利用后向轨迹模式研究TRACE-P期间香港大气污染物的来源

利用Hysplit4.7轨迹模式和2001年3月NCEP再分析气象资料,计算2001年3月TRACE-P期间抵达香港地区的后向气流轨迹,并分析香港地区大气输送特征。对轨迹进行聚类分析后得到到达香港的6类典型气团。结合香港鹤咀测站所测量的大气污染物的浓度,进一步分析不同来源气团的化学特征。抵达香港的气流轨迹结果表明来自大陆的气团占47.5%,局地输送性气团占34.6%,海洋性气团占18.7%。鹤咀测站的污染性气体O3 、SO2、CO在大陆气团影响下的平均浓度分别为31.1、3.0、486.1 μg/m3;在海洋性气团影响下分别为20.0、1.0、319.4 μg/m3;在局地输送气团影响下分别为20.0、1.2、308.0 μg/m3。     

基于PSCF与CWT方法的赣江新区大气污染物潜在源区个例分析

利用TrajStat软件和GDAS全球同化气象数据,对江西省赣江新区2011—2020年四季72 h气团后向轨迹进行聚类分析,并结合PM2.5和O3逐小时浓度数据,运用潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）分析了2016年12月2—10日一次污染天气过程中大气污染物输送对赣江新区上空污染物浓度的贡献。结果表明,赣江新区2011—2020年四季气团后向轨迹中占比最大的均为短支气流,其中春季的短支气流来源于东侧,其他季节均来源于东北方向的安徽省,夏季和冬季的长支气流与季风的季节性变化一致。在2016年12月2—10日的污染天气过程中,赣江新区的PM2.5潜在源区主要分布于江西省北部、湖北省东南部,O3潜在源区主要分布于江西省北部、湖北省南部和湖南省东北小部分地区;同时天气形势显示,赣江新区处在槽后脊前,湖北省东南部存在偏强西北风,为大气污染物向赣江新区的输送创造了条件。     

宁夏O3污染及其输送路径

基于2015—2018年宁夏O_(3)质量浓度资料,分析比较宁夏5市O_(3)质量浓度变化特征,结合全球资料同化系统(GDAS)数据,采用后向轨迹聚类分析法,探讨影响宁夏5市O_(3)质量浓度的气流轨迹特征。结果表明:2015—2018年宁夏石嘴山年均O_(3)质量浓度90%分位数最高,为159μg·m-3,银川、中卫和吴忠分别为154、149和137μg·m^(-3),固原最低为132μg·m^(-3);近4 a石嘴山O_(3)质量浓度略下降,其他4市普遍增高;首要污染物为O_(3)的天数石嘴山最多(124 d),中卫次之(119 d),银川第3(103 d);各市首要污染物为O_(3)且空气质量为良、轻度污染的天数普遍增多;除固原外,其他4市持续6 d、7 d O_(3)污染过程次数均增加,其中,银川和中卫增加最明显。石嘴山、银川和吴忠三市,中、短距离西北气流总占比最高,其次是东南气流,再次是北方气流;中卫和固原两市,东南气流占比最高,其次是短距离西北气流,再次是中、长距离西北气流;来自蒙古国中部、内蒙古中西部,横穿宁夏北部和中部的北方气流是影响固原O_(3)质量浓度的最重要输送路径,源自陕西中南部、甘肃东北部、宁夏中东部的东南气流是影响石嘴山、银川、吴忠和中卫O_(3)质量浓度的最主要输送路径。     

影响北京大气污染物变化的地面天气形势分析

首先对影响北京地区大气污染扩散的地面天气形势进行了分类，然后结合1998－2000年北京南郊观象台的地面、高空资料，重点分析了在各类地面天气形势控制下北京地区局地低空、地面的气象条件特征。发现当低压类地面天气形势控制时，容易引起污染物在北京地区的汇聚和累积。比较各类地面天气形势对二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO）、可吸入颗粒物（PM10）、一氧化碳（CO）浓度的影响，说明同一种天气形势对不同污染的影响程度不同，进一步证实了在低压类地面天气形势控制时，容易出现重污染。     

