关中地区一次霾天气过程分析

利用常规地面观测资料及气象探空资料,分析了2016年11月3—5日关中地区霾天气过程,结果表明:高空500hPa锋区偏北,中纬度无明显冷空气活动,850hPa暖空气控制,地面弱气压场是导致关中地区霾出现的主要天气背景;近地层为正涡度平流,而925~850hPa为负涡度平流是大范围霾持续的动力结构;霾出现前有暖干空气向关中地区输送,而逆温层持续存在,是霾天气持续的重要原因;气压场稳定,风速偏小,大气混合层高度持续低于650m,致使大气水平和垂直交换能力弱,引发了此次霾天气。霾出现前后气象要素变化特征明显,可为霾的预报提供重要参考。     

2018年常州一次罕见持续性雾-霾天气分析

利用常规气象观测资料、探空资料、污染物浓度及AQI资料、NCEP再分析资料等,对2018年11月24日至12月3日夜间常州持续11 d的强浓雾和严重霾天气过程进行了分析。结果表明：（1）此次雾-霾过程持续时间长、范围广、强度大、污染重。（2）中纬度地区高层持续纬向环流控制、中低层暖脊稳定存在,地面持续受均压场或弱倒槽顶部、弱冷锋前部影响,是这次持续性雾-霾过程的重要天气条件。（3）边界层内弱辐散、负涡度及弱的下沉气流是此次雾-霾天气得以长时间维持、发展的动力因子。近地层长时间水汽饱和且维持小风速利于雾-霾的长时间维持。（4）近地面高强度的贴地逆温长时间维持和持续较低的混合层高度是此次雾-霾形成、发展和长时间维持的重要热力条件。雾比霾的平均混合层高度明显偏低且霾等级越高混合层高度越低,混合层高度的变化先于能见度变化,对雾-霾临近预警有较好的指导作用。（5）弱冷空气渗透、风速适当增加、混合层高度的先期快速下降、负净辐射曝辐量绝对值的明显增大是雾爆发性增强的主要原因。     

重庆主城区一次重度霾天气过程分析

利用NCEP再分析资料、L波段雷达探空资料、常规气象资料及自动气象站资料和空气污染资料,对2005年12月25-28日重庆主城区一次重度霾天气过程进行了分析.结果表明:此次重度霾天气过程发生在一定天气背景下,500 hPa青藏高原南侧南支槽槽区宽广,槽前西南气流较为强盛,850 hPa重庆地区持续处于均压场控制,气压梯度小,水平风速弱,且影响重庆地区的冷空气活动少、强度弱,有利于重度霾的形成和维持;低层风速较小、中低层逆温层的持续存在、气温较低也是此次重度霾形成和维持的重要条件;在未达到饱和的情况下,适当增加湿度有利于霾的加强,霾天气过程中,气溶胶粒子的吸湿增长会使能见度更加恶化.     

娄底市霾的长期变化与典型重霾过程的特征

利用娄底市5个县(市)站的实况观测资料,分析霾日的空间与时间分布特征,结果表明:娄底市霾日西部多东部少,最多的新化站约是最少的双峰站的4倍;霾日的长期变化呈波动上升趋势,20世纪80和90年代中期出现2个峰值,2000年以后迅速上升;季节分布特点是冬季最多,占45.9%,夏季仅占7.7%,以12月最多,7月最少。利用娄底本站实况资料与NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,分析2008年1月5～10日重霾过程的气象条件表明,混合层高度、水平输送条件直接关系到霾天气的形成,逆温层下稳定天气形势有利于霾的维持,而双层逆温则更加强了天气形势的稳定性与持久性。     

黑龙江省西南部一次大范围霾的天气分析

利用地面观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了2011年1月20-24日黑龙江省西南部一次大范围持续性霾过程的变化特点及环流背景;诊断分析了该次过程中动力、水汽及不稳定条件。结果表明:该次过程表现为明显的日变化特征。霾过程持续期间,黑龙江省处于纬向型环流的控制之下,冷空气势力弱;黑龙江西南部整体处于地面高压内的均压场中,有利于霾维持。近地面气象要素中相对湿度和风速与霾的严重程度相关很好,能够解释霾的日变化特点。近地层弱的辐合上升、中高层的辐散下沉运动,有利于逆温增强,并使水汽和污染物扩散到一定高度,使霾维持,抑制其消散。     

鲁西南霾天气个例分析

2007年6月11～13日鲁西南连续3天出现罕见的霾天气过程,为了弄清楚这次霾天气过程形成的天气学原因.利用常规气象资料、探空站资料及自动气象站资料和空气污染资料对这次过程进行综合分析.结果表明,霾的形成是多种气象因素共同作用的结果,大陆暖高压东移人海,其底部的偏东气流将海上的低温高湿空气向鲁西南输送,是霾形成的有利环流条件;中低层风速较小,且风向随高度逆转,是霾形成的有利风场;大气层结稳定,且低层存在逆温层是霾形成的重要条件;高污染浓度是形成霾的物质基础.     

