贺兰山地区春季沙尘气溶胶的化学组分和富集因子分析

春季在贺兰山两侧的内蒙古吉兰泰和宁夏银川机场采集不同沙尘天气条件下的沙尘气溶胶浓度样本,用中子活化分析测定35种元素浓度,揭示了沙尘气溶胶中的元素浓度特征,沙尘天气下沙尘气溶胶中地壳元素含量增加,且含量随沙尘暴强度增强而增大。讨论了作为参考物质的地壳元素的取值及地球化学分类。沙尘气溶胶相对地壳和黄土的富集因子,以亲硫元素和亲沉积层元素为最高。亲地壳元素中的主成分元素在有沙尘天气时,其富集因子也偏高。     

沙漠地区大气扩散参数特征分析

1996年4月和5月我们分别在内蒙古吉兰泰气象站和银川机场气象台用南京大学大气科学系研制的三分量风速仪,观测了各类不同天气条件下沙漠地区三维风速脉动量u、v和w,根据Taylor湍流统计理论及Hay和Pasquill的假设,统计计算了各湍流特征值,计算分析了湍流场中水平风向和垂直风向的大气扩散参数e_y和e_z,并结合美制APS-3310A型激光空气动力学气溶胶粒子谱仪的观测结果,初步分析了沙尘天气条件下扩散参数与近地层沙尘气溶胶粒子数浓度和质量浓度的关系。     

中国50a来沙尘暴变化特征

基于"中国强沙尘暴序列及其支撑数据集",对中国50a(1958—2007年)来沙尘暴时间和区域变化进行分析,揭示了中国沙尘暴时间和区域变化特征。结果表明,中国沙尘暴站时变化总体呈明显振动减少趋势,经历了两次迅速减少、两次大幅震动和两次和缓减少6个时期,每个时期约为8a,1983—2007年平均值比1958—1982年平均值减少58.4%。沙尘暴的站次平均持续时间年际变化不大,季节变化相差1倍以上,频发日期有延迟趋势,后25a比前25a平均延迟了7d左右。沙尘暴的区域分布呈现两多、两少和两个中心的分布特征,时间变化特征区域表现差异大,新疆南部和内蒙古中西部两个频发中心春季的沙尘暴强度和范围呈相反顺序演变,新疆沙尘暴6月频发。在总体站时减少的情况下,浑善达克沙地西北部和柴达木盆地西北部地区却有增加趋势。沙尘暴终止的年份线向北推移明显,在90°E以东的地区北移,最为明显的华北地区北移大约5个纬度,其范围的缩小和频次的减少共同决定了总体站时减少。     

湛江东海岛一次春季海雾的宏微观结构及边界层演变特征

2011年2—3月利用雾滴谱仪、能见度仪、风廓线雷达及100 m边界层气象要素梯度观测塔在湛江东海岛开展海雾综合观测试验。选取2011年2月23—24日一次约15 h的浓雾过程,从宏微观角度着重分析了其间近地层风、温、湿结构和热、动力演变,微物理过程和爆发性增长特征,及湍流通量输送。结果表明：来自南海暖海面的偏东南暖湿气流平流至广东省沿岸冷海面,发生冷却并达到饱和形成海雾。偏东南暖湿气流为浓雾的酝酿、生成及成熟提供了充沛水汽和稳定的逆温层结条件,逆温强度与暖湿气流强度关系密切。海雾多发生在270 m以下,当630—870 m 高度层存在明显的下沉运动时,150—390 m高度层则可保持近似等温和弱逆温层,阻止了下层（270 m以下）水汽与其上层（390 m以上）干冷空气交换,导致下层大气持续高湿稳定状态。整个过程中,雾滴数浓度（N）、含水量（W）、平均直径（D_ave）、谱宽（D_max）和有效半径（R_eff）的平均值分别为248 cm^-3、0.102 g/cm³、5.2 μm、36.0 μm和7.0 μm。雾滴数浓度（N）与平均直径（D_ave）在雾发展初期（生成、发展）和末期（消散）多成正相关趋势,而在成熟阶段两者多成反相关趋势。雾前4小时稳定层结及偏东南暖湿气流持续增湿可认为是雾层爆发性增长的酝酿阶段,雾滴谱拓宽是经过活跃—稳定—爆发的3阶段完成,湍流混合对其影响不大;浓雾快速消散是雾滴蒸发、重力碰并沉降、湍流碰并沉降等共同作用造成的,其中直径大于21 μm液滴的大量耗散是消散的重要阶段。雾前,湍流由强转弱。雾发生后,湍流持续较弱。由于东南急流引发的风切变导致湍流增强,感热通量出现向上强输送,这与冷海雾维持阶段高层热量交换过程类似。雾消散时,湍流逐渐转强。平均动能在雾前和雾中的两次跃增与偏东南暖湿气流显著增强有关,而雾成熟期湍流动能大幅跃增主要是由雾顶辐射冷却产生的热力湍流和风切变引发的机械湍流增强所致。     

