塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层参数化方案的模拟评估

沙尘起沙、沉降、传输均受到沙漠地区大气边界层条件的制约。沙漠地区观测资料匮乏,限制大气边界层模拟效果的检验和评估。利用WRFV3.7.1中尺度数值模式中5种边界层参数化方案(ACM2、BL、MYJ、MYNN2.5、YSU),模拟2014年4月塔克拉玛干沙漠大气边界层特征,并与塔中80 m塔及风廓线雷达晴朗天气下的观测资料对比分析。结果表明:5种方案均能模拟出近地面气温及地表温度,边界层高度,感热、潜热、地表热通量的变化趋势,但未能模拟出边界层风速的日变化趋势,温风湿廓线能较好的反映晴日沙漠地区边界层结构的变化特征,但未模拟出风速随高度变化趋势。沙漠地区下垫面干燥,热容量低,晴天极易形成对流不稳定边界层,非局地湍流参数化方案,ACM2方案是沙漠地区大气边界层模拟较为合理的选择。     

山东一次PM2.5污染过程的模拟特征

利用Weather Research and Forecasting/Chemistry(WRF/Chem)空气质量模式模拟研究了山东地区2014年2月21~26日期间的中度细颗粒物(PM2.5)污染过程,并从模拟结果评估、分布及演变特征、与气象条件的关系等方面分析了PM2.5的模拟特征。模拟研究结果表明,山东PM2.5积聚期间多为弱的偏南风控制,消散阶段受西北风控制,当北京—天津—河北(京津冀)一带同时存在更为严重的PM2.5污染时,西北冷空气的平流输送使得山东部分地区的PM2.5浓度在完全削弱前又出现了一个高峰值。污染期间山东全省平均PM2.5的模拟浓度为125μg m~(-3),伴随着地面3.0 m/s的低风速、370 m低边界层高度和70%左右的相对湿度,其中PM2.5的模拟值受边界层高度的影响最大。整个污染期间全省平均PM2.5模拟值高于监测值10%左右,但是对于局部站点300μg m~(-3)及以上的观测峰值,模式模拟结果明显偏低。模拟效果的评估结果是:山东南部最好、然后是山东半岛,山东中部、西北部地区较差。     

周边气象条件对南京城区大气污染物浓度的影响

针对2014年8月南京国际青年奥林匹克运动会期间周边地区污染源的减排控制研究,本文将2010-2012年8月的NCEP/NCAR 的6 h再分析资料作为驱动场,利用WRF模式处理得到时空尺度更为精细的风场资料,结合南京奥体中心观测点的颗粒物及气体污染物浓度资料,通过相关分析以及合成分析,诊断得到了8月影响南京地区主要污染物的周边源区及其关键输送通道。结果表明：尽管8月青奥会时段南京地区主导风为海洋吹向大陆的东南风,但影响南京地区主要污染物（SO₂,NO₂,PM₁₀）浓度的外源及其主要输送路径各有不同。来自于南京西南部江西、湖南、湖北等地区的较远距离输送是对南京地区SO₂浓度影响的关键通道;来自于南京正南方向（安徽、浙江一带）的近距离输送是对南京地区NO₂浓度影响的关键通道;来自于南京西南部（湖北一带）的中远距离输送是对南京地区PM₁₀浓度影响的关键通道。     

青藏高原东缘气溶胶粒径分布特征及其来源

气溶胶粒径分布可反映气溶胶的主要来源及其经历的动力学和化学等过程。使用宽范围粒径谱仪对青藏高原东缘四川省理塘县2017年7月6日至8月3日10 nm～10μm气溶胶粒径分布进行观测,结合环保六要素(PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO和O₃)和气象要素数据、HYSPLIT轨迹模式、潜在源区贡献函数(PSCF)和浓度权重轨迹(CWT)分析,探讨了青藏高原东缘气溶胶的粒径分布特征、潜在来源和影响区域。结果表明：青藏高原东缘理塘地区气溶胶数浓度较低,平均值为4 660.3 cm^-3,粒径分布主要集中在500 nm以下,占总数浓度的99.95%;不同模态粒子数浓度差异较大,核模态、爱根核模态、积聚模态和粗模态粒子数浓度分别为391.9、4 218.0、50.1和0.4 cm^-3;不同模态粒子数浓度日变化均为双峰型分布,但是峰值时间存在差异,核模态粒子数浓度日变化的峰值时间位于12:00和19:00,爱根核模态、积聚模态和粗模态粒子数浓度...     

