鄱阳湖HJ-1A/B卫星CCD影像大气校正研究

以准同步的Terra/MODIS反演的气溶胶为辅助,采用FLAASH模型对2009-10-24鄱阳湖HJ-1A/B卫星CCD影像进行大气校正处理。结果表明,大气影响可以被有效去除,在水体遥感反射率较高的红、绿波段,大气校正精度较高,平均相对误差分别为13.4%和9.8%;而在水体遥感反射率较低的近红外、蓝波段,大气校正精度较低,这可能与波段不同的信噪比和陆地邻近像元效应有关。     

降尘过程指示的沙尘循环过程

 大气降尘过程受诸多因素的影响,如沙尘源区的性质、输送距离、降雨量等。利用甘肃省10个城市15 a间(1986—2000年)的降尘监测资料与气象资料,主要分析了沙漠戈壁区与黄土区降尘的差异及原因。结果表明：①西北干旱区的降尘量主要与沙尘事件频次有关;②沙漠戈壁区的大气降尘量大于黄土高原区;③降尘量在强沙尘源区,呈现出显著的高值中心。随着沙尘自西向东输送,降尘通量随输送距离的增加而减少。     

中国北方典型沙尘天气特征研究

 根据API、风速、风向及相关气象数据初步研究了中国北方两次典型沙尘天气的天气特征。两次沙尘天气过程中极大风速大于7.2 m·s-1的气象站占88%。2005年4月27日极大风速超过17.2 m·s-1的气象站有31个,出现频率最高的风向为西西北,28日达到81个,风向为北风,极大风速高值区由内蒙古中东部向东北方向迅速扩大。2007年3月30日极大风速超过17.2 m·s-1的气象站有57个,31日达到68个,风向均为西西北,极大风速高值区分布较为稳定。受沙尘暴影响的地区API显著升高。2005年4月28日呼和浩特、大同、北京3个城市的API分别为418、500、500。2007年3月31日呼和浩特、赤峰、大同3个城市的API分别为500、500、423。对PM10与气象因子的相关性进行分析得出,沙尘暴期间,大气中可吸入颗粒物的浓度与风速存在显著的正相关关系,风速越高的地区,可吸入颗粒物的浓度越大。     

云南省温度和气溶胶对微雨影响的初步分析

近40年云南省平均总微雨量占年总雨量比例﹑年平均总微雨日占年总雨日比例均呈下降趋势,并有从北向南逐渐减少的分布规律;近40年云南省年平均能见度也呈下降趋势,其趋势分布同微雨降水趋势分布比较一致;微雨降水的变化同干燥晴天能见度存在正的相关关系,其中云南省东部地区相关显著;而温度与微雨降水存在负相关;云南省气溶胶在一定程度上抑制微雨降水,云南东部气溶胶对微雨的影响比较显著。     

沙尘暴过程中沙尘对流层-平流层输送的数值模拟初步分析

在初步明确东亚沙尘气溶胶对流层-平流层输送监测事实的基础上,利用观测资料、NCEP再分析资料以及基于中尺度天气模式MM5的数值模拟方法,对一次蒙古气旋沙尘暴过程中沙尘对流层-平流层输送问题进行了初步分析.结果表明:斜压不稳定是本次蒙古气旋发展的主要强迫要素,伴随气旋发展成熟,高空切断低涡的形成引导高空急流下落并诱发对流层顶折叠和高空位涡下传.对流层顶折叠区呈漏斗状,底部达500 hPa左右.高空急流产生近似垂直的下落,并在高空切断低涡的南侧和东侧达到最强.在对流层顶折叠区周边的300-500 hPa,上升气流与低涡区偏西、偏南、偏东气流叠加,或水平横穿折叠的对流层顶,或斜升并准垂直地穿过下落的对流层顶到达平流层,且随时间的推移,空气质点能够进一步抵达平流层中部(100 hPa).轨迹分析表明,沙尘天气区对流层低层的空气质点在气旋涡旋上升气流的驱动下呈气旋式盘旋上升,并在对流层高层形成分支,一支穿过对流层顶到达平流层,并在平流层向下游进行反气旋式螺旋运动,另一支则留在对流层高层并向下游进行准水平的气旋式螺旋运动.在高空位涡下传过程中,主要产生平流层到对流层的净输送;高空位涡停止下传之后则出现对流层到平流层的净输送,且强度随时间呈指数型增长.这一特征有利于形成更强的沙尘对流层平流层输送.     

