我国南昌地区若干污染物干沉降速度的测量

我国南昌地区若干污染物干沉降速度的测量毛节泰，胡新章（北京大学地球物理系，１００８７１）１前言排放到大气中的气体和颗粒污染物通过干、湿沉降被迁移到地表，这是大气污染物循环的一个重要环节。干沉降是大气污染物在无降水条件下向地表的输送过程，它与湿沉降有同...     

一种大气污染物干沉积速率的计算方法及其应用

介绍了一种计算大气污染物干沉积速率的方法。这种方法详细地考虑了植物生理特征和冠层内湍流结构对干沉积的影响，考虑了3层覆盖物对表面阻抗的影响，通过计算7个不同的阻抗因子获得干沉积速率。利用该方法计算了农田下垫面上7种不同大气污染物沉积的表面阻抗和江西(鹰洋)红壤典型地区农田下垫面上的二氧化硫(SO2)和硫酸盐(SO4^2—)的干沉积速率，估算了大气硫输入农田生态系统的干沉积通量，并与其他方法作了定量比较。结果表明：农田下垫面上SO2与SO4^2—的干沉积速率平均值分别为0．31cm／s，0．20cm／s；干沉积速率具有明显的日变化特征，一般白天大于夜间，中午时分出现最大值；月际变化也较明显，在冬季有大值；大气硫输入农田生态系统的全年干沉积通量为7．35g/m^2。     

典型大气污染物在不同下垫面上干沉积速率的动态变化及空间分布

利用中国科学院红壤生态试验站微气象站实测的梯度资料和大叶阻力相似沉积模型,计算了农田和森林下垫面大气污染物的干沉积速率,并将此模型嵌套到区域酸性沉降模式系统(RegADMS)中,模拟获得中国地区11种大气污染物干沉积速率的空间分布.结果表明:大气污染物干沉降速率(Vd)有明显的时间变化,物种的干沉积速率一般白天大于晚上,冬春季大于夏秋季节.大气污染物Vd也有明显的空间变化,中国地区SO2、HNO3、NO、NO2、NH3、O3、H2O2、TSP、PM10、SO2-4和NO-3年平均Vd分别为0.35士0.004、1.77±0.01、6.5 ×10-5±2.0×10-7、0.07±0.0007、0.28土0.003、0.20±0.001、0.54±0.002、7.2±0.0005、0.44±0.0005、0.25±0.0005、0.27±0.0008cm s-1.各种下垫面上粒子Vd差别不大,气体污染物在各下垫面上的Vd有所不同,表现为HNO3、NO2、O3的Vd在森林和草原上较大,而SO2、NH3、H2O2的Vd在水面上较大,NO的Vd都很小,且在各种下垫面上差别不大.     

北京地区一次空气重污染过程的气象条件模拟参数化敏感性试验

气象预报是影响大气重污染预报精度的关键所在。针对2016年12月16～21日北京市一次重污染过程,开展了中尺度气象模式WRF的参数化方案配置敏感性试验。对微物理过程、长波辐射过程、短波辐射过程、陆面过程、边界层过程、近地面过程以及积云对流参数化过程进行组合优选,共设计51组参数化方案组合,分析不同模拟方案下北京市8个气象站点温度、相对湿度、10 m风速的模拟精度及其敏感性。试验结果表明:温度模拟对长波过程参数化方案最为敏感,集合离散度达2.4～7.4°C,再次是短波过程参数化方案;相对湿度模拟也对长波过程参数化方案最敏感,再次是陆面过程;风速模拟对不同过程参数化方案的敏感性程度差异不大。通过模拟结果与观测的统计对比,优选出模拟误差最小的方案组合为Lin微物理方案、RRTMG长波方案、RRTMG短波方案、Tiedtke积云对流方案、Noah陆面方案、MYNN 3rd边界层方案和MYNN近地面方案,并将其与集合平均、基准方案进行对比。对于集合平均来说,其温度模拟与观测相关系数为0.69,高于基准方案,其模拟偏差与均方根误差比基准方案低25%和11%;集合平均的相对湿度和风速模拟相比基准方案变化较小。与集合平均相比,优选方案能同时改进温度、相对湿度和风速模拟,使温度模拟偏差和均方根误差比基准方案下降35%和17%,使相对湿度模拟偏差和均方根误差下降43%和13%,使风速模拟偏差和均方根误差下降33%和24%。以上结果表明,参数化方案的敏感性试验和优选能显著减小重污染期间气象要素的模拟误差,重污染预报改进需重点关注参数化方案模拟上的不确定性。本研究也发现MYNN3rd边界层方案在这次重污染过程的气象要素模拟上具有良好性能,可为未来重污染预报改进提供参考。     

