CCN concentration in troposphere over China

CCN concentration in the middle-lower troposphere over northern China was observed using a cloud condensation nucleus counter, MEE-130, installed on an IL-14 aircraft in the summer of 1983 and 1984. More than 60 sets of data (each flight as one set) were collected. The main results are: (1) in northern China, CCN concentration is 10²-10⁴/ cm³ near ground, decreases with increasing height and follows exponential distribution; (2) the local CCN concentration and its distribution with altitude are influenced by some meteorological factors: such as inversion, cloud and precipitation, wind and land—sea breeze etc. The inversion makes CCN significantly accumulate just below the inversion level; CCN concentration is lower inside clouds than outside clouds at same level; wind plays an important role of transporting CCN horizontally; (3) the CCN concentration is higher above the land than above the sea at same level; CCN concentration is one order of magnitude lower over the coastal cities like Qingdao than over the continental cities like Zhengzhou; (4) all these suggest that CCN in northern China comes mainly from continental surface layer. Densely—populated areas and industrial areas may produce more CCN.     

我国北方地区对流层中下层臭氧收支

为了揭示我国北方地区对流层中下层臭氧(O₃) 的形成机理以及周边地区的污染输送对我国北方地区对流层中下层O₃收支的影响, 在与外场观测数据比较分析的基础上, 利用全球化学输送模式(MOZART-2) 采用收支分析方法定量分析了影响我国北方地区对流层中下层O₃的各个物理化学过程。结果表明:我国北方地区对流层下层O₃最重要的来源是光化学生成作用, 约占总来源的58.3%(41.5 Tg), 光化学生成反应中HO₂对于O₃生成的贡献最大; 最大的汇是干沉降过程, 约占总汇的43.2%(26.2Tg); 水平净输送作用对我国北方地区对流层中下层O₃收支的影响非常大, 在我国北方地区对流层下层, 41.6%左右的O₃来自水平净输送, 随高度增加, 水平输送影响增大, 我国北方地区对流层中层大约81.5%的O₃来自水平净输送。     

中国东部地区夏季对流层大气辐射加热的研究

应用TOVS资料及MORTRAN3模式，研究中国东部夏季对流层的太阳短波辐射和红外辐射对大气的加热状况。考虑不同纬度，不同大气状况下12个站点43个样本的太阳加热率和红外冷却率情况，分析发现：在夏季的对流层，太阳加热率随着距地面的高度增加而减小，它的大小及变化率与纬度、天顶角及当时大气的状况有关，同时，太阳加热率也存在日变化。红外冷却率在对流层中、高层有极小值，它的大小及变化率与当时的大气状况及纬度有关。将本文的结果与前人的结论及实况相比较，发现本文较为真实地反映了中国东部地区夏季对流层的辐射加热情况，利用卫星资料计算的结果基本可信，     

我国氨的排放量和时空分布

根据我国的实际情况讨论了各种氨排放源的排放因子，计算了各种氨源的贡献，以动物的贡献最大，占52%。1993 年我国氨的排放量为12 Mt，排放量最大的是河南、山东和四川，排放密度最大的是上海。在北京、广西、广东、湖南、江西和山东测定了大气氨的浓度，北京大气氨浓度有明显的季节变化，春季平均为16 μg/m3，夏季最高为41μg/m3，冬季只有3.2 μg/m3。一般夜间氨的浓度高于白天。测定了氨的垂直分布，并计算了氨浓度的标高。     

2006年湖北宜昌地区对流层特征分析

利用2006年湖北省宜昌市高空观象台基于GFE(L)1型二次测风雷达观测的高空探测资料,分析了该地区对流层顶高度、对流层内温度、风等要素的季节特征.分析结果表明:这些要素显现出明显的季节差异,对流层顶高度在冬季最高,春、夏、秋依次减小;对流层顶温度夏季最低,冬季最高,春秋介于两者之间;对流层内的温度变化主要受太阳短波辐射的影响,不仅有明显的季节变化,且日变化显著;对流层的底层风速基本在10 m/s以内,风速随高度递增,春秋冬季在12 km左右达到一个极值;近地面风向变化大,以上的对流层内夏季变化大,春秋冬盛行西风.     

