The scavenging of nitrate by clouds and precipitation

A model with spectral microphysics was developed to describe the scavenging of nitrate aerosol particles and HNO₃ gas. This model was incorporated into the dynamic framework of an entraining air parcel model with which we computed the uptake of nitrate by cloud drops whose size distribution changes with time because of condensation, collision-coalescence and break-up. Significant differences were found between the scavenging behavior of nitrate and our former results on the scavenging behavior of sulfate. These reflect the following chemical and microphysical differences between the two systems:

1. nitrate particles occur in a larger size range than sulfate particles.
2. HNO₃ has a much greater solubility than SO₂ and is taken up irreversibly inside the drops in contrast to SO₂.
3. nitric acid in the cloud water is formed directly on uptake of HNO₃ gas whereas on uptake of SO₂ sulfuric acid is formed only after the reaction with oxidizing agents such as e.g., H₂O₂ or O₃.
4. nitrate resulting from uptake of HNO₃ is confined mainly to small drops, whereas sulfate resulting from uptake of SO₂ is most concentrated in the largest, oldest drops, which have had the greatest time for reaction.

Sensitivity studies showed that the nitrate concentration of small drops is significantly affected by the mass accommodation coefficient.     

Comparisons of sulfate and nitrate production in clouds on the mid-Atlantic and Pacific Northwest Coasts of the United States

Measurements are presented of sulfate and nitrate production in clouds on the East and West coasts of the United States. Sulfate production measured on the mid-Atlantic Coast was significantly greater than on the Pacific Northwest Coast. Nitrate production was significant on the mid-Atlantic Coast but, on average, insignificant on the Pacific Northwest Coast. Measurements of sulfate and nitrate scavenging coefficients by clouds are also presented.     

Chemical characterization of wet precipitation events and deposition of pollutants in coal mining region,India

The present study investigated the chemical composition of wet atmospheric precipitation in India’s richest coal mining belt. Total 418 samples were collected on event basis at six sites from July to October in 2003 and May to October in 2004 and analysed for pH, EC, F⁻, Cl⁻, , , Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ and . The average pH value (5.7) of the rainwater of the investigated area is alkaline in nature. However, the temporal pH variation showed the alkaline nature during the early phase of monsoonal rainfall but it trends towards acidic during the late and high rainfall periods. The rainwater chemistry of the region showed high contribution of Ca²⁺ (47%) and (21%) in cations and (55%) and Cl⁻ (23%) in anionic abundance. The high non seas salt fraction (nss) of Ca²⁺ (99%) and Mg²⁺ (96%) suggests crustal source of the ions, while the high nss (96%) and high ratio signifying the impact of anthropogenic sources and the source of the acidity. The ratio of varies from 0.03 to 3.23 with the average value of 0.84 suggesting that Ca²⁺ and play a major role in neutralization processes. The assessment of the wet ionic deposition rates shows no any specific trend, however Ca²⁺ deposition rate was highest followed by and _.     

中国和日本降水化学特性的分析比较

本文对中国33个站、日本29个站及美国9个站的降水化学资料进行了分析比较.结果表明,中、日、美三国的降水化学特性有很大不同.三国都有酸雨,但以美国的pH平均值最低.雨水中离子总浓度以中国为最高,其中SO_4~=,NH_4~+和Ca~(++)的浓度特别高.日本雨水中Cl~-和Na~+的浓度很高.NO_3~-在美国雨水中最高.从雨水中离子结构组成和几种重要参量的比值分析表明,中国雨水中的离子浓度受陆地源影响很大,而影响日本雨水中离子浓度最大因素是海洋.在美国以工业交通污染的影响相对最大.文中还对中、日两国不同地区的降水化学特性进行了分析和讨论.     

