乌鲁木齐大气黑碳气溶胶浓度变化特征及影响因素分析

利用乌鲁木齐大气成分观测站2009年11月—2010年2月(2009年冬季)黑碳气溶胶(BC)质量浓度观测资料,同时结合该站观测的PM数据以及国内外其它地区的BC观测结果,分析了该地区黑碳气溶胶的变化特征及影响因素。结果表明:(1)BC日平均浓度为12.442±5.407μg.m-3,其变化范围为2.685~26.691μg.m-3。BC质量浓度与API指数的变化趋势基本一致,相关系数为0.660。(2)BC浓度的日变化具有明显的双峰值特征,其峰值区主要出现在上午和夜间,谷值区出现在凌晨和下午。逐日分布具有2~3 d到数天不等的急剧上升的变化,与天气过程活动周期基本吻合。(3)周一至周四BC平均浓度呈总体降低趋势,周五开始逐渐增加,总体的变化幅度不大,工作日和周末差别较小。(4)BC小时平均浓度出现频数符合对数正态分布,冬季本底浓度为6.146μg.m-3。(5)BC与PM10,PM2.5,PM1.0日平均浓度在0.001水平上均呈正相关,线性相关系数分别为0.526,0.538和0.548;BC在PM10,PM2.5,PM1.0中分别约占6.8%,8.2%和9.2%,表明BC是PM的重要组成部分。(6)乌鲁木齐城市冬季BC气溶胶浓度高于国内外部分城市,明显高于较为洁净的边远地区,远高于瓦里关本底站及南极观测的结果。     

2008年北京奥运会期间大气气溶胶物理特征分析

应用MODIS卫星的气溶胶产品资料和地面的光学粒子计数器的资料,对比分析了北京地区2006、2007、2008年7～9月的气溶胶光学厚度、细粒子光学厚度、Angstrom指数、气溶胶粒子数浓度谱及体积谱,发现2008年北京奥运会期间(7月20日～9月20日)的气溶胶光学厚度比2006、2007年同期明显降低,气溶胶细模态光学厚度占总光学厚度的比上升,Angstrom指数上升,气溶胶细粒子数浓度没有明显相对变化,而粗粒子数浓度则减少约50%.利用大气标高,将MODIS反演的气溶胶柱的质量浓度转化为地面气溶胶质量浓度.用粒子计数器得到的体积谱,在假定气溶胶粒子密度的情况下,计算出其质量浓度.将这两种方法得到的气溶胶质量浓度与国家环境保护部公布的空气质量指数换算得到的可吸入颗粒物(PM10)质量浓度进行比较.结果表明:北京奥运期间空气质量总体达到了国家二级空气质量标准;与2006、2007年同期相比,2008年气溶胶PM10质量浓度明显下降,而这主要是由气溶胶粗粒子的减少引起的.     

半干旱地区黑碳气溶胶特征初步分析

黑碳气溶胶(BC)是大气气溶胶中的重要成分,在可见光和红外光都具有强烈吸收作用,对局地和全球气候有重要的影响。利用兰州大学半干旱气候环境观测站(SACOL)历时近一年的观测资料结合常规气象资料对我国半干旱地区的BC浓度特征进行研究。结果表明,该地区全年平均BC浓度为1797.3ng·m-3,低于我国城市地区;测站BC浓度日变化趋势呈双峰特征,日最高浓度多出现在第一个波峰,第二个波峰的浓度值较小且峰型不如前者明显;降水可以有效地清除大气中16%～40%的BC。     

桂林市2012年黑碳气溶胶浓度的观测研究

利用2012年全年连续的黑碳气溶胶(BC)观测数据,对桂林市BC浓度在不同时间尺度上的变化特征及影响因子进行了分析研究.结果表明:观测期间,桂林市BC平均浓度为3453ng/m3,BC浓度日变化具有明显的双峰型特征,11时达到峰值,18时达到一天中浓度最低值,24时达到次高峰.     