沙尘暴热力结构的个例研究

利用民勤站L波段探空雷达2004年5月23—24日的一次强沙尘暴过程加密探测资料,从气象要素的垂直廓线和能量天气学两个方面,分析了沙尘暴发生发展过程中大气层结及其演变特征。结果表明：沙尘暴过境前,500hPa以下的高空风速较小,低层800hPa以下基本为偏东气流,中高层为偏西气流,沙尘暴过境时近地层风速明显加大,700hPa以下为西北气流,高层为西南气流;相对湿度在沙尘暴过境前,高层明显高于低层,而过境后,整层大气的湿度明显增加,且800hPa附近出现逆湿现象,沙尘暴过境前后整层大气相对湿度在垂直方向上的变化趋势基本一致。沙尘暴发生前,近地层气温较高,200hPa附近存在超低温现象,250hPa附近存在比较厚的下沉逆温层,随着沙尘暴过境,低层的气温显著下降,近地层约800hPa处出现逆温层,而250hPa处的逆温层逐渐减弱;地面气象要素的变化为：沙尘暴过境之前,地面气压比较低,温度较高,风速也比较小,而沙尘暴一到,顿时气压升高,风速猛增,温度下降;沙尘暴过境前,500hPa以下处于对流不稳定,过境期间饱和能差逐渐减小,不稳定能量由高层向低层传递,单站的垂直运动发展加剧;沙尘天气结束后．整层大气的结构基本稳定．不稳定能量衰竭,饱和能差进一步减小,整层大气湿度有了较大的增加。     

ANALYSIS OF THE MICROPHYSICAL STRUCTURE OF RADIATION FOG IN XUANEN MOUNTAINOUS REGION OF HUBEI, CHINA

Based on data of radiation fog events in Xuanen, Hubei province, 2010, this paper analyzes the microphysical process and evolution characteristics of radiation fogs with complicated substrate in the upper and middle reaches of the Yangtze River, and compares them with findings in other areas. Results are as follows: radiation fog in Xuanen is evidently weaker in droplet number concentration and liquid water content than land fogs in other areas. Its liquid water content fluctuates obviously, 0.01g/ m3 with visibility of 1,000 meters, which is quite different from that in urban areas, but similar to the Nanling Mountains. Bi-modal droplet distribution is likely to occur in Xuanen mountain radiation fog (MRF) events. Statistical analysis shows that the observed droplet size distribution can be piecewise described well by the Gamma distribution. There is a positive correlation between liquid water content, fog droplet concentration and mean radius, especially in the development and dissipation stage. Condensation growth and droplet evaporation are major processes of Xuanen MRF. The dissipation time coincided with the time when the grass temperature reached the peak value, which indicated that dew evaporation is a key role in maintaining Xuanen MRF. In the early stage of dense fog’s growth, droplets with diameter of over 20 micrometers can be observed with visibility of 800-1,000m, which might be caused by the transportation of low cloud droplets to earth’s surface by turbulence. Big droplets in the initial stage correspond to higher water content, leading to the higher observed value of water content of Xuanen MRF.     

贺兰山地区沙尘暴沙尘起动和垂直输送物理因子的综合研究

根据 4a来在贺兰山两侧沙漠和沙地测站积累的微气象和沙尘谱观测资料 ,结合有关文献 ,综合分析了沙尘起动和垂直输送的物理机制 ;讨论了强风的动力作用、近地面不稳定层结的热力作用和沙尘物质源特征 ;概述了不同尺度天气系统中上升运动特征 ,沙尘的沉降末速计算、沙漠地表的湍流输送特征和垂直速度资料、沙漠地表的超绝热梯度出现的频率和强度及逆湿现象 ,沙漠和沙地的沙尘粒度、地表性质和沙土含水率对起动风速的影响。     

厦门春季海雾天气分类及典型个例宏微观结构分析

利用2013年3月23日—4月22日外场观测得到8次海雾过程的能见度、雾滴谱、自动气象站资料及常规气象资料和NCEP全球分析资料,对厦门春季海雾宏微观过程进行了分析。结果表明,形成厦门海雾的天气形势主要为3类:冷锋型、低压倒槽型、高压入海型。厦门海雾对应区域存在0~1℃气海温差,这对海雾预报具有重要意义。对2013年4月17—18日典型海雾个例研究表明,西南气流强烈的增湿作用触发了海雾生成,为本次海雾发展提供了充沛的水汽条件。本次海雾平均雾滴谱拟合符合Junge分布;对其微物理量(数浓度、液态水含量、平均半径)演变特征分析表明,主导的微物理过程为核化凝结增长和可逆的蒸发过程。     

兰州1960—2003年大气气溶胶光学厚度和太阳辐射变化特征

利用兰州站1960—2003年的太阳辐射资料以及据此反演的气溶胶光学厚度数据,分析了近44 a来兰州气溶胶光学厚度（AOD）、地面能见度和太阳辐射的变化特征。结果表明,20世纪70年代初气溶胶光学厚度增加很快;70年代中期至80年代中期,光学厚度处于较高水平,平均为0.568;90年代以来,光学厚度有波动下降趋势,年下降0.006,且季节间差异有减小趋势。能见度夏季最好,冬季最差;80、90年代能见度有明显变好趋势,年增长为0.340 km;2000年以来又有下降趋势。总辐射和直接辐射的变化可以分为两个时期,1992年之前为下降期,1992年以来有显著上升趋势。     

南京市郊雾水中重金属和大气污染物的观测分析

利用2006年12月南京市北郊雾水样品化学分析资料和同期气象资料研究郊区雾水中重金属和雾天大气污染特征。结果表明,郊区出现雾天时,不利于大气污染物的扩散,造成较严重的大气污染,污染物浓度变化与雾的生消基本同步;大雾期间PM10浓度比起雾前高2．5倍。雾水中重金属浓度在0．0205—1．8248mg／L范围,平均1．32mg／L;对重金属与大气污染物作相关分析,除类金属As外,Cd、Cr、Cu、Mn和Fe浓度两两之间相关系数均大于0．91,说明重金属排放具有同源性。