秸秆焚烧导致湖北中东部一次严重霾天气过程的分析

利用地面气象要素、火点信息及污染物资料,研究了2014年6月12~13日湖北省中东部地区一次重度霾天气的成因及污染特征。结果表明:导致此次霾天气的主要原因是安徽省北部大面积秸秆焚烧所形成污染气团受偏东北气流输送的影响,12日在湖北中东部形成了两条"带状"的能见度低值区,最低能见度仅为2.1 km。秸秆焚烧污染物输送气流由北向南影响湖北,主要作用于孝感—武汉—咸宁一带,3个地区细颗粒物(PM2.5)峰值浓度均超过了600μg/m3,且武汉和孝感的PM2.5与PM10质量浓度比值在12日增加到0.76和0.77,并出现了0.96和0.93的最大值,随着污染气团的传输,其中PM2.5所占比例会出现明显下降。SO2质量浓度的变化特征不显著,NO2质量浓度在污染物质量浓度达到峰值前1~3 h达到峰值,而CO是秸秆焚烧产生的主要污染气体,其质量浓度变化与PM2.5和PM10呈正相关关系,相关系数分别为0.66和0.67。风矢量和分析表明:6月12日湖北省中东部存在明显的东北来向气流输送,污染物的输送是该时段霾天气发生的主要影响因子,而6月13日湖北省东北边界处的输送气流已经明显减弱消失,东南部风矢量和异常偏小导致的污染物堆积是该地区污染持续的主要原因。     

有霾和无霾时宁波市大气混合层高度的日变化特征

根据2007—2013年宁波市每日8次地面观测气象资料,运用罗氏法和统计分析法计算大气混合层高度,分析其在霾日和非霾日的不同日变化特征。结果表明宁波市霾日与非霾日混合层高度均呈白天高,夜晚低的日变化特征,夏季两者差值的日变化波动最明显,波峰时间比其他季节晚3 h。混合层高度日变化趋势与风速、气温、能见度趋于一致,霾等级越重,混合层高度越低。霾日与非霾日的气温差值除冬季呈正变温外,其他季节呈负变温,冬季14时差值最小,夜间加大,春夏季凌晨差值最小,14时最大,秋季波动不明显;风速差值除冬季夜间为正值外,其余季节为负值,秋冬季差值最小、夏季最大。大气处于不稳定状态时,混合层高度随着稳定度增加而逐渐处于稳定状态时,随着稳定度增加而降低,中性大气是宁波易致霾的大气层结。霾日与非霾日大气稳定度表现不一致,中午霾日中性大气占多数,非霾日则是不稳定大气;夜间霾日稳定—弱稳定大气和中性大气所占比例相当,非霾日稳定—弱稳定大气占多数。另外,PM_(2.5)浓度在霾日和非霾日均为白天低、夜间高的日变化特征,但霾日波动大,波峰时间晚于非霾日2 h,峰值浓度也高于非霾日2.7倍;早晨或下午到上半夜是霾日的PM_(2.5)浓度两个上升时段,上午为下降时段;非霾日的两个浓度缓升(降)时段分别出现凌晨和下午(上午和前半夜)。研究成果有助于预报员了解大气混合层高度及其对霾的可能影响,从而提高霾预报预警能力。     

山东一次大范围持续性霾过程的气象条件分析

2016年12月30日至2017年1月8日，山东出现了以PM2.5为首要污染物、持续几天、大部地区重度以上污染的霾天气。基于多种实况观测资料和ERA Interim再分析资料，分析了此次过程天气背景和边界层特征等。结果发现：高空平直纬向环流、地面弱气压场、典型的静稳天气，有利于霾维持较长时间。此次过程期间有3次冷空气影响，冷空气的强度影响霾的变化，弱冷空气难以破坏近地层逆温结构，并会从上游向下输送污染物，有利于污染物的累积；较强冷空气带来较强的垂直运动，破坏了静稳天气形势，有利于污染物的扩散及清除。此次过程稳定层结形势下，边界层高度是一个对霾有指示意义的物理量。边界层高度和AQI的变化呈滞后负相关关系，边界层高度降低之后对应AQI指数升高。逆温层长时间的存在是此次霾持续的重要条件，另外由于地理原因东南风增湿和逆温层顶高度降低都会导致污染物浓度增大，使霾加重。     