中国东部地区SO2, SO4=和HNO3(g)干沉降速度的季节变化

使用中国东部及其邻近地区各主要台站１９９２年全年００点和１２点（ＧＭＴ）地面及探空资料,由中尺度气象预报模式ＭＭ４产生中国东部地区地面以上大约４０ｍ高度（最低模式层）处二维温度、湿度和风场,使用污染物干沉降模块及该地区下垫面类型资料,计算出了该地区ＳＯ２,ＳＯ＝４和ＨＮＯ３（ｇ）全年干沉降速度的区域分布和季节变化。结果表明,由于受气象条件和下垫面类型的综合影响,３种污染物的干沉降速度有明显的变化。对ＳＯ２,全年区域平均极小值为０．０８８ｃｍ／ｓ,极大值为１．２７５ｃｍ／ｓ,平均值为０．４３０ｃｍ／ｓ;对ＳＯ＝４,分别为０．０１４ｃｍ／ｓ,０．２８７ｃｍ／ｓ和０．１１８ｃｍ／ｓ;对ＨＮＯ３（ｇ）,分别为０．０６０ｃｍ／ｓ,５．２５０ｃｍ／ｓ和１．１２３ｃｍ／ｓ。ＳＯ２干沉降速度极大值分布在巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠一带,对ＳＯ＝４和ＨＮＯ３（ｇ）,除在上述沙漠地带有一极大值区域外,在靠近四川的云贵高原尚有另一极大区。对１９９２年全年来说,ＳＯ２和ＨＮＯ３（ｇ）干沉降速度极大值均出现在七月份,分别为０．５５２ｃｍ／ｓ和１．５１８ｃｍ／ｓ;而对ＳＯ＝４,干沉降速度极大值出现在九月份,其值为０．０９６ｃｍ／ｓ。这些值     

地形对太原市污染物稀释扩散影响的模拟试验

文中利用CAPPS模式进行了模拟试验,试图研究在不同环流背景下,太原附近簸箕型地形对该地主要污染物(SO2,NOx,PM10)稀释扩散的影响。结果表明:采用仿真模式地形,局地环流背景下,簸箕型地形阻碍了主要污染物的稀释和扩散,加剧近地层空气的污染;大尺度环流背景下,且地面为偏南风或偏东风时,簸箕型地形有助于主要污染物的稀释和扩散,SO2,NOx,PM10浓度减小,地面为偏北风或偏西风且风速≥5m/s时,SO2,NOx浓度减小,PM10浓度剧增。此外,还探讨了簸箕型地形对太原市主要污染物稀释扩散作用的机制,采用仿真模式地形,大尺度环流背景时,簸箕型地形对垂直运动具有增幅作用,且地形越高,增幅越明显。     

影响东亚季风环流异常因子的敏感性试验

文章使用改进了的OSU全球气候模式，动态地使用厄尔尼诺年（1972年）实际下垫面温度月距平资料，对太平洋海面温度异常以及太平洋中不同关键区海面温度异常进行了敏感性试验。数值试验结果表明:El Nino实际海温时空异常，特别是关键区海面温度异常，引起了东亚季风环流的异常变化，出现了干旱的环流形势。无论赤道中太平洋或是赤道东太平洋的海面温度异常都是敏感的影响因子，对预报有一定的指示意义。     