重庆地区近10年酸雨时空分布和季节变化特征分析

利用2005年重庆各区县31个观测站降水的pH值资料分析了当年整个地区的降水酸度的空间分布和季节变化特征,并选取中国气象局酸雨观测网中沙坪坝、涪陵、万县、奉节和巴东5个观测站点1997年至2006年的酸雨观测数据,对重庆地区近10年来酸雨的时空分布特征和季节变化情况进行了统计分析.研究结果表明:重庆地区降水酸性和电导率的地区间差异较大,降水酸性的季节变化较明显,冷季(秋、冬)较暖季(春、夏)要强.西南部降水酸性较强,受污染程度也较严重,但没有明显的变化趋势;东北部大多为弱酸性降水,且受污染程度也较轻,但是日趋酸化和污染加重的趋势却较明显,且季节变化尤为明显,其中夏秋两季pH值的明显减小是其近10年来酸化加重的主要原因.涪陵的数据明显不同,酸性降水频率较低,pH值偏高的同时电导率也偏高,2001年前后情况尤为明显,可能受局地因素的影响比较大.     

内蒙古地区近3年pH值及酸雨状况分析

利用内蒙古8个酸雨监测站2007—2009年的pH监测值,统计分析了内蒙古近3年pH值和酸雨的分布特征。得到:我区总体是东部pH值偏小,北部草原地区偏大;通辽市出现酸雨的次数最多;pH平均值的最小值各地均出现在夏季;pH极大值出现在朱日和,极小值出现在通辽;76%的酸雨出现在夏季。     

中国近50 a极端降水事件变化特征的季节性差异

强降水极易造成暴雨灾害,尤其是突发性强的短时强降水,动态监测、影响评估和风险预估是灾害防御的重要手段。但目前气象服务业务中,强降水的定量评估和风险预估还是以天为单位,现代气象服务精细化的需求迫切要将时间分辨率提升至小时尺度。本文利用1951-2018年国家气象观测站小时降水观测资料,从小时尺度界定站点、大区域、小区域降水过程的辨识方法。基于改进的降水过程综合强度评估方法,在概率密度分布的基础上,重新划分了极端、特强、强、较强、中等五个等级的降水过程综合强度指数。检验论证显示,基于小时分辨率降水过程的自动提取和评估方法合理,具有可操作性,能够对过程性降水、短时降水过程动态评估和预评估,可实时支撑气象服务业务,提升气象防灾减灾能力,也为后续开展短时强降水影响评估和风险预估建立基础。

     

孟加拉湾风暴Mala结构及对云南强降水的影响

基于南海海域西沙永兴岛近56 a逐日降水量和雨日资料,采用Morlet小波分析方法对西沙永兴岛降水量和雨日的演变趋势、周期变化等进行全面分析。结果表明：(1)西沙永兴岛降水量和雨日有明显的季节变化,夏秋季偏高,冬春季偏低。(2)年降水量和雨日的年际变化并不一致,降水量有显著的年际和年代际变化,而雨日在近56 a来则呈现显著的下降趋势。(3)小波分析表明年降水量在22~24 a时间尺度上周期振荡较为明显,而雨日的显著周期振荡主要出现在3~6 a的短时间尺度上。(4)不同季节降水量和雨日的年际变化也不同,春季降水量主要呈上升趋势,而夏季呈下降趋势。秋季和冬季雨日下降显著。春季降水量20世纪90年代以后,在4~6 a的短时间尺度上周期振荡强度较强,而夏季雨日强度最大的周期振荡频率位于8~12 a。

     

长江下游地区汛期暴雨气候特征分析

根据2008-2013年我国暴雨统计结果, 分析了6 a间我国暴雨分布情况、变化趋势和演变规律, 结果表明:我国年降水量分布总体趋势由西北向东南依次递增, 西南地区东部、江汉地区、江淮地区、江南地区及华南地区是每年暴雨的多发区域, 华南南部(尤其是海南)为显著的暴雨多发区, 年暴雨日数常常超过10 d。我国每年平均暴雨日数为217.5 d, 以6-8月为最多; 平均每年出现39次主要暴雨过程次数, 其中8次由热带气旋登陆引起, 约有58%的主要暴雨过程出现在6-8月, 以7月最多; 每年平均出现特大暴雨26站次, 以华南居多, 年最大日降水量介于336.1~614.7 mm之间, 主要出现在6-10月之间。每年遴选出的强度强、范围大、影响显著的10次重大暴雨事件均出现在5-11月, 其中以南方暴雨占多数。