天津武清地区单颗粒黑碳气溶胶特征观测分析

该文介绍了单颗粒黑碳测量仪的观测原理,该仪器利用红外波段的连续激光束对黑碳粒子加热并使之燃烧,通过粒子发出的散射光信号和黑碳粒子燃烧时发出的光信号,来分析每一个黑碳粒子的特性,并通过两种信号的时间差判断黑碳粒子的混合状态。其原理有别于传统的黑碳气溶胶观测方法,可以提供单个黑碳气溶胶粒子特性信息。2009年12月使用单颗粒黑碳测量仪在天津市武清地区进行了为期近1个月的观测。结果表明:粒径为50~500 nm的气溶胶粒子中,黑碳气溶胶粒子占57.2%,平均数浓度为1504 cm-3,黑碳气溶胶粒子的平均质量浓度为8.15 μg/m3,包衣较厚的混合型黑碳气溶胶粒子占黑碳气溶胶粒子的51.5%。     

东莞市2009年黑碳质量浓度的变化特征

利用2009年1～12月在东莞市大气成分观测站观测到的黑碳气溶胶质量浓度资料,以及东莞国家基本气象站的常规气象观测数据,对该地区黑碳类气溶胶的时变化、日变化及相关气象因素进行了统计分析。结果表明,2009年东莞黑碳气溶胶质量浓度平均为5 925 ng/m3,黑碳小时平均质量浓度变化的双峰型特征比较明显,1 d中有2个明显的峰值和1个谷值。风速与黑碳质量浓度的相关性比较明显,主导风向为偏东、偏北风时出现高黑碳质量浓度;颗粒物质量浓度PM10与黑碳质量浓度有良好的相关性,相关系数为0.87,表明了黑碳气溶胶是可吸入颗粒物中的重要组成部分。     

CAM3.0模式中黑碳及硫酸盐气溶胶浓度变化对东亚春季气候的影响研究

本文采用CAM3.0模式研究东亚地区各种气溶胶浓度增加后对于东亚春季各气候要素,尤其是对降水和春季风场的影响。在模式中通过分别对区域(20～50°N,100～150°E)内黑碳气溶胶浓度单独加倍、硫酸盐气溶胶浓度单独加倍、两种气溶胶浓度同时加倍的实验方法,探讨不同气溶胶浓度变化在东亚春季气候变化中的具体作用。结果表明:在春季,3种气溶胶浓度增加方式都使得东亚地区表现出降水中南部减少北部增加,低层大气西南风异常以及地面温度南部增加北部减少。通过对110～120°E的断面分析发现,硫酸盐与黑碳气溶胶在春季首先影响约800 hPa以上大气的温度并通过不同的动力机制影响东亚地区的风场,风场的改变进而导致了云量和降水在东亚北方地区增多而中南部地区减少,并最终使得地面温度表现出东亚中南部地区增温而北方地区相对降温的特征。     

邢台市城区黑碳气溶胶浓度与气象因子变化关系分析

利用EA-12型黑碳仪对邢台市2019年1-12月的黑碳(BC)浓度监测数据和同期气象观测数据,分析了邢台市BC污染特征、来源及与气象因子的变化关系.结果表明:邢台市BC日平均浓度为0.85 μg·m-3,全年占比79.80％的浓度频数集中分布在0.30～1.20 μg·m-3;而1月份占比达到90.62％的浓度频数分...     

CAM30模式中黑碳及硫酸盐气溶胶浓度变化 对东亚春季气候的影响研究

本文采用CAM30 模式研究东亚地区各种气溶胶浓度增加后对于东亚春季各气候要素,尤其是对降水和春季风场的影响。在模式中通过分别对区域（20～50 °N,100～150 °E）内黑碳气溶胶浓度单独加倍、硫酸盐气溶胶浓度单独加倍、两种气溶胶浓度同时加倍的实验方法,探讨不同气溶胶浓度变化在东亚春季气候变化中的具体作用。结果表明：在春季,3种气溶胶浓度增加方式都使得东亚地区表现出降水中南部减少北部增加,低层大气西南风异常以及地面温度南部增加北部减少。通过对110～120 °E的断面分析发现,硫酸盐与黑碳气溶胶在春季首先影响约800 hPa以上大气的温度并通过不同的动力机制影响东亚地区的风场,风场的改变进而导致了云量和降水在东亚北方地区增多而中南部地区减少,并最终使得地面温度表现出东亚中南部地区增温而北方地区相对降温的特征。     