青藏高原隆升影响夏季大气环流的敏感性试验

本文用球带范围的大气环流耦合模式,模拟了青藏高原隆升过程中大气环流的变化。模拟的结果表明,高原对大气的加热作用随着高原地形的升高而加强,而其中潜热加热的贡献占据第一位。高原隆升加剧了高原上空大气的上升运动,使高低空的高低压系统得到了加强,增强了南亚和东亚的季风强度,并且引起高原地区降水明显增加,地表面平均温度剧烈下降。尽管如此,青藏高原的隆升并没有从根本上改变大气环流形势,海陆分布才是形成当代大气环流及季风的根本因子。因此,要模拟地质历史时期气候状况,除了高原地形外,还须考虑更多的因子,尤其是海陆分布的变化。     

江西中西部地区一次暴雨过程的地形敏感性试验

利用常规观测、加密自动站资料和NCEP再分析资料,分析2005年5月江西萍乡地区春季一次暴雨过程发现,该过程仅萍乡南部地区出现暴雨,而中北部地区为小到中雨。考虑到萍乡中南部特殊地形,通过WRF中尺度模式模拟再现这次暴雨过程,并设计降低、增高和移除地形三组敏感性试验探究地形对降水的影响。结果表明：（1）萍乡地形的屏障作用在南部地区造成的风场辐合是南部产生暴雨的重要原因;（2）地形通过影响切变线附近风场辐合以及水汽汇集的位置和强度来改变暴雨的落区与强度;（3）较高的地形造成气流在山前堆积,造成明显的水平气压梯度,使局地气流与背景气流在山前辐合,有利于山前降水增强。     

大气红外窗区(10.5-11.5μm和11.5-12.5μm)辐射传输的敏感性试验

大气窗区卫星红外遥感的辐射资料可应用于地表温度的确定,但必须考虑大气影响。为此,本文利用辐射传输模式和中纬度及青藏高原模式大气,用数值模拟的方法研究了大气和地表状态(大气温、湿廓线、地表温度与高度)的改变对大气顶红外窗区射出辐射的影响以及射出辐射对发射方向(天顶角)依赖关系。主要结论见正文小结。     

夏季不同源地水汽对我国西北区降水影响的数值模拟(Ⅱ): 减、 增各源区水汽的敏感性试验结果

为进一步检验东南沿海、 孟加拉湾、 青藏高原、 西风带等4个水汽源区对我国西北区夏季降水影响的相对重要性, 本文利用MM5模式, 以1979年7月为模拟对象, 以NCEP再分析值作初、 侧边界条件, 继本文上篇作了该模式对该月的模拟性能检验后, 又分别作了检验减、 增各源区水汽影响的 11个敏感性试验。下篇的结果表明： （1）夏季, 东南沿海源区减（增）水汽后, 主要通过西伸的西太副高西南侧的东南风和西侧的偏南风气流的“干（湿）平流”输送, 第2天将直接影响西北区东部; 继之, 若遇河西走廊低层较强偏东风, 前述“干（湿）平流”还可再继续影响河西及南疆降水的减（增）。即东南沿海是影响西北区的主要水汽源区。（2）孟湾源区水汽的减（增）变化常经北路和东路共同影响西北区的降水。它主要影响青海及河西走廊中、 东部的降水, 也间接地影响西北区东部及南疆的降水。（3）高原（特别是西风带）源区因本身水汽少, 它们的影响要小些。高原源区主要影响青海及河西中、 东部的降水, 也部分影响西北区东部和南疆的降水; 而西风带区主要影响北疆及南疆的降水。（4）作西北区夏季降水预报时, 要关注其上游孟湾, 特别是东南沿海源区水汽、 沿途天气系统及低空急流的变化。