南京北郊2007年10～12月大气气溶胶吸收和散射特性的观测

通过对南京北郊2007年10～12月大气气溶胶吸收和散射系数的连续观测,分析了该地区大气气溶胶吸收和散射特性在不同天气状况下的演变规律.结果发现:霾日状况下大气气溶胶吸收和散射系数日变化剧烈,非霾日次之,雾日变化较稳定;在00时(北京时间,下同)至08时霾日气溶胶吸收和散射系数与雾日相差不大,而在08时至24时则雾日明显大于霾日;非霾日气溶胶吸收和散射系数最小;降水使得大气气溶胶吸收和散射系数明显降低.     

2006年北京春季气溶胶吸收系数的分离研究

对2006年春季北京城区大气气溶胶中沙尘和黑碳气溶胶吸收系数的波长指数及其对总吸收系数的贡献进行了估算。结果表明：2006年春季北京城市地区测点,黑碳气溶胶吸收系数随波长的变化呈指数递减,假设某些天的气溶胶吸收无沙尘的贡献,估算的波长幂指数a＝-0.92。另外,计算了北京3次浮尘天气下沙尘气溶胶对吸收系数（520 nm波段）的贡献,计算表明,在浮尘天气影响期间,沙尘气溶胶对吸收系数的贡献平均为32.8%,黑碳气溶胶仍是浮尘影响期间城市气溶胶吸收消光的主要物质。     

张掖地区气溶胶吸收和散射特性分析

兰州大学与中国科学院、中国气象局、美国马里兰大学、美国能源部等研究机构于2008年4~6月进行了中美沙尘暴联合观测试验,观测点设在张掖国家气候观象台、兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)和SACOL景泰移动观测点。利用颗粒物烟尘吸收光度计和TSI积分浑浊度仪资料分析了张掖地区气溶胶吸收和散射特性。结果表明:气溶胶吸收系数、总散射和后向散射系数日变化趋势一致,基本呈双峰型,峰值分别出现在08:00和22:00,夜间的值较白天偏大;气溶胶吸收系数、总散射和后向散射系数的月平均值在4月最大、5月次之、6月最小;450,550和700 nm波段的气溶胶单次散射反照率主要集中在0.7~0.9。     

2009年石家庄地区大气气溶胶的飞机探测研究

利用2009年石家庄地区不同季节的3次机载粒子探测系统PMS(Particle Measurement System)的探测资料,结合地面天气形势、风场和探空资料对石家庄地区,晴空背景下大气气溶胶的统计特征、数浓度、平均粒径的垂直分布特征以及谱分布特征进行了分析。结果表明:晴天条件下气溶胶的数浓度随高度递减,粒径随高度变化不大;在数值上,4月16日气溶胶数浓度和粒径最大,其次是10月15日,最小的是6月10日,3次粒径变化幅度都不大;逆温层底层气溶胶明显积累,气溶胶浓度在1.5 km以下大气边界层内明显高于其他层次,逆温层的高度和厚度影响气溶胶的分布;3次不同季节晴天背景下石家庄地区气溶胶谱型基本一致呈单峰分布,小于0.3μm的细粒子对气溶胶的数浓度贡献最大。     

2013年11月大气环流和天气分析

2013年11月大气环流主要特征是：北半球极涡呈单极型分布,主体位于北极圈内,强度较常年同期偏强;欧亚中高纬环流经向度较小;南支槽平均位置大致位于80°E附近,同时,副热带高压较常年同期偏强,位置偏西、偏北。11月,全国平均降水量为22.5 mm,较常年同期（18.8 mm）偏多19.7%。全国平均气温为3.6℃,较常年同期（2.9℃）偏高0.7℃。月内,我国出现3次冷空气过程和6次较强降水过程。东北地区出现了两次强降雪过程,部分地区出现暴雪到大暴雪;台风海燕给华南地区带来较大风雨影响;北方冬麦区及江南大部出现明显降水,干旱缓解;由于冷空气势力弱,中东部地区雾霾天气频发,全国平均雾霾日数为4.3天,为1961年以来历史同期最多。     