建筑物对大气污染物扩散影响的大涡模拟

利用一个大涡模式对一个方形建筑物周围的气流场进行了模拟,并与相应的风洞实验结果进行比较,对比结果表明大涡模拟方法可以精细地反映建筑物周围的流场特征.在此基础上,将拉格朗日随机游动扩散模式与大涡模式相结合,对在受建筑物影响的气流场中的大气污染物扩散进行模拟,模拟结果表明该方法可以很好地模拟出在建筑物影响下的气流变形所引起的各种污染物散布情况.建筑物周围的气流结构特性使得建筑物顶部污染源位置的细小变化可能造成建筑物周围污染物分布形势的很大不同,特别是对建筑物背风侧的空腔区内地面污染物浓度有着很大的影响.当排放     

南京北郊污染物来源及跨区域输送过程研究

利用全国空气质量指数(Air Quality Index,AQI)、PM_(2.5)地面观测数据、全球数据同化系统GDAS数据和FNL再分析气象资料,研究了2015/2016年冬季南京北郊空气质量变化特征以及环境输送条件和污染物源区。结果表明:以AQI为代表的冬季江淮地区污染程度存在3种典型的污染物跨区域输送路径—西北路径、北方路径和西南路径。西北路径通常发生在蒙古高压较强,且处于平均位置时刻,南京北郊上空有冷平流,不利于污染物扩散;北方路径对应蒙古高压弱,东北附近为弱高压控制,偏北气流将污染物带至南京北郊,如跨海洋,则污染减弱;西南路径对应南京北郊为边界层内反气旋式环流中心,下沉气流十分不利于污染物扩散。影响南京北郊污染的潜在源区主要分布在河北南部、山东西部、河南南部、安徽东部和湖北西部。河北省是重要的污染源区,河北南部和山东西部污染物通过北方路径输送至南京北郊,因此北方路径虽发生污染概率少于其他两种,却是形成南京北郊严重污染的重要路径。河南南部污染物通过西北路径输送。安徽和湖北污染物通过西南路径输送。定量分析表明,平流输送是南京北郊重度污染的重要原因,近地层风速对AQI的平流输送占AQI变化的贡献率超过70%,甚至可达85%。     

贵州安顺市PM2.5气象输送条件及贡献源空间分布

利用贵州省安顺市2015—2019年大气污染物资料和气象资料,分析安顺市空气质量特征和主要大气污染物特征,通过TrajStat软件中HYSPLIT模型的后向轨迹模式,结合GDAS气象数据、PM_2.5浓度,分析不同季节输送途径及其污染轨迹,采用潜在源贡献作用和浓度权重轨迹分析方法,分析研究期内所有PM_2.5污染日（PM_2.5日浓度高于75 μg·m^-3）输送轨迹垂直与水平方向分布特征。结果表明: PM_2.5是安顺城区主要大气污染物,冬季输送污染轨迹占比较大,输送方向主要为贵州东北方向、偏南方向; 污染日PM_2.5输送路径以贵州东北方向近距离输送为主,该类轨迹基本分布在880—980 hPa高度; 潜在源高值区主要集中在贵阳整个地区、毕节织金县、黔西市、金沙县等,高贡献值区主要集中在安顺紫云县、镇宁县、毕节织金县、大方县等。     

夏季华南降水与水汽输送气流及大气加热场的关系

利用ＣＥＭＷＦ／ＷＭＯ逐日资料分析了１９８２年夏季大尺度水汽输送气流，大气加热场与华南降水的关系。结果表明，来自印度洋，孟加拉湾和西太平洋的两支水汽输送气流都具有３０－６０天振荡特征，并共同影响华南地区的降水；夏季风建立后，华南强降水过程与其上空的加热场有良好的对应关系；视热源与水汽汇的加强（减弱）对应华南地区多（少）雨期。     

大气稳定度对污染物扩散的影响

本文利用哈尔滨市2000～2003年气象与空气质量的监测资料,分析了大气稳定度对污染物扩散影响。其中包括大气逆温﹑里查逊数对污染物扩散的影响,并依此进行了大气稳定度和所对应的大气污染等级划分。     