一次大雾天气过程的分析

利用高空、地面探测资料以及卫星云图和天气雷达资料,对2007年11月6日清晨至上午发生在通辽市科尔沁区及通辽市南部科左后旗的一次大雾天气进行了分析。结果表明:这次大雾为辐射雾,因前一日通辽市南部受低空高压脊外围的影响,西南气流将渤海以及南方的水汽输送上来,使通辽市南部有了充沛的水汽储备,加之地面形势以均压区为主,气压梯度小,风速弱,晴朗少云,近地面有逆温层,这些都为辐射雾的形成提供了很好的条件,另外从多普勒雷达产品上也反映了一些雾的特征。     

江西省一次冷空气过程中的灰霾天气过程分析

利用江西省常规气象观测资料、探空站资料和空气污染资料,对2008年12月12～13日江西省的一次大范围灰霾天气过程进行了综合分析研究。结果表明:横槽转竖引导冷空气南下和中层高度的干燥暖舌共同影响,是这次灰霾天气过程发生的天气形势背景;冷空气受到700hPa干暖舌的抑制作用,形成低层偏冷,中层偏暖的"逆温"结构,导致了大范围的灰霾天气过程出现、维持;空气相对湿度较低,受昼夜温差和冷空气的共同影响,造成轻雾和灰霾天气之间频繁转换;较低的混合层高度导致近地面污染物以水平运动为主,在遇到较高海拔的山脉阻挡后,沿山脉边缘向东西方向扩展,汇集到平原、河谷地区,降低这些地区的能见度,导致灰霾区域由"南北向型"演变成了"东西向型"。     

2013年底浙西地区一次持续性灰霾天气过程分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年底浙西地区一次持续性灰霾天气过程进行了分析。结果表明,该过程期间存在比较稳定的高、低空和地面环流形势,中低层湿度条件较差;低层以弱辐散和弱垂直运动为主,并且1000 hPa高度层以下浅薄逆温层的持续存在均有利于灰霾天气的维持;干冷空气前锋和主体影响期间,冷平流强度加大且低层有辐合中心和垂直上升运动中心出现,扩散条件好转是灰霾程度减弱的主要原因之一;浙西地区为盆地地形,南北高、中间低的地势不利于污染物的扩散。     

2013年1—2月华北雾、霾天气边界层特征对比分析

利用地面观测资料、中国气象局PM2.5质量浓度数据、L波段探空秒数据等,对华北地区三个大城市(北京、石家庄和太原)的雾、霾及晴天天气的地面风场特征及PM2.5浓度分布情况进行了统计分析。同时分析了典型雾、霾天气过程中的边界层气象要素垂直结构及逆温层特征,并与晴天过程做了对比。通过对不同强度雾、霾天气过程的边界层动力、热力学结构差异的讨论,发现逆温强度与雾、霾天气的能见度有负相关关系,并对雾、霾天气的发生有一定的预报指示意义。     

1980～～2014年中国中东部持续性霾天气的多尺度变化特征

对1980～2014年中国中东部地区324个台站的持续性霾天气的时空变化和相关气象影响因子进行分析，结果表明:中东部地区年平均持续性霾事件和其在所有霾事件的贡献比例逐年增加，增长率分别为0.79 (10 a)-1和2.7% (10 a)-1。主要表现为3个大值区:华北平原地区（包括山西省、京津冀地区）、长江三角洲和四川盆地东部，增加最显著的区域位于黄淮地区，增长率分别为6.3 (10 a)-1、13.95 d (10 a)-1。1月是持续性霾事件的高发月，月均2.56 d。夏季和秋季持续性霾事件增加最为明显，增长率分别为0.38 (10 a)-1和0.46 (10 a)-1。不利的气象条件，如静风日数的增加，风速和大风日数的减少，以及不利的环流形势，如东亚冬季风的减弱，都可能造成持续性霾天气的增加和异常维持。     

