神经网络方法在环渤海能见度预报中的应用分析

本文基于2001—2015年中国气象局地面常规气象观测数据及NECP再分析资料,采用BP神经网络方法构建环渤海沿海城市能见度预报模型,利用2016年ECMWF集合预报数据基于预报模型进行能见度预报实验,并与ECMWF集合预报产品中现有能见度预报结果进行对比分析。分析表明:该方法对于环渤海沿海城市能见度预报的预报效果明显高于ECMWF集合预报中的能见度预报,12～72 h预报时效中,最小值对应1 km以下能见度的TS评分为0. 36～0. 43; 10 km以下能见度预报误差显著降低,与离散度的对应关系较好。因此,该方法对低能见度天气过程的能见度预报具有指示意义。     

新冠疫情影响下全球对流层臭氧变化特征研究进展

自2020年新冠疫情(COVID-19)爆发以来,各地进行了不同程度的人员流动限制或封控,致使全球范围内氮氧化物(NO_x)、二氧化硫(SO₂)、一氧化氮(CO)、细颗粒物(PM2.5)等大气污染物浓度均大幅度降低,而作为二次污染物的臭氧(O₃)在各地区却表现出复杂的变化特征,成为研究热点。本研究总结了近两年该方向的研究成果,阐明了COVID-19期间对流层O₃及其前体物的变化特征、变化机制及其可能存在的潜在环境效应。COVID-19严控期,全球人为NO_x排放下量降了至少15%,特别是高人为活动影响区,下降了18%～25%,部分高污染地区(挥发性有机物敏感区)近地层NO_x的减少量达50%以上。NO_x的减少导致NO对O₃的滴定作用减弱,使得该类高污染地区O₃增加(10%～50%)。而偏远地区及自由对流层O₃主要受NO_x控制,NO_x...     

一次对流云团合并的卫星等综合观测分析

利用FY2C卫星观测反演得到的云物理特征参数,结合雷达、微波辐射计和地面雨量等资料,综合分析了2008年7月17日中国安徽一次强降水过程的云合并特征。结果表明：对流云团发展合并是这次强降水发生的主要原因,同一区域内FY2C卫星反演的云光学厚度、雷达回波以及地面降水的分布演变具有较好的一致性,强降水落区与云光学厚度大值区以及雷达强回波区基本对应;对流云团中的液水分布不均匀,以团块状结构为主,对流云团合并时,常先有云体上部（云顶）的合并,一旦云中不均匀的液水合并,合并部位的云光学厚度迅速增加,地面微波辐射计观测的整层液水含量跃增,地面将会出现强降水;一般降水增强之前云顶抬升,光学厚度增大;若云顶高但光学厚度较小时,地面降水一般不明显,光学厚度与降水的关系更密切;对流云团合并初期,云底由小粒子组成,T-re图上表现为深厚的凝结增长区域,合并时整层云粒子的有效半径增长明显,粒子相态达到混合相态区和冻结层的温度不断升高。     

MOZART-4大气化学模式模拟东亚季风对对流层污染物的影响:模式验证

利用东亚酸沉降监测网(EANET)、WMO全球温室气体数据中心(WDCGG)的观测资料和TOMS、MODIS卫星观测资料,对MOZART-4大气化学输送模式进行了评估.结果表明,MO-ZART-4对东亚地区近地面二次污染物O3、一次污染物CO和CH4的模拟值与观测值具有较好的一致性,其中低纬海洋观测站的相关系数最高达到0.93,高纬Mondy站的相关系数最低,但也达到0.56;采用统计学相关性分析法检验了O3模拟值与观测值的总体相关性,三种检验方法均说明模拟值与观测值总体是相关的,且低纬海洋观测站的相关性最高.根据各观测站模拟值与观测值的相关性及地理位置等,将东亚划分为5个区,5个区域中对流层O3总量的模拟值与TOMS卫星观测值能够很好地匹配,但由于对流层顶的不确定性,使得模拟结果存在小的偏差.对比气溶胶光学厚度四季气候平均模拟结果与MODIS资料显示,模式能够模拟出卫星资料中东亚地区的高值区,模拟结果存在的偏差主要是模式排放源和模拟结果的分辨率较低以及某些地区特殊的地形导致的.     

全球海洋环流模式中氚分布的模拟

氚（3H）作为一种重要的被动示踪物,经常被用于研究海洋中的物理过程及评估海洋环流模式的模拟性能。使用一个全球海洋环流模式（LICOM）来研究氚在海洋中的分布、存储和输送。模拟的全球氚通量表明,1975年之前氚主要由海气交换输入海洋,特别是在1963年,氚的气体交换输入约为降水输入的2.5倍,1975年之后两种方式的氚输入通量都大幅减少。比对GEOSECS（Geochemical Ocean Sections Study,1972～1978年）和WOCE （World Ocean Circulation Experiment,1989～1995年）大洋观测计划期间的观测资料发现,我们的模式很好地模拟出了氚的海表分布、水柱总量、经向分布以及次表层的高值信号,主要缺点在于模拟的氚向深层的穿透不足,特别是在全球的两个副热带地区,表现尤为明显,氚输入函数的不确定性和模式物理场描述的不足可能是造成误差的主要原因。模式给出的海洋中氚储存总量的结果与基于观测得到的结果比较吻合,如北太平洋海区：1973～1974年模拟结果约为20.4 kg,相同期间观测估计值为21.1±4.7 kg,1989～1995年模拟结果为20.7 kg,相同期间观测估计值为23.4±2.0 kg。氚在等密度面上高低纬的侧向通风明显,模式成功模拟出氚从中高纬的海表进入,沿等密度面向低纬的次表层输送,又经大洋环流和扩散分别向南半球和高纬输送的过程。     