AIRS反演中国区域上对流层水汽分布特征研究

上对流层水汽分布对于全球能量和水循环具有非常重要的影响。利用美国Aqua卫星红外高光谱仪器（AIRS）反演的湿度廓线资料对中国上对流层水汽时空分布特征进行了分析。为了保证卫星反演湿度廓线产品精度可以满足气候特征分析的需求,首先利用JICA野外加密探空试验观测数据对卫星反演湿度廓线进行了真实性检验,分析表明,Aqua卫星搭载的AIRS反演的湿度廓线与探空加密观测数据总体具有较好的相关性,在200 hPa高度相对湿度偏差在5%以内,其精度可以用于上对流层水汽气候特征的分析。通过趋势分析以及EOF分解等方法,分析了2003年1月-2013年12月的中国区域上对流层水汽时空分布特征,结果表明,受夏季风影响,中国区域上对流层水汽具有明显的季节变化规律和年周期特征,中国大部分地区上对流层冬季偏干、夏季偏湿,夏季高湿区可以北移到35°N以北。而在新疆地区冬季偏湿、夏季偏干。总体来说,全年夏季水汽含量最高,秋季次之,冬季最小。2003年以来新疆地区及南部海域上对流层水汽呈显著增加趋势,华南、华北、内蒙古中西部水汽也有所增加,在高原地区及东北区域上对流层水汽稍有减少,但变化均不显著。上对流层水汽的增加,将有可能放大温室效应,在气候变化研究中应给予重视。     

加强新时期气象部门财务管理与监督的思考

利用连续气流纵向热梯度云凝结核仪对华北地区空中云凝结核（CCN）进行观测研究.2009年飞机观测结果表明,同一块云内CCN数浓度变化范围和平均数浓度随高度增加逐渐减小,云的低层CCN数浓度变化趋势与云滴变化呈负相关,中高空CCN数浓度的水平分布规律与CN并不完全相关;比较三类不同天气条件下不同高度层的CCN谱分布特征发现,阴天和晴天谱型变化较小且较雨天的谱宽,雨天谱分布不连续.     

青藏高原春夏季对流层温度异常特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,在揭示青藏高原对流层中上层(500~200hPa)温度变化特征的基础上,通过比较与同纬度地区对流层中上层温度的差异,从温度纬向偏差角度定义了一个高原热力指数(TDI),并分析了该指数在春夏季的多时间尺度变化特征。结果表明:1由春到夏,亚洲对流层中上层的暖中心经历了从西太平洋西进到大陆,并逐渐发展控制整个东亚地区,之后东退的过程。春季扰动温度暖中心由我国华南地区逐渐西移至高原南部,中心强度逐渐增大,夏季扰动中心稳定在青藏高原南部;2TDI的年变化曲线呈现出明显的单峰型特征,表明高原的热力作用从4月开始明显增强,并在7月达到最大,9月后又迅速减弱;3各月TDI的最高值、最低值和平均值均表现出夏季大冬季小的特征,夏季TDI变幅明显小于其他季节;4TDI具有明显的年际变化,但春(夏)季该指数存在一定(明显)的月际差异,且无明显的线性变化趋势。     

新疆对流层中上部水汽输送特征研究

使用3年逐日逐时GMS-5水汽图像资料，经过增强处理后，对新疆地区对流层中上部的水汽输送过程进行了初步分析，发现对流层中上部进入新疆的水汽输送通道主要有西南、醅和西北3个通道，新疆对流层中上部水汽主要来自西方。     

2009年冬季华北初雪对流层低层风场及 大气层结特征

对2009年冬季我同华北一次回流初雪天气进行了数值模拟和诊断分析,重点研究了与回流相关的对流层低层风场的动力热力作用以及大气层结特征.结果表明:初雪是存高空低压槽、低空回流切变线以及地面倒槽锋生的共同影响下产生的,降雪区域随着影响系统向东南方向移动而移动;对降雪起到重要动力作用的偏东风回流主要出现在850 hPa及以下层次,其发展一方面与偏西气流形成低空风场辐合线,有利于气流的上升运动,一方面在地形的共同作用下,形成偏南风;偏南风的形成有利于暖空气向降雪区域输送,而暖平流与强冷空气相遇引起了锋生;偏东风回流除了起到重要的动力作用外,热力作用也很明显,其对降雪区域的水汽辐合起到了主要作用;在降雪发生时,对流层低层有明显的降温过程,大气边界层温度降到了0℃以下,850 hPa温度降至-5℃左右,该结果表明冬季关注数值模式模拟的对流层低层温度层结特征,将有助于对降水性质做出更准确的预报.     