北京奥运会期间的气象条件分析

利用北京1951—2003年气象要素的时值、日值和旬值等资料,对北京7—9月尤其是奥运会比赛期间的气温、降水、湿度、风和人体舒适度指数等要素的平均状况、演变特征和极值等变化特征进行了统计分析。结果表明:北京奥运会期间的气温较适宜,对赛事有重要影响的高温天气出现概率较小;8月8—24日,平均2~3 d出现1次降水;风速具有明显日变化,01:00—07:00(北京时)较小,12:00—18:00较大;沙尘、冰雹、雾和暴雨等不利天气较少发生。     

2008年北京奥运会开幕式化学危害预测数值模拟

针对2008年北京奥运会安保,建立了一个复杂的系统,包括两个气象预报模式MM5和RAMS6.0以及一个复杂地形上有毒云团的扩散模式CDM。开发了MM5和RAMS6.0接口模块,发展了基于RAMS6.0气象场预报结果的CDM,实现了对未来36h内的精细气象场和扩散场进行模拟,气象场预报的分辨率为500～1000m,扩散场的分辨率可达到50～200m。基于T213数据,应用MM5进行了水平分辨率为3km的气象场初步预报,将该预报结果转化为RAMS6.0识别的数据格式,应用RAMS6.0对气象场进行分辨率为500～1000m的精细预报,得出北京奥运会期间的风场与湍流量的预报结果。基于该气象场,根据想定,应用CDM对北京奥运会国家体育场"鸟巢"附近发生化学事件时进行了模拟研究,得出危害范围、危害等级、危害开始时间、危害持续时间等时空分布,为奥运会开幕式化学危害应急提供技术支持。     

北京地区奥运期间大风灾害的定量评估

根据北京1971～2006年大风历史资料,对奥运期间(6～10)大风灾害的风险进行了评估.北京的春季大风日数比较多,7～9月大风日数比较少;平均每年6～10月奥运期间出现大风总日数通常为2～3天,最多5天,夏季是适合北京举办奥运会的季节.为了定量评估奥运期间大风灾害的风险,统计了1971～2006年6～10月每次出现大风日的站点数并进行归一化处理,得出奥运期间大风灾害不同等级的空间分布.在大风灾害后果等级小值时,整个北京地区大风灾害风险分布基本一致;在大风灾害后果大值时,北京的大风风险区呈南北走向分布,南部特别是西南部大风风险大,此特点可能与夏季雷雨大风及北京地形有关.     

北京奥运会期间NO2浓度降低原因分析

2002～2008年,北京市城区和近郊8月的NO2月均浓度大体呈现逐年下降趋势,其中前5年二者均以每年约10%的降幅下降,2008年发生显著下降,降幅达40%左右。利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPM/IAP),采用敏感性试验方法,评估了气象条件与污染控制措施对北京奥运会期间大气NO2浓度降低的影响,评估不同污染控制措施对NO2浓度降低的作用。研究结果表明,污染控制措施是NO2浓度降低的主要影响因素,其中面源的污染控制措施对于NO2浓度降低的作用最明显。     

北京奥运会期间极端天气的气候统计分析

利用1971-2007年观象台、海淀、丰台、朝阳和顺义的气象要素资料,对北京奥运期间8月8-24日的极端天气事件进行了统计分析,结果表明:观象台极端最高气温为37.3℃,年Tmax＞36.0℃的出现概率为5%,呈明显的上升趋势,上升率为 0.69℃/10年,目前处在偏高期.城郊5站Tmax≥33℃的平均日数为2.8天,变化趋势基本一致,目前处在日数偏多期,每年平均高温闷热(Tmax≥32℃且平均相对湿度≥55%)天气日数为4.7天.观象台日最大降雨量中出现雨量≥25mm*d-1的概率高达68%,城郊5站雨量≥25mm的平均降雨日为1.1天,观象台日最大降雨强度的最大值为156.2mm*d-1.城郊5站平均雷暴日数为3.7天,上述三要素均处在低值期.10分钟平均风速≥7m*s-1以上的大风日数城郊5站为1.2天,目前处在风速较小期.城郊5站平均大雾日数为0.7天,观象台低能见度≤2000m的日数从1990年代平均3.9天降到2000-2007年的1.5天,目前处在日数较少期.     