中国气溶胶分布的地理学和气候学特征

中国人口地理分界线——胡焕庸线根据人口、地理,气候和经济等特点把中国(不包括港、澳、台地区)分为东、西两部分。用2000~2010年MODIS大气气溶胶光学厚度(AOD)资料,分析气溶胶分布的地理学和气候学特征后发现,胡焕庸线还可被视为中国气溶胶地理学的分界线,在其两侧气溶胶的性质和浓度都有明显差别。在人口稠密和海拔较低的东部,由人类活动产生的气溶胶为主,年平均AOD约为0.45;在西部,自然过程释放的气溶胶主导的AOD约为0.25。近10 a来东部AOD的年际间变化呈现增加趋势,西部AOD出现微弱减少的趋势。东部人为气溶胶年际间变化受亚洲季风影响。西部自然气溶胶年际间变化主要受沙漠地区沙尘气溶胶排放源的影响,沙尘天气过程主要控制其气溶胶的释放。     

降水和风对泰安地区PM2.5浓度的影响及区域传输研究

利用泰安市2018—2019年降水、风和PM2.5逐小时观测数据,分析了降水和风对PM2.5浓度的影响,并对PM2.5进行了源解析.结果表明:降水对PM2.5有一定清除作用,降雨日PM2.5平均质量浓度较非降雨日平均降低约7.2％,秋冬季节最为显著.降水对PM2.5的清除率与降水强度、降水前PM2.5初始浓度及降水时间...     

青藏高原大气水分循环特征

青藏高原对亚洲季风环流的形成有重要作用,同时作为"世界屋脊"拥有丰富的冰川、积雪、河流、湖泊和地下蓄水层。青藏高原特殊大地形动力和热力作用深刻地影响着亚洲与全球大气水分循环,也对全球气候与环境产生深远的影响。基于青藏高原在亚洲夏季风系统大气水分循环过程的重要地位,从青藏高原对全球大气水分循环重要作用的视角,综述了青藏高原大气水分循环过程中青藏高原局地热力对流、高原的"阶梯式"水汽流爬升"第二类条件不稳定(CISK)"物理模型、青藏高原视热源结构影响及多尺度水汽汇流通道、海洋-青藏高原"水汽源-汇"结构、青藏高原跨半球垂直环流圈水分循环结构、青藏高原大气水分循环综合模型等的相关研究进展,剖析了青藏高原大气水分循环综合模型的研究背景,探讨了青藏高原特殊大地形热力驱动机制及其云水效应,描述出与青藏高原热力驱动的亚洲区域和跨半球垂直环流圈水分循环结构,揭示了青藏高原热力强迫与海洋-大气-陆地水文过程特殊的相互反馈作用。青藏高原发源的亚洲河流水系是为人口众多的亚洲区域供给生活、农业和工业用水的重要水资源之一。因此,认识在全球变暖背景下青藏高原的水分循环及其对水资源变化影响至关重要,仍需深入地探讨青藏高原大气水分循环机制及其全球影响效应。     

两类大气热机对大气环流型影响的数值试验

本文使用简化全球大气环流模式，研究大气环流型季节特征的成因问题。模拟了两类不同热机在大地形强迫背景下形成的环流型的异同之处，分析了两类热机对大气环流型季节特征的影响程度及其形成机理，从而得到关于大气环流型成因的较为直观、清晰的物理图象。     

“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。     

澳洲大陆热力强迫对南北半球环流异常的影响效应

本文采用OSU-AGCM动力框架加入牛顿加热项构成的简化大气环流模式,研究澳洲大陆热力强迫与南北半球环流异常的相关关系。本文对不同平衡温度模拟结果的差异(偏差场)进行了分析,探讨某局地热力强迫对全球其它区域环流异常的影响效应.数值试验结果表明,南北半球海陆热力结构有利于两半球行星尺度经向环流的加强及其低纬跨赤道气流的形成:南半球澳洲大陆热力强迫可以通过东、西风带侧向藕合效应,显著地影响北半球中纬西风带急流状况;二维Rossby波能量频散径向传播可能足澳洲热力强迫与北半球常定环流系统的异常变化相关现象的重要成因,且澳洲大陆强迫产生的径向波列路经与PNA、EU型相似.