2009年11月10—12日陕西特大暴雪诊断分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、FY-2C卫星资料,对2009年11月9—12日陕西大范围特大暴雪过程进行了诊断分析,结果表明:500 hPa短波槽、700、850 hPa切变线是这次暴雪的主要影响系统,中尺度对流云团是造成此次暴雪的直接原因。尺度分离的流场能清晰地分辨中尺度天气系统,强降水中心与中尺度对流云团和云顶亮温的冷中心有较好的对应。暴雪区发生在ζMPV1为正值中心的东侧,ζMPV2的负值区。湿斜压性的增强主要是由于抬升的暖气流偏南风与低空冷气流偏北风之间形成较强的风向垂直切变,同时暴雪区附近存在较大的▽θse所致。强降雪过程中垂直螺旋度正值区长轴始终与低层切变线走向一致,且位于切变线的东侧。     

2002～2022年北京大气气溶胶光学特性的地基遥感连续观测

长时间序列的气溶胶光学特性观测资料是定量研究气溶胶辐射和气候效应的重要基础,也是空气质量和环境健康研究的重要数据来源。本文系统评述了全球AERONET(Aerosol Robotic Network)观测网,并介绍了我国最长观测时间的AEROENT北京站发展状况和一些研究成果;使用北京站长达20余年的观测数据,针对AERONET观测网的光学辐射产品的多时间尺度变化特征进行系统分析,讨论了长期观测的重要性和迫切性。     

2000—2013年北京及周边地区大气气溶胶光学厚度时空变化特征及气象影响因素分析

利用NASA Terra卫星搭载的MODIS传感器观测到的2000—2013年气溶胶光学厚度数据和河北省142个观测站同期的气象数据,对北京及周边区域大气气溶胶的时空变化特征进行了分析,并通过研究光学厚度与各气象要素的关系,对影响大气气溶胶时空变化的关键气象因素进行探讨。结果表明：北京以南区域的气溶胶光学厚度在夏季最大,其次为春季,秋冬季相对较低,河北省西北部低于东南部;坝上地区的光学厚度年际变化小于其他地区,平原区与沿海地区的年际变化基本一致,春夏高于秋冬。春季相对湿度是影响光学厚度值的重要因素,气溶胶光学厚度的高值出现在5—7月,并伴随较高的相对湿度、较低的能见度、南风、较低的地面风速和稳定的大气层结。北京以南的河北省各台站污染程度与北京类似,南部站点的光学厚度高于东北部,这与人为气溶胶的排放主要集中于北京南部的工业城市,以及南风控制的污染物扩散方向有关。     

基于册与相对湿润度指数的1961-2009年东北地区5-9月干旱趋势分析

依据1961-2009年东北地区71个气象台站月平均气温和降水资料,运用标准化降水指数（SPI）与相对湿润度指数等干旱指标分析了东北地区5-9月的干旱趋势。结果表明：1961-2009年,东北大部分地区在5-9月呈干旱化趋势,仅在黑龙江省大兴安岭北部、黑龙江省西南部以及黑龙江省与吉林省的东部交界处表现为湿润化;东北三省干湿振荡主要周期为22-24a,近49a发生了4次干湿交替,突变年为1976年和1996年。就干旱发生范围而言,近49a东北地区干旱面积呈上升趋势;以1996年为分界线,农作物干旱受灾比在吉林省增幅最大,辽宁省次之,黑龙江省最小,采用删与相对湿润度指数评价东北地区干旱较符合实际。就干旱发生频率而言,高值区主要集中在东北地区西部,特别是黑龙江省的齐齐哈尔和大庆地区、吉林省的白城地区及辽宁省的朝阳地区。干旱与极端干旱的发生频率1981-1990年为较低,2001-2009年为最高;而极端干旱发生频率增加幅度明显高于一般干旱。     

1961-2017年华北区域大气自净能力变化特征及其影响因素分析

基于华北区域80个国家地面气象观测站资料,采用大气自净能力指数(ASI)分析了 1961-2017年华北区域大气自净能力的气候分布特征及长期变率;用MK和MT法及Morlet小波对ASI进行了突变检验和能量谱分析;结合ASI的REOF空间载荷场分布特征,将华北区域进行分区,并研究了气象要素与华北区域及各分区的可能联系;...     