     

两广大陆地区酸雨的时空分布规律和化学特点

自１９８８年１月至１９８９年１２月，建立了一个包括７０个监测点的酸沉降测网，进行了常规的干，湿沉降同步观测，获得了大量的监测数据，结果表明：两广地区大面积出现酸雨，酸雨污染较严重地区是广东省粤北和珠江三角洲及广西的“汀桂走廊”。这些地区经济发展迅速，又是ＳＯ２，ＮＯｘ排放量较多的地区。降水酸度季节分布明显，即：春季＞冬季＞秋季＞夏季。降水中主要离子是Ｃａ＾２＋，ＮＨ＾＋４和ＳＯ＾２－４，化学组成以     

1992—2010年泰山地区酸雨变化特征及其趋势分析

本文根据1992-2010年泰山气象站和2007-2010年泰安气象站的酸雨观测资料,统计分析泰山地区的酸雨变化特征以及长期变化趋势,并对两站的酸雨数据作对比分析.结果表明泰山站的年均pH值变化范围为4.31～6.47,除了1999和2001年外,其余年份均低于5.60.泰山站的降水年均pH值的变化分两个阶段:1992-1999年泰山站降水年均pH值年呈波动变化,变化趋势并不显著;2000-2010年泰山降水pH值呈稳定降低的变化趋势,年变化率为-0.15 a-1.泰山站的多年月均pH值变化范围为4.50～5.02,3和7月的月均pH值较高,8和9月的月均值较低,季节变化不规则.泰安站多年月均pH值呈现与泰山站相似的季节变化特点.与国内高山站的酸雨观测结果比较,泰山站的降水酸性仅次于广东大瑶山,与西南地区高山站降水的酸性相当,明显高于西北地区高山站.统计比较2007-2010年两站的酸雨数据,结果显示泰安站降水pH值和NHC的平均值均高于泰山站.计算两站同时有降水时且降水开始时间间隔小于2h降水事件的△pH和△NHC,结果表明大多数为正值,这显示出边界层内气溶胶等污染物的云下清除对降水的贡献可能是形成这种差异的主要原因.     

Characteristics of the Acid Rain Variation in China During 1993-2006 and Associated Causes

The acid rain observation network of China Meteorological Administration was established in 1989 with 22 stations.From 1993 to 2005,more than 80 stations were included and maintained in the network.In 2006-2007,the number of stations in the network went up to 294.In consideration of the data continuity,data used in this paper are the 14-yr observations of the 80 stations from 1993 to 2006.Based on the 14-yr observation of acid rain,analysis shows that the acid rain in China dominates in the vast regions south of the Yangtze River.Limited presence of acid rain is observed in the northern part of China.The 14-yr acid rain data reveal an expanding tendency for acid rain area,with the north of China being a growing zone,and the South China remaining virtually unchanged.The most severely polluted zone of acid rain gradually moves from Southwest China to Central China and the middle part of South China.With regard to the acid intensity of rain,the period of 1993-1998 bears the highest acid intensity; the period of 1999-2002 shows a bit weakening intensity; and in the period of 2003 2006,the acid intensity of rain increases again,basically up to the average acidity of the period of 1993-1998 by the end of 2006.In addition,rain acidity in the north of China increases markedly.As to the causes of the acid rain situation in China,this paper examined the sulfur dioxide emissions as well as the rainwater chemicals monitoring data.     