北京2013年1月严重霾天气过程的气象成因分析

利用常规观测资料、地面自动站资料及NCEP 1°×1°分析资料,结合边界层散度场的诊断分析,探讨了北京2013年1月严重霾天气过程的环流特征和气象成因。主要结论如下: 1)500 hPa为偏西气流,冷空气活动弱,无明显冷平流,对流层低层850 hPa及其以下风速小、冷空气活动偏弱,是霾天气的显著特征。2)边界层存在逆温和大气层结稳定是霾发生的另一重要条件,逆温层不仅可出现在边界层,有时也出现在对流层低层850 hPa 附近。3)边界层存在弱辐合中心是霾形成的重要条件,特别是在区域性污染的情况下,边界层辐合可使霾因区域性污染物的输送汇聚而加重。4)偏东风对霾形成和加重具有重要作用,主要表现为风速一般较小,在边界层形成暖平流结构,易形成逆温,增加边界层相对湿度和维持边界层辐合,配合北京西部山地特殊地形,使污染物积累,最终通过增大污染物浓度及增大边界层相对湿度,造成大气水平能见度严重降低。5）1月10—14日霾天气过程主要是在边界层有弱辐合而相对湿度较低的条件下形成的,而27—31日过程主要发生在边界层相对湿度较高的条件下。     

APEC前后北京几次静稳天气边界层特征对比分析

对北京地区2014年11月3-11日APEC会议期间的大气扩散条件与2014年10月的4次雾-霾过程进行对比分析,表明APEC会议期间静稳天气指数略低于10月4次过程,具备一定的污染物积累潜势。数值模拟结果表明,对北京及周边地区污染排放的控制是APEC期间北京保持低水平气溶胶浓度的重要原因。周边地区污染物传输以及特殊地形条件下山谷风环流的日变化对北京地区污染物浓度的区域分布及演变有重要影响,夜间地形北风对近地面污染物有明显清除作用。相较于重污染天气,APEC期间气溶胶浓度低,温度效应小,山谷风环流明显,同时白天混合层高度上升幅度大,有利于污染物扩散。减排使气溶胶浓度减小,而低浓度气溶胶又使污染扩散条件进一步好转的相互反馈作用,是"APEC蓝"出现的主要原因。     

Arctic Sea Ice Decline Intensified Haze Pollution in Eastern China

Air quality in eastern China has becoming more and more worrying in recent years, and haze is now No.1 air pollution issue. Results in this study show the decreasing Arctic sea ice(ASI) is an important contributor to the recent increased haze days in eastern China. The authors find that the number of winter haze days(WHD) in eastern China is strongly negatively correlated with the preceding autumn ASI during 1979–2012, and about 45%– 67% of the WHD interannual to interdecadal variability can be explained by ASI variability. Following previous studies on the impact of ASI loss on the northern hemisphere climate, the authors' studies further reveal that the reduction of autumn ASI leads to positive sea-level pressure anomalies in mid-latitude Eurasia, northward shift of track of cyclone activity in China, and weak Rossby wave activity in eastern China south of 40N during winter season. These atmospheric circulation changes favor less cyclone activity and more stable atmosphere in eastern China, leading to more haze days there. Furthermore, the patterns of circulation changes associated with autumn ASI and WHD are in very good agreement over the East Asia, particularly in eastern China. The authors suggest that haze pollution may continue to be a serious issue in the near future as the decline of ASI continues under global warming.     

华北香河站一次霾污染事件的综合观测研究

利用激光雷达、太阳光度计、系留气艇低空探测数据及MODIS卫星数据等多源资料,对2007年2月初发生在我国中东部地区的一次大范围霾污染事件进行了综合分析,重点分析了华北香河站垂直向气溶胶光学特性的变化特征,并初步讨论了气溶胶区域输送。分析结果表明:霾污染中心位于大城市、城市群或者盆地等污染物源排放强度大或者地形不利于污染物扩散的地区,形成了6个污染中心;2日霾最严重时,近地面气溶胶消光系数(355nm)达到1.8 km~(-1),是霾发生前的3倍;霾最严重时气溶胶光学厚度(340 nm)为1.4,较前后日的高;随着边界层高度的下降,底层气溶胶快速积累;香河站气溶胶在垂直向存在明显的分层现象,上层600—1000 m高度气溶胶受区域输送的影响,其光学厚度占整层气溶胶的比值能达到43.6%,甚至更高;本次霾过程以细粒子为主;弱高压系统、低至100 m左右的逆温层高度及低风速等气象条件对此次霾的形成起到了重要的作用;而3日出现的大风则很可能是驱散霾的重要因子。     

中国东部一场持续性大雾的诊断分析

利用常规资料及NCEP 1°×1°的6小时再分析资料对2007年12月18-23日中国东部大范围大雾进行诊断分析,结果表明:逆温层的高度及强度与雾的浓度关系密切,弱的冷暖平流均有利于产生雾,但是温度平流在近地面一定高度迅速逆转使得温度层结由不稳定转为稳定更利于浓雾产生.边界层在低层辐合上升和高层辐散下沉的界面中形成逆温层,是浓雾产生的重要因素.