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。     

哈尔滨一次罕见持续雾霾天气的成因及特征分析

本文通过环流形势、逆温层、能见度、相关的气象实况要素以及PM10和PM2.5的变化特征并针对哈尔滨在2013年10月19-23日出现的历史上罕见的雾霾天气进行了分析,得出雾霾天气出现的指标:高空850 h Pa形势的稳定维持,暖空气控制;地面回流稳定,处于弱高压控制,是导致大范围雾霾天气持续出现的主要背景。相对湿度增大,气压稳定,风速减小,温度降低等气象因子有利于强雾霾天气的出现及其维持。随着冷空气的侵入、降水的产生,风力的加大,逆温的破坏、温度的回升都能有利于雾霾浓度减弱或消散。当雾霾天气加重时,PM10与PM2.5值加大,说明气象条件与大气污染有极大的关系。     

咸阳地区基于广义雾霾的时空分布特征分析

导致空气质量变差的天气,并非只有雾和霾,还有沙尘暴、扬沙、浮尘等天气。为更好地掌握咸阳地区空气质量的时空变化特征,从而为政府治污降霾提供有力依据,将气象观测中能见度小于10 km的雾、霾、沙尘暴、扬沙、浮尘等影响空气质量的天气,统一定义为“广义雾霾日”,并将其划分为轻微、轻度、中度和重度4个等级。通过研究发现,咸阳市区“广义雾霾日”与实际污染日数的相关性比普通雾霾日的相关性更好,能更好地反映空气质量的变化状况。咸阳市区能见度与空气质量监测数据之间存在较明显的对数负相关关系,即能见度越小空气质量越差,能见度越大空气质量越好,故“广义雾霾日”可在一定程度上反映咸阳地区的空气质量状况。空间变化上,咸阳地区的“广义雾霾日”空间分布呈现由南向北递减的趋势,兴平的最多,旬邑的最少。时间变化上,市区和旬邑“广义雾霾日”年际变化呈现减少的趋势,兴平的年际变化不明显,乾县的年际变化呈现增多的趋势。市区的“广义雾霾日”在10月至次年1月间较多,此期间恰好是市区风速较小、降水较少的时段;而“广义雾霾日”较少的时段内,市区的风速较高,降水较多。在“广义雾霾日”出现较多的时段内,重度等级日数明显增多。     

天津市东丽区一次持续性雾霾天气过程的特征及影响要素分析

基于常规气象观测资料和PM_2.5浓度资料,分析了2019年1月10—14日天津市东丽区出现的一次持续性雾霾天气特征及其成因。结果表明：此次雾霾天气具有明显的阶段性特征,高空平直西风环流、中层暖脊和地面弱气压场为此次雾霾天气出现提供了有利的天气形势。轻雾和霾阶段,能见度变化更易受到相对湿度的影响;而雾阶段,能见度变化更易受到风速的影响。PM_2.5浓度与地面气象因子关系密切,与能见度、风速负相关,与相对湿度正相关。当其他气象条件稳定,且周边地区污染物浓度较高时,近地面风向转变,对本地区雾霾的出现起到关键性作用。     

近34年青海省雾霾天气空间特征分析

利用1980-2013年青海省50个站地面气象观测资料,分析青海省近34年雾、霾、轻雾出现各站的日数和频次数。结果表明,青海省霾天气主要分布在海西、海北、海南、玉树西北部(曲麻莱、治多)、果洛北部(玛多、玛沁),整体呈西北部地区偏多,东部农业区最少;青海省东北部、东南部、西南部等年降水量相对较多的区域,是雾、轻雾集中出现的区域,霾天气出现最多的区域是年降水量相对较少的区域,也是雾、轻雾出现最少的区域。     

重庆市主城区雾霾天气过程的污染特征分析

利用重庆主城区沙坪坝站2002~2014年逐日气象观测资料和2009~2011年10月至翌年3月逐时气象观测及污染监测资料,对雾霾天气过程中SO₂、NO₂和PM10污染物浓度变化及与气温、风和降水等地面气象要素的关系进行分析。结果表明:2009~2011年重庆主城区共出现Ⅰ级至Ⅳ级不同强度的雾霾天气过程共27次,雾霾天气过程中SO₂浓度变化为单峰型,峰值出现在中午,白天浓度大于夜间;NO₂浓度变化为双峰型,主峰值出现在晚上20时,次峰值出现在中午12时;PM10的日变化幅度较SO₂和NO₂变幅小,呈双峰双谷型;污染物浓度与气温、相对湿度的相关性比较好,静风条件有利于污染物积累,降水对污染物有较明显的清除作用。      