Analysis of a Beijing Heavy Snowfall Related to an Inverted Trough in November 2009

This paper studies a heavy snowfall in Beijing that took place on 1 November 2009. The date of the snowfall was about one month earlier than the average. The National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis data, conventional data, and Automatic Weather Station (AWS) data are utilized to explore the reasons for the snowfall and the influencing systems. The main conclusions are as follows: (1) It is revealed from the average geopotential height and average temperature fields at 500 hPa that the large scale circulation in November 2009 was favorable to snowfall. The cold-dry air from West Siberia and the warm-moist air from the Bay of Bengal converged in North China. In addition, it was found from the average moisture flux field at 700 hPa that the main water vapor source was in the Bay of Bengal. (2) Not only the return current, as usually accepted, but also the inverted trough on the current had an important contribution to the snowfall. The inverted trough could produce the obvious upward motion that is an important environmental condition of snowfalls. (3) More attention should be paid to mesoscale systems such as mesolows during the cold season because of their importance, though they do not occur as frequently as in the warm season. It should be pointed out that AWS data are very useful in mesoscale system analysis during both warm and cold seasons.     

2009年11月北京极端低温和强降水事件分析

2009年10月底到11月底,包括北京在内的华北地区连续出现2次较强冷空气过程,造成大范围的低温、雨雪天气。利用北京地区11个气象站近50年逐日气温、降水资料,对全市历年11月低温雨雪事件的演变特征进行了分析。结果表明,2009年11月全市月平均气温、月平均最低气温均突破了50年的最低记录,月平均最高气温位列1981年11月之后,接近历史极值;2009年11月降雪量也位列有记录以来第一位,冰冻日数历史排位第三;从气温和降水极端事件发生的频次来看,2009年11月日平均气温、日最高气温和日最低气温通过5%分位值标准的极端低温事件频次都明显偏多,在50年中居于第2位,降水量通过95%分位值标准的极端强事件频次在50年中居于第四位。2009年11月的严重低温雨雪事件出现在区域气温总体变暖、低温事件频率总体下降的气候趋势背景下,在一定程度上放大了负面影响。亚洲中高纬地区500hPa高度场经向度异常加大、冷暖气流交换活跃,是造成2009年11月极端低温和大雪的直接环流因子。     

2016年11—12月北京及周边重污染过程PM2.5特征

该文对2016年11—12月北京及周边地区不同站点重污染期间PM_2.5质量浓度变化特征进行分析,并结合地面和探空气象要素及化学组分等对重污染成因进行深入探讨,比较了其中两次持续3 d及以上重污染过程的异同。结果表明:重污染期间北京及周边地区PM_2.5质量浓度较高,北京上甸子站、顺义站、朝阳站的PM_2.5质量浓度分别为73.1,130.8,226.0 μg·m-3,河北保定站和石家庄站分别为357.8 μg·m-3和346.9 μg·m-3。12月17—21日重污染过程比11月3—5日持续时间更长且PM_2.5质量浓度更高。通过对11—12月所有重污染过程分析发现,北京颗粒物重污染发生的主要气象条件是静稳天气。在排放源相对稳定情况下,逆温层的结构、演变和持续时间决定了重污染的程度,其中污染持续时间和污染期间的主导逆温层类型演变对重污染程度有较好的指示作用。较低的水平风速、逆温层的持续出现及更多的燃煤和机动车尾气排放是12月17—21日污染偏重的原因。     

基于激光云高仪的北京沙尘气溶胶特征分析

利用激光云高仪对2015年春天北京沙尘天气过程进行连续观测,结合常规地面气象要素、能见度和PM_(10)颗粒物质量浓度变化分析了两次沙尘天气过程中浮尘、扬沙和沙尘暴三类天气现象时气溶胶后向散射系数的时空分布特征,分析了云高仪后向散射系数与PM_(10)颗粒物质量浓度的相关性。结果表明:激光云高仪能够监测沙尘气溶胶粒子的时空变化,扬沙和沙尘暴期间后向散射系数随高度的增加而减小,后向散射系数在0.005 km~(-1)·srad~(-1)以上的沙尘层厚度约500 m;云高仪的近地面大气后向散射系数变化趋势与PM_(10)颗粒物浓度变化相同,10、50和100 m高度上的后向散射系数与PM_(10)颗粒物质量浓度的相关系数均在0.82以上。     

2008/2009年秋冬季我国东部严重干旱分析

2008/2009年秋冬季我国12省区出现30～50年一遇的罕见干旱,这次我国大范围严重干旱是较长时期降水稀少所造成的.欧亚中高纬度存在稳定的准静止环流系统是造成这次干旱灾害的主要成因.东亚大槽维持在日本东北部,高原上空为稳定的高压脊,中国大陆长时期处于东亚大槽槽后西北气流控制下;从亚洲西部过来的扰动系统不易东移到东亚上空;此外,北非、印度次大陆、中南半岛和中国大部冬季风异常盛行,来自海洋上的水汽不易到达这些地区.欧亚大陆稳定长达3个月的异常环流的形成机制,有待深入研究.     

