对乌鲁木齐冬季黑碳气溶胶浓度变化特征进行了分析,并通过气流后向轨迹进行了来源分析。结果表明：(1)观测期间BC质量浓度日平均值为12707±4673 ng.m-3,浓度变化范围为4916~22997 ng.m-3,散射系数日均值为1086±561Mm-1,变化范围为350~2232 Mm-1。BC质量浓度和散射系数日均值变化趋势基本一致;(2)BC质量浓度日变化具有明显的峰值和谷值,峰值分别出现在9~11时和20~22时,谷值分别出现在4~6时和16~18时,散射系数与BC质量浓度日变化趋势基本一致,相对其有一定的滞后。春节期间燃放烟花爆竹对空气污染物浓度上升有明显作用,显著影响BC质量浓度日变化规律;(3)乌鲁木齐冬季大气层结稳定,污染物不易扩散,风速和降水对黑碳气溶胶浓度具有明显的稀释作用。在乌鲁木齐特殊的地形和气象条件下,本地源排放与来自周边城市群污染物输送的叠加使得污染更加严重。     

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。     

区域化学输送模式中NOx和O3源示踪法的引入

发展了化学输送模式中氮氧化合物(NOx)和臭氧(O3)的一种源示踪方法,对这种示踪法及其应用模式作了详细介绍,并结合臭氧光化学反应机理的分析描述了NOx和O3示踪物浓度方程的推导过程。将这种示踪法引用到区域化学输送模式中,并以太原和石家庄地表NOx人为排放产生的活性氮化物和臭氧为例,演示了污染物向北京的输送过程,模拟的O3,NOx和NOz示踪物浓度时空分布与O3,NOx和NOz在大气中的衰减尺度分析一致,表明该示踪法是一种有效的研究区域氮氧化物以及臭氧来源和输送转化过程的方法。个例模拟分析结果显示:太原和石家庄的地表人为排放产生的NOx本身并不能输送到北京,但通过它们产生的O3和HNO3可以输送到北京,对北京地表附近大气污染造成影响。     

合肥市PM10 输送轨迹分类研究

应用聚类分析的方法,对2001—2005年合肥市逐日72 h后向轨迹按季节分类,结合PM10日均浓度观测资料,分析了不同输送轨迹与该地区PM10浓度之间的关系。结果表明:不同方向后向轨迹所对应的PM10平均浓度有明显不同;最高PM10平均浓度对应的后向轨迹在春、秋和冬季都是来自西北方向,它们与季节平均的相对距平分别为44%,20%和31%;夏季为东北方向,与季节平均的相对距平为20%;其次为本地轨迹,各季的相对距平分别为5%,16%,18%和17%。根据分析得出合肥地区6组易于出现高浓度PM10的后向轨迹及对应的天气形势,并简要分析了其特征。气溶胶的远程输送主要发生在自由大气层,区域输送主要发生在边界层内。合肥地区大气污染事件超过50%与远程输送有关。移动快的气团不一定对应低浓度的PM10。     

浮尘和重污染天气过程个例分析

利用MICAPS资料、NCEP再分析资料和环境监测站大气成分监测资料,分析2015年3月29日连云港地区一次浮尘及重污染天气过程,结果表明:由于上游地区出现沙尘天气后,空气中大量沙尘粒子随着高空西北气流携带向东南输送,影响连云港,从而形成浮尘天气;高空有西风急流带,400hPa下沉运动加强,高空动量下传是形成浮尘天气的动力条件;连云港处于弱气压场中,大气层结稳定,空气干燥,风力较小,不利于沙尘粒子和污染物扩散;由浮尘的质点后向轨迹模拟得知,沙源来自蒙古国东部地区,与高空形势分析结果一致。     

2014年5月中旬江西地区暴雨天气过程水汽输送特征分析

利用NCEP 1°×1°的fnl资料、地面观测资料和GDAS资料,分析了2014年5月16—17日江西地区暴雨天气过程的水汽输送特征,同时使用Hysplit后向轨迹模式对水汽来源进行了模拟。结果表明:此次暴雨过程的水汽主要来自大西洋、西太平洋和印度洋,其中来自大西洋的水汽经赤道东风带输送至西太平洋,与来自西太平洋的水汽汇合后一部分直接输送至江南,另一部分继续向东北方向输送至日本海域附近转向,经我国华北向南输送至江南一带;来自印度洋的水汽,经孟加拉湾和南海输送至中国江南暴雨区。来自西南、东南和东北方向的气流在我国南方上空辐合,辐合中心值高达300×106 kg/s,且辐合趋于纬向型。利用Hysplit模式对此次暴雨区不同高度的水汽来源及输送路径进行后向轨迹模拟,结果与利用流函数和势函数分析出的水汽输送源地和路径基本一致。     

2019年8月太原市一次典型O3和PM2.5污染天气过程成因分析

选用太原市近地面O₃、PM_2.5、气象要素、天气形势、NCEP再分析资料、颗粒物激光雷达等资料,结合后向轨迹模式,对2019年8月19—20日太原市一次典型O₃和PM_2.5污染天气过程特征及成因进行分析。结果表明：此次污染过程O₃浓度早于PM_2.5浓度达到峰值,19日O₃浓度较大且持续时间长,20日PM_2.5浓度增大,但O₃浓度明显减小。河套倒槽前小风、高温的稳定层结为19日O₃和PM_2.5的积累提供了有利条件,边界层高度降低和偏东气流输送导致19日日落后O₃和PM_2.5浓度增大,其后倒槽过境时的地面上升运动、边界层发展使近地面O₃和PM_2.5污染得到一定缓解,20日冷锋过境后的边界层高度降低及高湿环境为PM_2.5在近地层迅速积累提供了有利...     

宝鸡2017—2019年冬季PM2.5分布特征及重污染过程分析

利用宝鸡市2017—2019年PM_2.5质量浓度小时数据及相对湿度等气象数据,探讨了宝鸡市PM_2.5质量浓度、相对湿度和能见度三者的关系,并利用HYSPLIT后向轨迹模式对3 a冬季重度及以上污染过程主导来源气团进行了聚类分析。研究发现：宝鸡冬季重度及以上污染过程多发生在1月,期间主导风向为西北风和东南风;PM_2.5质量浓度与能见度在不同相对湿度条件下有不同的拟合幂函数关系,空气相对湿度>80%时,空气中水汽含量是影响能见度的主要因素,空气相对湿度≤60%时,影响能见度的主要因子是PM_2.5质量浓度。2017—2019年冬季宝鸡达重度污染及以上的过程后向轨迹聚类结果略有不同,其中2017年污染以偏北及西南气团近距离输送为主,2018年污染以宝鸡本地积累为主,2019年污染以关中临近城市(西安地区)近距离输送为主;西北路气团移速最快,远距离传输能力最强,偏东路气团移速最慢,远距离传输能力最弱。