京津冀一次重度雾霾天气能见度及边界层关键气象要素的模拟研究

本文利用GRAPES_CUACE大气化学模式对京津冀地区2015年12月重度雾霾过程进行了模拟和评估。京津冀地区能见度和PM_2.5模拟值与观测值的对比表明:该模式能较好地模拟京津冀地区能见度和PM_2.5的逐日变化情况,但模式存在对伴随着重污染发生的低能见度模拟偏高的问题。以12月5~10日的重度雾霾过程为重点,针对地面风速、边界层高度、相对湿度、PM_2.5及其对能见度的影响进行了详细分析,研究结果表明:污染过程中大部分地区过程平均风速低于2 m s-1,边界层平均高度低于600 m,相对湿度较高。模式低能见度模拟偏高可能因为:（1）模式模拟重雾霾时段的PM_2.5极大值浓度偏低。（2）模拟相对湿度存在系统性偏低的误差,这一误差对能见度的影响表现为两方面,一是相对湿度会通过影响可溶性气溶胶的吸湿增长过程影响气溶胶质量浓度,导致气溶胶消光系数的计算偏低;二是目前模式中采用的能见度的参数化公式考虑了相对湿度对气溶胶吸湿增长的影响,没有考虑雾滴的直接消光作用。     

湖南省近46年雾霾天气时空分布特征分析

挑选出1971～2016年湖南省97个气象站出现大雾和霾的日期,然后对其时间、空间分布特征进行分析,得出以下结论：湖南省大雾天气先升后降再急速上升,霾天气前期稍下降后期迅速上升;雾霾天气均霾天气12月最多,7月最少,季节从多到少以此为冬季、秋季、春季、夏季;大雾天气湘西北、湘西南、湘东北多,湘南少,霾天气湘西北、湘中多,湘南、湘东北少;持续3日及以上雾霾天气过程分别为349次、551次,持续天气最多分别为15天、57天,11月最多,7月最少。     

一次雾霾过程中气象因子与细颗粒物浓度关系的研究

利用常规气象观测资料及逐小时地面自动气象观测和环境监测部门的PM2．5浓度等资料,对2014年1月15～19日河北省持续雾霾天气期间气象因子与PM2．5浓度的关系进行统计分析。结果表明,PM2．5是造成霾阶段水平能见度下降的主要因素,相对湿度在40％～60％之间时,能见度与PM2．5浓度相关性最好,随着相对湿度的增大,PM2．5浓度对能见度的作用呈减小趋势;雾阶段能见度与相对湿度的相关性明显好于PM2．5浓度值。西北大风对河北PM2．5浓度的平均清除率在94．3％,去除时间平均为3．7 h,可使PM2．5空气质量分指数达到优或良的等级,降雪对PM2．5浓度的清除作用明显小于大风,很难将PM2．5空气质量分指数降到优或良。     

武汉地区连续两次严重雾霾天气成因分析

利用环境污染物监测资料、气象实况资料、NCEP再分析资料、MODIS火点监测和气溶胶光学厚度资料以及轨迹模拟模式等,对2012年6月11-12日(过程Ⅰ)和15日(过程Ⅱ)武汉地区连续两次严重雾霾天气的成因进行详细分析。结果表明,此次过程主要为地面秸秆燃烧形成的污染物随700hPa以下的水平气流进入武汉地区,在局地水汽增加、近地层维续上升、下沉运动联合配置,以及低层逆温和盆地地形共同作用形成雾霾天气。水平流场转变、气流抬升增强、相对湿度减小、下沉气流触地、逆温层顶下降均有利于能见度逐渐转好。过程Ⅰ和过程Ⅱ的不同在于过程Ⅰ结束后污染物没有完全沉积,局地污染物吸湿造成过程Ⅱ提前开始。     

利用微波辐射计对南京2013年12月霾天大气温湿结构的探测分析

利用高时间分辨率的微波辐射计数据分析南京逆温层结构与雾霾天气的关系。首先将南京MP-3000A型地基微波辐射计2013年12月的数据与常规探空资料的温度和相对湿度进行对比,以确定微波辐射计数据的可用性,结果表明:微波辐射计反演的气温与常规探空资料十分接近,而相对湿度的效果则差了很多。再利用微波辐射计对南京市2013年12月的霾天气过程进行分析,发现在受秸秆焚烧的影响阶段(12月1~9日),污染物浓度与逆温层没有明显的相关;在没有秸秆焚烧影响阶段(12月10~31日),污染物浓度变化与逆温层厚度、强度呈显著的滞后正相关,和底高有显著的滞后负相关;定量化分析表明重度污染和中度污染对应的逆温层阈值一致,轻度污染对应的逆温层阈值明显较小。     