河南省2005-2015年NO2和PM2.5时空变化遥感解析

利用常规气象资料、颗粒物观测数据、NCEP 1°×1°分析资料、GDAS 1°×1°数据、激光雷达资料等,对2018年11月下旬河南漯河一次连续重污染天气过程成因与污染物传输特征进行了分析。结果表明：（1）本次污染与天气形势关系密切,前期受静稳纬向环流和地面均压场影响,有利污染积累;中期高空槽与地面变性高压引导弱冷空气东移南下,产生滞留效应,污染物迅速增加;后期因低层东路冷空气扩散与静稳形势恢复,污染继续积累增长,形成连续性重污染。（2）PM_2.5造成重污染时因辐射逆温持续稳定,导致污染加剧;PM₁₀重污染时因逆温层减弱消失,有利污染物输送沉降;混合重污染时因近地层湍流混合加强形成逆温,污染持续发展。（3）本次重污染天气主要有5条传输路径,西南路径和偏东路径污染比例较高,其轨迹短,高度在900 hPa以下,对PM_2.5近距离输送作用明显;西北路径和偏北路轨迹长,起始高度在700-600 hPa之间,高空中远距离输送以PM₁₀为主。（4）受静稳条件和近地层高湿影响,高消光带维持在600 m以下,较低边界层抑制垂直扩散,导致污染细颗粒物与沙尘积累并长时间共存。（5）本次重污染是本地污染累积和高空外源污染输送共同影响。除漯河本地污染贡献较高外,高潜在源区主要集中河南西南部、东北部以及与山东交界处,这也是本次持续性污染发展的重要原因。（6）重污染时地面偏北风占主导,其他方向风速较小,有利形成污染辐合以及污染物二次转化并加剧污染。

     

京津冀地区冬半年污染传输特征及传输指数的改进

文章通过轨迹聚类、潜在源区分析等方法对京津冀地区冬半年污染物传输特征进行了分析,在此基础上对传输指数的构建方法进行了改进,并结合一次重污染天气过程分析了其作用。结果表明,对于北京、天津和石家庄,其重污染轨迹出现概率从高到低均为偏南路径、偏西路径、偏东路径和西北路径;在近地面高度上,西南和东南风的增强在大多时候成为北京的污染物传输通道,其中东南方向的污染物来源主要集中在大气低层;改进后的传输指数能够更好地反映外来传输作用对本地污染物浓度的影响,京津冀及周边地区的传输作用对北京、天津和石家庄等大城市的污染物浓度影响较明显,其中城郊及周边地区的近距离传输影响最为显著;合理应用传输指数可以对重污染天气的成因进行初步判断。     

Large-scale transport of a CO-enhanced air mass from Europe to the Middle East

On 14 November 1981, the shuttle-borne Measurement of Air Pollution from Satellites (MAPS) experiment observed a carbon monoxide (CO) enhanced air mass in the middle troposphere over the Middle East. The primary source of this polluted air was estimated by constructing adiabatic isentropic trajectories backwards from the MAPS measurement location over a 36 h period. The isentropic diagnostics indicate that CO-enhanced air was transported southeastward over the Mediterranean from an organized synoptic-scale weather regime, albeit of moderate intensity, influencing central Europe on 12 November. Examination of the evolving synoptic scale vertical velocity and precipitation patterns during this period, in conjunction with METEOSAT visible, infrared, and water vapor imagery, suggests that the presence of this disturbed weather system over Europe may have created upward transport of CO-enhanced air between the boundary-layer and midtropospheric levels, and subsequent entrainment in the large-scale northwesterly jet stream flow over Europe and the Mediterranean.     

新疆库尔勒市空气质量等级及首要污染物时空变化研究

城市空气质量与经济建设及人民生活息息相关,是政府和人民关注的重大社会问题。利用库尔勒市2014年9月1日-2015年8月31日州政府、棉纺厂、开发区三个环境监测站逐时观测资料,分析了库尔勒市空气质量等级和首要污染物的时空分布,并分析了污染天气发生的日变化特征。结果表明：（1）三站污染天气出现频率分别为49.4%、40.9%和34.7%,符合州政府＞棉纺厂＞开发区的分布规律。三站污染天气均是春季出现频率最高,分别占到44.7%,39.4%和48.5%,其次为秋季、冬季和夏季;（2）库尔勒市首要污染物中, PM10的频率最高,其次为PM2.5,CO、NO2、O3及SO2出现频率均低于10.0%。PM10作为首要污染物在春季出现频率最高,三站出现频率为33.9%-36.3%,PM2.5则是冬季出现频率最高,三站出现频率为59.1%-86.4%;（3）库尔勒市污染天气和重污染天气发生频率符合傍晚与夜间高,白天低的变化规律。污染天气发生频率最高值出现在0:00时,最低值出现在6:00-7:00时,重污染天时延迟到9:00时。上述结果表明库尔勒市春季周边自然污染源的排放与输送对该市的空气质量影响巨大。     