天空辐射计观测反演北京城区气溶胶光学特性

利用2018年10月—2019年9月天空辐射计观测数据反演北京城区气溶胶光学特性参数,重点分析污染过程中气溶胶光学特性与气象条件的相关性。结果表明:500 nm气溶胶光学厚度在2—7月较大,最高值出现在6月,为0.71。单次散射反照率最高值出现在8月,为0.96;最低值出现在5月,为0.89。440~870 nm ?ngstr?m波长指数最高值出现在夏季,为1.11;最低值出现在春季,为0.89。统计发现污染日数仅占总日数的17%,其中62%为轻度污染;污染和清洁天气条件下PM_2.5浓度分别为107.22 μg·m-3和47.16 μg·m-3,500 nm气溶胶光学厚度分别为0.85和0.49,单次散射反照率分别为0.96和0.92;冬季?ngstr?m波长指数在污染天气条件下（1.02）大于清洁天气（0.91）,春季相反。结合天空辐射计、激光雷达和气象数据分析2019年1月一次污染事件,可知低风速与高湿度等不利气象条件、气溶胶粒子的吸湿增长和二次转化、污染物局地排放及区域输送共同导致污染事件发生。     

Observations of Aerosol Optical Properties in the Beijing Urban Area in Summer

To investigate aerosol optical properties in the Beijing metropolitan area,aerosol absorption coefficient(Ab) ,scattering coefficient(Sc) ,and fine particulate matter(PM2.5) were measured in the Beijing urban area from 20 May to 30 August 2009.The average Ab,Sc,single scattering albedo(SSA) ,and PM2.5 concentration were 58.0±39.5 M m-1,343.5±353.7 M m-1,0.80±0.10 and 63.6±50.0-g m-3,respectively,during the observation period.Ab,Sc,and SSA all showed single peak diurnal variations,with their maximum values being measured at 0500,1000,and 1300 local time,respectively.Ab and Sc had a strong positive correlation with PM2.5,and Ab,Sc,and PM2.5 all had positive correlations with relative humidity and negative correlations with wind speed.     

“2009.11”山西大暴雪天气过程诊断分析

利用山西省109个测站的降雪资料、FY-2C卫星云图和华北雷达拼图,分析了2009年11月9～13日山西大暴雪天气过程的环流背景、中低空系统配置、物理量场中相对湿度、散度及垂直速度沿112.5°E的空间垂直剖面。结果表明,此次暴雪天气以500hPa南支槽与西风槽的相继影响为背景,有利的中低层(700hPa切变与急流、850hPa东风急流)系统配置为持续降雪提供了有利条件。在强降雪时段,物理量场的空间垂直剖面呈现出相对湿度在200hPa以下形成≥80%深厚的湿空气柱,整个对流层为高层辐散、低层辐合的不稳定结构,山西处于上升运动区,最大负值中心(-36×10-3 hPa.s-1)位于400～500hPa,这种配置构成了强降雪产生的有利条件。FY-2C云图的云团发展与华北雷达拼图的组合反射率因子的演变类似,强降雪主要由3次大范围的中低云系和强回波东移影响所致。     

2006年北京春季气溶胶吸收系的分离研究

A statistic regression approach was used to estimate the wavelength exponents of black carbon(BC)and dust particles,and further to separate the contributions of the two types of aerosols to the total light absorption coefficient measured in the Beijing urban area in the spring of 2006.The results show that the wavelength exponent(α)of black carbon aerosol at urban site was approximately-0.92.which is in agreement with the value of-0.8±0.2 reported in related studies.The decoupling analysis of the measured light absorption coefficients during the three floating dust periods(March 25,March 27,and April 9)demonstrates that,on average,the light absorption caused by dust particles took up about 32.8% of the total light absorption at 520 nm wavelength,and by black aerosol more than 60%.This indicates that the black carbon was still the major contributor to the total aerosol light absorption in Beijing urban area even during the floating dust periods.