基于熵值法的江苏省农村人居环境质量评价研究

农村人居环境的提升与优化是建设社会主义新农村重要内容之一。以江苏省为研究区域,64个县市为研究单元,建立居住环境系统、基础设施系统、公共服务系统及生态环境系统4个人居环境评价子系统的指标体系,运用熵值法定量评价江苏省农村人居环境质量。结果表明：江苏省农村人居环境系统层中居住环境子系统及指标层中公共图书馆藏量的权重最大;农村人居环境存在地域差异性,根据综合得分划分为优级发展区、良级发展区、一般发展区及差级发展区4类发展区;在子系统得分上,苏锡常地区农村人居环境最高,苏中及苏北地区的农村人居环境质量有待加强。     

“两湖盆地”秋季黑碳气溶胶的分布及来源特征

应用耦合了黑碳(Black Carbon,BC)区域源追踪方法的中尺度天气-化学模式(WRF-Chem),对位于长江中游的湖南湖北盆地(以下简称两湖盆地)秋季(2015年10月)黑碳的分布、区域来源和日变化特征进行研究。结果表明,由于两湖盆地所处地理位置及地形的特殊性,在不同的风场条件下,本地源和外来源对两湖盆地BC的贡献占比变化较大。两湖盆地秋季BC的来源主要有3种情形:1)北风控制下的传输型:地面风速大,BC质量浓度相对低,上风向源对两湖盆地近地面BC的贡献占比达30.6%,其中汾渭地区的贡献最大,本地源的贡献占比为61.7%。2)地面风速小、大气稳定条件下的静稳型:近地面BC质量浓度高,本地源的贡献占比高达79.6%。3)东北风控制下的传输型:本地源和外来源的贡献共同使得两湖盆地BC维持较高质量浓度,本地源的贡献占比为64.1%,外来源的贡献主要包括安徽省、汾渭地区及长江三角洲的输送。在垂直方向上,传输型的本地源贡献占比仅在300 m以下较高;静稳型的本地源贡献占比较高,可延伸到1 500 m以上(本地源的贡献占比在近地面约为75%、至1 500 m约为50%)。在日变化上,本地源与外来源对两湖盆地BC的贡献占比呈相反变化,夜间和早间本地源的贡献占比较高而外来源的贡献占比较低,午后本地源的贡献占比减小而外来源的贡献占比明显增大;相对静稳型而言,传输型的这一日变化特征更为显著。     

临安秋季近地层非甲烷碳氢化合物特征

应用浙江临安1999年秋季非甲烷碳氢化合物(NMHC)观测数据,分析了NMHC特征,并估计其对该地O3的影响.该地NMHC芳香烃含量最高为47.9%,其次为:烷烃29.1%,烯烃12.7%,炔烃8.2%,生物排放的烃2.1%.从各NMHC成份相关分析发现,NMHC主要排放源是该地生物物质(柴草、秸秆、农业废弃物)焚烧,存在未知芳香烃人为源的可能.丙烯等量浓度分析表明,芳香烃、CO、生物源烃和烯烃对该地O3均有重要贡献.观测和模式分析显示本次观测的O3处于NMHC控制区.     

重庆冬季大气气溶胶的物理、化学特征

利用2001—2002年重庆冬季大气气溶胶粒子观测资料，分析了气溶胶粒子的数浓度、质量浓度、谱分布、化学元素组成及其与气象因子的关系。结果表明，重庆冬季大气气溶胶数浓度与我国其他大城市处于同一水平，大于0．3μm气溶胶粒子的平均数浓度为225．3个／cm^3（最大337．8个／cm^3）；冷空气入侵和降水是局地气溶胶的主要清除机制，雾的存在可以显著地改变气溶胶数浓度的一般日变化规律；PM10占TSP（Total Suspended Particles，总悬浮颗粒物）质量浓度的60％～80％；人为污染元素S、zn、As、Ph等在细粒子中富集较高。     

南京一次持续性浓雾天气过程的边界层特征及水汽来源分析

本文选取2006年12月24—27日（平流辐射雾）南京大雾的外场观测资料及NCEP的2.5°×2.5° NC再分析资料和GDAS全球1°×1°气象资料,结合天气形势、气象要素、物理量场,并利用轨迹分析方法,对这次浓雾的边界层特征及水汽输送进行分析,探讨这次浓雾形成和持续的主要边界层物理和天气学成因。分析表明：（1）这次浓雾过程期间始终存在深厚的逆温层结,甚至出现多层逆温。浓雾过程中,在中上空不同逆温层顶温度比地面温度高出2~5℃。逆温层厚多在200 m以上,26日08时逆温层厚达500 m。逆温层的存在,使大气层结更加稳定,在雾形成前期利于低层水汽聚集,雾形成后又抑制水汽的扩散,利于雾体的发展和维持,是这次浓雾能持续约64 h,强浓雾时段（能见度＜50 m）持续约37 h的重要因素。（2）这次平流雾过程低层水汽通量散度呈负值,上空持续出现水汽辐合,最强水汽辐合出现在25日02时左右,为-30×10-7 g·s-1·cm-2·hPa-1。低层辐合利于水汽的聚集,雾得以形成和发展,而雾过程后期水汽辐散则加快雾的消亡。贯穿整个雾过程的水汽辐合是这次平流辐射雾长时间维持的重要条件。（3）这次平流辐射雾过程中水汽输送路径是自中国东部沿海抵达南京;雾期间,水汽又来自海上源源不断的输送,最大时南京上空水汽通量达到2 g·s-1·hPa-1·cm-1。水汽的供应和后期补充量,决定了浓雾的持续时间。