2006-2010年南宫酸雨变化特征及影响因素

利用2006-2010年南宫酸雨观测资料和地面资料、结合邢台探空资料及天气形势,采用数理统计方法,分析南宫酸雨变化特征及不同气象条件对酸雨的影响。结果表明：近年来南宫降水平均pH值均小于4.70,酸雨频率大于50%,属于重酸雨区或较重酸雨区。降水酸性在夏秋两季较强,而酸雨出现频率则在秋冬两季较大,降水电导率冬季最大。南宫酸雨多出现在主导风向为偏东风、静风及北-西北风|高空天气系统为切变线时,酸雨及强酸雨频率随降水量级增大而增大|酸雨强度随相对湿度和逆温增加而增强。     

2006—2010年南宫酸雨变化特征及影响因素

利用2006—2010年南宫酸雨观测资料和地面气象资料,结合邢台探空资料及天气形势,采用数理统计方法,分析南宫酸雨变化特征及不同气象条件对酸雨的影响。结果表明：近年来南宫降水平均pH值均小于4.70,酸雨频率大于50%,属于重酸雨区或较重酸雨区。降水酸性在夏秋两季较强,而酸雨出现频率则在秋冬两季较大,降水电导率冬季最大。南宫酸雨多出现在主导风向为偏东风或静风及北—西北风;高空天气系统为切变线时,酸雨及强酸雨频率随降水量级增大而增大;酸雨强度随相对湿度和逆温增加而增强。     

高原山地环境下冻雨微物理特征及成因分析

本文利用2014年1月贵州西北部威宁观测的激光雨滴谱、探空和常规气象要素等资料,分析了冻雨发生期间的气象条件、雨滴的微物理特征及谱分布特征,并与南方其他地区冻雨进行了对比。结果表明:(1)冻雨发生期间,地面以静止锋系统为主,大气存在逆温,云层薄、云底低,近地面温度低、湿度高、风速小。(2)4次冻雨过程均为冻毛毛雨过程,雨滴平均直径为037 mm,雨量极微弱,平均值为002 mm。数浓度与液水含量高度正相关。平均谱分布拟合结果,Γ分布好于M-P分布。(3)与中国其他南方地区冻雨相比,雨滴直径、雨强均偏小,平均谱分布较窄,小滴多。(4)威宁冻雨的微物理特征符合"过冷暖雨"的形成机制,云贵准静止锋的特性和该地高海拔山地地形可能是导致该地滴谱窄、雨滴直径和雨量小的主要原因。     

武汉市酸雨变化特征及影响因子分析

利用质量控制后1990—2014年酸雨逐日观测数据,分析武汉市酸雨变化特征,并研究酸雨与降水强度、风、气团来源及污染源的关系。结果表明:武汉站年均pH值为4. 86,属弱酸雨等级,酸雨强度整体呈增加趋势但2007年后趋于减弱;年均电导率为39.1μS·cm~(-1),呈8. 8μS·cm·(10 a)~(-1)的增加趋势。酸雨强度冬强夏弱,发生频率冬多夏少,电导率冬高夏低。武汉市强酸雨pH值和电导率呈显著负相关,非酸雨呈显著正相关。降水强度在酸雨强弱、发生频率演变过程中作用显著,但不同季节各有差异。1500 m高度处风速增大,武汉市酸雨强度减弱、发生频率减少,西南风向下酸雨发生频率高。强酸雨主要受来自南方酸雨重污染区气团影响,外来污染源经大气输送对武汉市强酸雨贡献大。武汉市SO_2浓度趋于减少,NO_2浓度趋于增加,两者浓度之和自2000年以来呈减少趋势。     