乌鲁木齐冬季地面云凝结核观测结果

本文分析了1983年11—12月在乌鲁木齐等地用Mee公司云凝结核仪观测的云凝结核资料,讨论了云凝结核数浓度日变化类型、来源,以及过饱和度核谱类型。     

我国对流层臭氧增加对气温的影响

利用耦台的区域气候模式和大气化学模式模拟对流层臭氧的产生、分布和对辐射传输、地表温度、气温等的影响。通过对比模拟发现：对流层中臭氧的增加基本使大气顶晴空辐射强迫为正；对流层中的臭氧含量变化能影响云量且进一步影响温度。由于对流层臭氧增加导致的晴空辐射强迫在4月份最大、1月份最小。     

中国地区臭氧前体物对地面臭氧的影响

利用GEOS-Chem模式的数值试验结果,研究中国地区NOx和两类VOCs对O3质量浓度分布及其化学机理的影响。研究表明,NOx的减少会使得中国西部O3质量浓度显著降低,但在冬季NOx的减少会使得东北、华北地区O3质量浓度上升。而京津唐地区由于VOCs/NOx比值偏低,不能通过单一减少NOx来控制O3质量浓度。VOCs排放的减少会使得我国东部地区O3质量浓度大幅减少,其中人为VOCs的减少能降低我国东部地面O3质量浓度,而生物VOCs的减少只能在夏秋季有效减少我国东部地区35°N以南区域的地面O3质量浓度。控制地面O3质量浓度时,中国西部主要考虑NOx的减排,东部35°N以北主要考虑AVOCs的减排,而30~35°N应同时考虑AVOCs和BVOCs的减排,在30°N以南的地区,则需要全面考虑NOx和VOCs的减排。     

Projection of PM2.5 and Ozone Concentration Changes over the Jing-Jin-Ji Region in China

Based on GISS-E2-R model simulations, the changes in PM2.5 and ozone concentrations during 2016– 35 are analyzed over the Jing-Jin-Ji region under different future emissions scenarios: 2.6, 4.5, 6.0, 8.5 Representative Concentration Pathways scenarios(RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0, and RCP8.5), compared to the baseline periods of 1851–70(pre-industrial) and 1986–2005(present day). The results show that PM2.5 increases under all emissions scenarios, with the maximum value occurring in the southeastern part of the region under most scenarios. As for ozone, its concentration is projected to increase during 2016–35 under all emissions scenarios, compared to the baseline periods. The temporal evolutions of PM2.5 and ozone show PM2.5 reaching a peak during 2020–40, while ozone will likely increase steadily in the future.     

ACCMIP全球模式对中国地面PM2.5浓度模拟能力评估

本文利用MODIS和MISR卫星反演的地面PM2.5浓度和来自大气化学和气候模式比较计划（ACCMIP）的4个耦合了大气化学模块的气候模式（GFDL-AM3、NCAR-CAM3.5、GISS-E2-R和MIROC-CHEM）模拟的PM2.5浓度数据,评估分析了4个全球模式对中国地区地面PM2.5浓度时空变化特征的模拟能力。结果表明：4个模式集合模拟的PM2.5浓度在中国东部模拟效果较好。对比单个模式,GFDL-AM3模式对中国PM2.5浓度的空间分布型模拟效果最好。模式结果之间的一致性差异显著的地区主要出现在新疆中部和内蒙古西部地区。从整个中国地区的区域平均的时间序列来看,4个模式集合平均结果与观测结果相差不大,基本能够反映出东北、华中、华东沿海、新疆西部地区的PM2.5浓度的变化趋势。     

卫星资料揭示的青藏高原对流层上层温度气候演变趋势特征

利用1982—2016年MSU/AMSU-A亮温资料,分析了青藏高原地区对流层上层温度的气候趋势及其演变特征,并利用ERA-Interim和NCEP-R2再分析资料的相应高度大气温度资料进行了对比分析。结果表明,青藏高原地区对流层高层卫星亮温资料总体表现为逐渐增暖现象,这与再分析资料的对应层次大气温度变化有很好的相似性。基于集合经验模式分解方法 EEMD的非线性趋势分析表明,青藏高原地区对流层上层亮温的增温首先出现在青藏高原中部,随着时间演变,增温现象逐渐向青藏高原四周扩散,最后在整个青藏高原地区都出现了一致增温现象。相比于NCEP-R2再分析资料而言,ERA-Interim再分析资料300 h Pa大气温度的演变趋势与观测亮温有很好的相似性,只是增温现象是首先在青藏高原附近,随着时间推移,增温现象逐步向周边地区扩张,最终整个青藏高原地区出现了整体升温现象。但是NCEP-R2再分析资料则是与上述两种资料的温度演变特征有很大的差异,其300 h Pa高度大气温度在前20年表现为明显的降温特征,在最近10年才出现了增温,并逐步向周边地区扩张的现象。     

Convective Redistribution of Ozone and Oxides of Nitrogen in the Troposphere over Europe in Summer and Fall