成都地区一次持续性污染过程天气特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、地面气象观测资料,重点分析了2013年1月成都地区一次重污染天气过程的天气背景以及地面气象要素演变。结果表明:(1)此次持续的污染天气出现在高空为弱脊控制且位势高度场异常偏高,地面处于变性高压脊或均压场且近地面层风速较弱的静稳天气背景下。(2)产生此次高污染(高AQI)的地面气象条件为:地面冷高压逐渐变性,近地面温度升高,海平面气压降低,近地面相对湿度升高至80%左右,无降水或弱降水,能见度将降低至于10km以下,地面风速减弱。(3)中低层弱风速,弱的水平风垂直切变,700h Pa层附近和近地面层的逆温层,不利于污染物在垂直方向上的扩散,使得污染进一步加剧。     

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。     

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。     

乌海市灰霾天气的气候特征分析

利用乌海市1971—2009年每天4个时次（或3个时次）的常规地面观测资料和2004—2009年的空气质量状况（PM10、SO2、NO2浓度值）,统计分析了乌海市灰霾的分布特征和规律以及出现灰霾时的相对湿度、平均水平能见度、2分钟平均风速、风向特征和空气质量状况。得到：（1）乌海市1971—2009年共出现165次灰霾天气,2004年以后出现了161次,最多出现在2007年和2009年;春季出现次数最多,冬季最少;4月出现最多,1月和2月出现最少;82.4%的灰霾天气出现在08时。（2）当出现灰霾时,相对湿度在60%以下占71%,相对湿度在70%以上时绝大部分是与雾同时出现;灰霾天气出现最多风向是偏南风,最多风速是≤3.0 m.s-1。（3）2004—2006年出现灰霾时92%的空气质量出现了三级轻微或轻度污染,2007年以后出现灰霾时,在冬半年空气质量绝大部分为三级轻微或轻度污染,而在夏半年大部分空气质量为良。     

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。     

江西三次暴雪天气雷达回波特征分析

研究暴雪雷达回波特征是为了更好地开展暴雪短临预警预报与服务工作。使用常规天气资料和天气雷达、风廓线雷达等非常规资料,采用统计分析、中尺度分析、回波形态分析等方法,对江西2014年、2016年和2018年3次暴雪天气过程进行对比分析。结果表明:江西暴雪过程大多数发生在赣北、赣中地区,除高山站庐山外,九江、修水和南昌也是降雪中心,最大雪深12.6～20.0 cm,降雪区最南可到达吉安西部和赣州北部。暴雪天气的主要系统配置:500 hPa处高空槽前,850 hPa和700 hPa为切变线、西南急流。在降雪前,1000 hPa温度在0℃以上;降雪出现时,1000 hPa温度在0℃以下,大雪时可达-4℃;700 hPa与1000 hPa温度比较接近,并且700 hPa温度高于850 hPa,出现明显逆温层。雪回波一般在5～20 dBZ,暴雪回波强度在30 dBZ左右;降雨回波强度20 dBZ,为20～40 dBZ;雨夹雪回波中,最强雨回波可以发展到40 dBZ以上,呈团絮状回波结构。暴雪反射率因子垂直结构上回波伸展高度在5～7 km,2～3 km附近有20～30 dBZ的较强回波带。径向速度场上,零速度线在1.5～2 km,其以下为负速度区,以上为正速度区。在雷达拼图上可以同时观测到雪回波、雨夹雪回波和雨回波三种相态共存的回波特征。上饶风廓线上0.9～3.2 km存在偏东风与偏西风的风切变层。雪在TWP3和TWP8两种风廓线雷达上表现不同,信噪比SNR分别为:20～35 dB和35～50 dB;而垂直速度W为0～4 m·s~(-1)。     

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。     

天山北坡一次大雾天气的数值模拟分析

利用常规气象观测数据、NCEP再分析资料和WRF4.0中尺度数值模式,对2019年12月8—15日新疆天山北坡出现的一次持续性大雾天气的成因进行分析。结果表明：此次大雾天气出现在500 hPa新疆脊控制、850 hPa暖中心维持、地面蒙古冷高压影响的环流背景下。雾开始和维持阶段,地面1 200 m存在逆温强度为0.9℃/100 m的强逆温层,为大雾的形成和维持提供了静力稳定条件;大雾一般出现在辐射降温最明显的傍晚前后;大雾天气出现后2 m气温和地面温度温差始终维持在5℃左右,地、气温差使地面积雪一直升华,为大雾天气持续提供了充足的水汽条件;近地层大气一直存在2.0 m/s以下的微风,形成的湍流维持了雾滴悬浮的平衡状态。当逆温层中上层出现6～10 m/s偏东风时,雾层厚度增加;中上层风速过大或地面～600 m风向一致时,雾减弱或消散。     

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。