1993-2006年中国区域酸雨变化特征及成因分析

中国气象局酸雨站网始建于1989年,最初仅有22个。1993—2005年,一直维持在85至88个,经2006和2007年两次扩建达到294个站。考虑到资料的连续性,本文是以80多个酸雨观测站有系统观测以来(即近14年)的酸雨观测资料为基础,经过客观统计分析,得出中国酸雨的时空变化特征。总的来说,中国酸雨区主体位于长江以南的广大地区,北方也存在小范围的酸雨区。从全国来看,酸雨发生范围总体上呈扩大趋势,北方酸雨发生范围扩大明显,南方基本保持不变;而且,酸雨污染重灾区由西南逐步转移至华中和华南中部。就酸雨强度而言,1993—1998年是最强阶段,1999—2002年强度有所降低,2003—2006年酸雨强度重又持续加强,到2006年已达到1993—1998年的平均水平;另一个显著特点是北方酸雨强度加强非常明显。对于中国区域降水酸度变化的成因,本文利用中国SO2排放量的变化和大气成分本底站降水化学的监测资料进行了分析和阐述。     

2017年南京酸雨特征及连续发生的成因分析

利用南京市1992—2017年逐日酸雨监测数据、2017年大气污染物浓度和探空资料,研究了2017年连续酸雨出现特征及成因。结果表明:2017年南京酸雨发生频率38%,为近5 a来最低;年降水pH值为4.92,大于2014年,小于2015年和2016年;秋季酸雨发生频率最高、酸度最强,春季次之,夏季酸雨污染最轻;全年共出现了4次连续酸雨过程,高空多短波槽活动和低空切变的长时间维持为连续酸雨的产生提供了有利的环境背景,局地污染源、受低层风引导的外来污染物以及“假日效应”的叠加影响共同造成南京强酸雨的出现;此外,由于大气中水汽和能量的季节差异,也造成每次过程在降水强度、降水pH值上有所不同。     

电导率加和性质及其在酸雨观测数据质量评估中的应用

大气降水中离子成分的电导率具有可加和性, 国际上已经普遍应用该原理对大气降水离子成分观测的数据质量进行分析和评估, 即所谓的相对电导率差 (conductance percent difference, CPD) 方法。该文应用CPD方法对我国4个大气本底观测站的电导率和降水离子成分数据进行了数据质量分析, 针对我国的降水电导率范围偏高等特点, 对国外推荐的CP D统计检验指标的适用性进行了讨论, 指出在我国应用CPD方法时宜采取pH值分组的方式, 并根据这种分组方式的统计分析, 估计4个大气本底观测站的部分pH值观测数据可能存在-0.05左右的测量误差。该文还依据降水中离子成分电导率的可加和性原理, 提出K-pH不等式方法, 可以用于中国气象局酸雨观测站网的pH值和电导率数据的现场校验和数据质量的分析评估。应用K-pH不等式方法对观测数据进行现场质量检验时, 对pH值小于5.0范围的酸性降水效果尤其显著。应用K-pH不等式方法对1992—2005年间全国酸雨观测站观测数据的统计分析显示, 部分酸雨观测站的pH值测量数据可能存在-0.1~-0.3左右的系统性负偏差。     

贵州省秋季连阴雨时空变化特征及典型过程研究

利用贵州省78个气象站1969—2019年秋季（9月1日—11月30日）的逐日降水量和日照时数资料以及同期NCEP/NCAR再分析资料,分析贵州省秋季无日照连阴雨发生频次、持续时间和时空分布特征,并选取5次典型过程进行环流诊断。结果表明：近51年来,贵州省秋季无日照雨日数10月最多,9月最少,秋季无日照雨日降水量最大的是9—10月,11月降水量最少。秋季累计贵州省平均无日照雨日数为27.3 d/a,贵州省多年平均秋季无日照降水量为183.2mm/a,均呈北多南少的分布型。贵州省东北部发生轻级（5～6 d）无日照连阴雨的频次最多,重级以上（10 d以上）无日照连阴雨过程主要发生在贵州省西北部。厄尔尼诺发生年,印度洋偶极子正位相,高原及其以西地区、印度洋多低值系统发展活动频繁,有利于贵州省出现连阴雨过程。