The fluxes of ozone and NO_x out of the atmospheric boundary layer (ABL) over Europe are calculated in a mesoscale chemical transport model (MCT) and compared with the net chemical production or destruction of ozone and the emissions of precursors within the ABL for two 10 days' periods which had quite different synoptic situations and levels of photochemical activity (1–10 July 1991 (JUL91) and 26 October–4 November 1994 (ON94)). Over the European continent, about 8% of the NO_x emissions were brought from the ABL to the free troposphere as NO_x, while about 15% of the NO_x emissions were brought to the free troposphere as NO_y–NO_x, i.e. as PAN or HNO₃. The convection dominates over the synoptic scale vertical advection as a transport mechanism both for NO_x and NO_y out of the boundary layer in the summertime high pressure situation (JUL91), while in the fall situation (ON94) the convective part was calculated to be the smallest. NO_x was almost completely transformed to NO_y–NO_x or removed within the ABL. Also for NO_y the major part of the atmospheric cycle is confined to the ABL both for JUL91 and ON94. The vertical transport time out of the ABL is of the order of 100h both for the total model domain and over the European continent. The net convective exchange of ozone from the ABL is not a dominant process for the amount of ozone in the ABL averaged over 10 days and the whole domain, but convection reduces the maximum ozone concentration in episodes significantly. The ozone producing efficiency of NO_x is calculated to increase with height to typically 15–20 in the upper half of the troposphere from around 5 in the ABL, but in the middle free troposphere the concentration of NO_x is often too low to cause net chemical formation of ozone there.     

Observational Evidence of High Ice Concentration in a Shallow Convective Cloud Embedded in Stratiform Cloud over North China

In this study we observed the microphysical properties, including the vertical and horizontal distributions of ice particles,liquid water content and ice habit, in different regions of a slightly supercooled stratiform cloud. Using aircraft instrument and radar data, the cloud top temperature was recorded as higher than -15℃, behind a cold front, on 9 September 2015 in North China. During the flight sampling, the high ice number concentration area was located in the supercooled part of a shallow convective cloud embedded in a stratiform cloud, where the ambient temperature was around -3℃. In this area,the maximum number concentrations of particles with diameter greater than 100 μm and 500 μm(N_(100) and N_(500)) exceeded 300 L~(-1) and 30 L~(-1), respectively, and were related to large supercooled water droplets with diameter greater than 24 μm derived from cloud–aerosol spectrometer probe measurements. The ice particles types in this region were predominantly columnar, needle, graupel, and some freezing drops, suggesting that the occurrence of high ice number concentrations was likely related to the Hallett–Mossop mechanism, although many other ice multiplication processes cannot be totally ruled out.The maximum ice number concentration obtained during the first penetration was around two to three orders of magnitude larger than that predicted by the Demott and Fletcher schemes when assuming the cloud top temperature was around-15℃.During the second penetration conducted within the stratiform cloud, N_(100) and N_(500) decreased by a factor of five to ten, and the presence of columnar and needle-like crystals became very rare.     

青藏高原高空流型对西太平洋台风路径影响的诊断分析

利用观测研究,动力诊断分析等手段,从上下游效应、中低纬相互作用的角度来探讨青藏高原高空天气系统的变化与西太平洋台风运动两者之间的关系。1970~1995年25年间的统计结果表明,青藏高原高空流型与台风路径有如下关系:高原高空500 hPa为低值系统控制时,有利于台风西行;反之,高原高空500 hPa为高压时,近海台风往往转向。动力诊断分析的结果揭示了高原上空系统影响下游系统的物理机制,即高原上游扰动动能的传递使得下游的槽发展,并进一步影响台风的引导气流。高原脊的存在,使得涡动动能的输送通道偏北;高原上为槽时,涡动动能的输送通道偏南。高原槽前的南风和台风东侧南风将低纬度的低位涡输入副热带高压,有利于副热带高压的发展,影响台风运动,体现了中低纬相互作用对天气系统的影响。     

大理地区对流层至低平流层大气垂直结构的特征分析

利用JICA计划中日合作"2008年季风过程与暴雨天气上游关键区综合气象观测试验"期间在大理站的GPS探空资料,分析了季风3个加密观测阶段该地区对流层至低平流层大气垂直结构特征。结果表明,观测期间对流层顶以第二(副热带)对流层顶为主,平均高度为14.8 km,对流层平均温度递减率为6.4℃·km~(-1);对流层顶高度与气温、气压和风速均呈显著的负相关;季风爆发前(后)水汽主要集中在6.6(8.3)km以下对流层;季风爆发前对流层至低平流层被西风带控制;季风爆发阶段对流层至低平流层风速减小,低平流层风向由西风转成东风;季风强盛阶段低平流层东风逐渐下传,对流层高层至低平流层风速增大,风向基本转成偏东风。