2008年北京奥运会期间污染控制效果数值模拟——以个例分析为例

利用2007和2008年北京地区空气质量监测资料和NCEP再分析资料,分析了北京地区空气动力学当量直径小于等于10μm颗粒物(PM10)污染过程与天气形势及天气系统之间的关系。结果表明:西太平洋热带气旋路径对北京地区发生PM10污染具有预示作用,即当热带气旋北上并在朝鲜半岛或日本登陆的情况下,北京地区一般受持续均压场等弱中尺度天气系统控制,这种中尺度天气系统不利于污染物的扩散,因此北京地区经常发生区域性的PM10空气污染事件。在2007年9次台风北上登陆朝鲜半岛或日本的过程中,北京地区伴随发生了9次PM10污染过程,预示准确率达100%,2008年的预示准确率也达到了80%以上。为了说明北京奥运会期间污染控制措施对改善北京空气质量有实际效果,利用中国科学院大气物理研究所区域空气质量模式NAQPMS,采用无控制措施源和有控制措施源,对2008年北京残奥会期间一次西太平洋北上型热带气旋天气条件下的空气质量状况进行了数值模拟试验,揭示了此次过程北京地区未发生PM10空气污染的原因。     

北京2008奥运会天气预报示范项目基本情况简介

对北京2008奥运会天气预报示范项目的来源、组织形式、参与系统及项目实施意义进行了逐一介绍。总体来讲,参与项目的8个临近预报系统设计理念都非常先进,大量应用了先进探测资料和数值模式输出产品,针对北京地区开展了本地化工作,并充分应用了GIS技术,以满足奥运气象保障的需求。此外,8个系统又独具特色,产品丰富多样,算法原理先进,如CARDS提供了点预报产品,SWIFF中采用多阂值和核抽取技术的风暴产品;TIFS使用了临近预报集合方法;BJ—ANC中的边界层辐合线识别算法;SWIRLS中的云地闪初生算法等。     

北京奥运会空气质量保障方案京津冀地区措施评估

采用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)源追踪方法,研究了奥运会北京空气质量保障方案京津冀污染控制措施对北京城八区(包括东城区、西城区、崇文区、宣武区、海淀区、朝阳区、丰台区和石景山区)空气质量的影响,量化基准、减排情景下京津冀地区对北京城八区SO2、可吸入颗粒物(PM10)浓度的贡献率。首先,模式对比验证结果表明,NAQPMS较好地模拟出奥运会同期(2006年8月)北京空气质量状况。其次,源追踪方法研究结果表明:1)除平谷县外,其余各区县SO2、PM10浓度北京污染源贡献占主导地位,特别是城八区,北京污染源对SO2、PM10月平均浓度的贡献百分比都超过80%。2)保障方案污染减排情景下,一方面北京污染源对城八区SO2贡献浓度显著减小;另一方面除张家口外,天津、河北各源区对城八区SO2贡献浓度略微下降,综合效果下,城八区SO2浓度将显著下降。与此同时,分析表明北京污染源对城八区SO2浓度贡献效率将增加。3)保障方案减排情景下,北京污染源对城八区一次PM10贡献浓度也显著减小,而天津、河北各源区对城八区一次PM10浓度则略有增加,这与周边源区对城八区SO2浓度贡献特征略有不同,综合效果下,北京本地强有力的颗粒物削减措施依然可有效降低城八区近地面PM10浓度。     

Black carbon particles in the urban atmosphere in Beijing

A study of the concentration of black carbon particles and its variation in the urban atmosphere has been carried out since 1996 in the Beijing area. The measurements were done in the late autumn and early winter each year, the period before and after domestic heating activities begin. The results show the presence of black carbon particles at the high level that vary over a large range in the urban atmosphere in Beijing. The mean value of daily average concentration for the whole observation period of 1996-2004 is 20.0 μgm^-3. An evident decrease of black carbon particle concentration in the Beijing area is observed after 2000, and the daily average concentration of black carbon particles is estimated to be 16.0 μgm^-3 with a variation range of 2.10-50.50 μgm^-3 for the period of 2000-2004. The observation method and main variation behavior characteristics of black carbon particles in the urban atmosphere in the Beijing area are given and discussed.