江苏地区连续性雾霾天气的污染物浓度变化和特征分析

针对2013年1月江苏淮安地区发生的一次连续性雾霾天气过程,分析该天气过程中PM10和PM2.5的质量浓度演变特征、能见度与气象要素之间的关系、中低层环流特征以及污染物来源。结果表明:雾霾期间PM10和PM2.5质量浓度最低值出现在05:00至07:00(北京时间,下同)和13:00至17:00,最高值出现在21:00至23:00,PM10和PM2.5质量浓度并非同时达到极大值;持续变化较小的气压梯度、较低的风速、相对湿度的增大以及PM2.5和PM10质量浓度的增高是雾霾发生发展的必要条件;能见度与气压、相对湿度、PM2.5质量浓度的相关性较好,建立回归方程,对能见度的整体变化趋势拟合效果较好;高空环流形势平稳、中低层的暖平流、持续稳定少动的地面高压场分布为雾霾天气的持续发生发展提供了有利的形势背景;稳定的层结结构、中低层偏东及偏东北方向气团的输送、本地污染源以及严重的空气污染是此次过程中能见度偏低、霾天数较多的主要原因。     

A microscale model for air pollutant dispersion simulation in urban areas: Presentation of the model and performance over a single building

A microscale air pollutant dispersion model system is developed for emergency response purposes. The model includes a diagnostic wind field model to simulate the wind field and a random-walk air pollutant dispersion model to simulate the pollutant concentration through consideration of the influence of urban buildings. Numerical experiments are designed to evaluate the model's performance, using CEDVAL(Compilation of Experimental Data for Validation of Microscale Dispersion Models) wind tunnel experiment data, including wind fields and air pollutant dispersion around a single building. The results show that the wind model can reproduce the vortexes triggered by urban buildings and the dispersion model simulates the pollutant concentration around buildings well. Typically, the simulation errors come from the determination of the key zones around a building or building cluster. This model has the potential for multiple applications; for example, the prediction of air pollutant dispersion and the evaluation of environmental impacts in emergency situations; urban planning scenarios;and the assessment of microscale air quality in urban areas.     

2004年北京市沙尘天气对空气质量影响的对比分析

北京市环保局近几年的空气质量监测报告表明：PMIO污染显著,一直居高不下,是最主要的污染物,全年中其占首要污染物的天数超过90％;SO2的污染趋势已经得到控制;NO2的污染状况改善相对较小,但整体呈现缓慢下降的趋势。通过对2004年春季北京市发生的3次沙尘天气过程的分析与比较,结合北京市3月份的空气污染物浓度（或指数）的变化情况,总结了沙尘天气对空气质量的影响情况,为今后北京地区沙尘天气的空气质量预报提供参考。     

The impacts of moisture transport of East Asian monsoon on summer precipitation in Northeast China

By using the ECMWF reanalysis daily data and daily precipitation data of 80 stations in Northeast China from 1961 to 2002, the impacts of moisture transport of East Asian summer monsoon on the summer precipitation anomaly in Northeast China, and the relationship between the variation of moisture budget and the establishment of East Asian summer monsoon in this region are studied. The results demonstrate that the moisture of summer precipitation in Northeast China mainly originates from subtropical, South China Sea, and South Asia monsoon areas. East China and its near coastal area are the convergent region of the monsoonal moisture currents and the transfer station for the currents continually moving northward. The monsoonal moisture transport, as an important link or bridge, connects the interaction between middle and low latitude systems. In summer half year, there is a moisture sink in Northeast China where the moisture influx is greater than outflux. The advance transport and accumulation of moisture are of special importance to pentad time scale summer precipitation. The onset, retreat, and intensity change of the monsoonal rainy season over Northeast China are mainly signified by the moisture input condition along the southern border of this area. The establishment of East Asian summer monsoon in this area ranges from about 10 July to 20 August and the onset in the west is earlier than that in the east. The latitude that the monsoon can reach is gradually northward from west to east, reaching 50°N within longitude 120°-135°E. In summer, the difference of air mass transport between summers with high and low rainfall mainly lies in whether more air masses originating from lower latitudes move northward through East China and its coastal areas, consequently transporting large amounts of hot and humid air into Northeast China.