Model-Experimental Analysis of Variational Assimilation of Dust Concentration with GRAPES Sand-Dust Numerical Forecasting System in a Sand-Dust Storm

为了提高沙尘模式的预报准确率,通过在区域天气数值模式GRAPEs（G10bal／RegionalAs-similationandPrEdictionSystem）的三维变分同化系统中增加沙尘浓度这一控制变量的方法建立了GRAPES-3DVAR-DusT沙尘同化系统。利用中国北方8个观测站提供的沙尘PM10数据和沙尘模式（GRAPEs-CUAcE／Dust系统）提供的背景场,对2008年2月29日-3月1日发生在中国北方的一次沙尘暴天气进行了控制试验和一次同化与间断同化的敏感性试验,结果表明：（1）引入该同化系统后,一次同化和间断同化试验模拟的地面沙尘浓度分布较未同化的控制试验结果更接近卫星监测,而间断同化的结果又好于一次同化;（2）一次同化试验与控制试验对单站PM10浓度的演变预报较差;（3）间断同化试验较准确地再现了单站PM10浓度的连续演变;（4）间断同化试验效果整体上优于一次同化试验。总体而言,引入沙尘同化系统在一定程度上可以提高沙尘模式对沙尘天气的预报准确率。     

应用OMI卫星资料监测蒙古戈壁沙尘的传播

利用2005—2007年OMI(Ozone Monitoring Instrument)卫星的气溶胶指数AI(Aerosol In-dex),分析了沙尘传播的特征。结果表明,蒙古戈壁与北美西海岸地区(40°-50°N,120°-130°W)的AI指数之间有较高的相关性,两地具有源区和被影响区的关系。通过计算沙尘传播时间的滞后相关系数,得到从蒙古戈壁到美国西海岸的沙尘传播时间约为6～7天,且通过了99%信度。利用滞后相关系数,获取了沙尘传播信号,并对沙尘的远距离传播进行了预报。     

2010年沙尘天气对巴彦浩特空气质量的影响

利用巴彦浩特2010年1月至2011年2月PM10、SO2、NO2的逐日监测数据和同一时期气象观测资料,分析巴彦浩特空气污染物特征及PM10浓度与沙尘天气之间的关系。分析结果表明:2010年春、夏、秋三季巴彦浩特的主要污染物是PM10,冬季主要污染物是SO2;沙尘天气是造成巴彦浩特PM10浓度变化的最重要因素;影响巴彦浩特空气质量的沙尘主要来源于其西北方向和西北偏北方向。建议有关部门在巴彦浩特西北地区搞好生态保护与建设,以减轻沙尘天气对巴彦浩特地区空气质量的影响。     

山西沙尘天气的相关气候因子分析及预测模型的建立

对山西沙尘天气与蒙古国的降水、我国北方积雪日数、青藏高原积雪日数和表征气候异常变化信号的大气-海洋环流因子SOI指数的关系进行了分析,揭示了全球准周期性变化对沙尘天气趋势的主导性作用.得出蒙古国西部前一年降水对山西省的沙尘天气具有较好的指示性;青藏高原前一年冬季积雪日数和山西省的年沙尘日数呈较好的负相关性;当前冬青藏高原积雪日数多时,山西省少沙尘,反之,多沙尘.就我国北方特别是山西省上游地区的积雪日数而言,指示性比较强的区域分布在内蒙古、甘肃、新疆.这些区域内某些站点前一年冬季的平均积雪日数多时,山西省少沙尘,反之,多沙尘.此外,山西沙尘还与SOI指数有显著的滞后2 a的正响应关系,与SOI有滞后两年正相关的站点主要分布在中东部和东北部.在要素相关分析的基础上,综合各类因子制作了山西省沙尘预测模型,以期为沙尘天气的短期预测工作提供一些参考依据.     

上甸子本底站气溶胶散射系数变化特征的初步分析

根据上甸子大气成分本底站从2004～2006年的连续观测数据,分析了区域大气粒子光散射系数的变化特点,以了解本底地区大气气溶胶粒子的基本特征.卜甸子地区3年数据比较表明,散射系数平均水平较低,但在2006年有所升高,主要表现在受春季沙尘天气的影响,污染次数增多.其次,散射系数日变化规律表现为白大低夜间高,午后出现最低值,此变化与大气层结的日变化趋势一致.从季节变化看,冬季和春季的散射系数相对较低,而夏季和秋季的值较高,这与气象条件及内外源的影响都有关系.天气对粒子变化的影响表现为,晴天无云时的大气状况有利于污染物的重直输送,散射系数远远低于阴天时的数值.另一方面,风向对本底站粒子浓度影响也较明显.来自东北东方向的空气较干净,散射系数值通常较低,而西南西风向通常会引起散射系数值的增大,说明位于西南方向上的北京等城镇的污染输送对上甸子本底站的大气状况有一定影响.最后,通过拟和散射系数小时平均值出现频率曲线,对上甸子地区本底浓度值作了初步估算,其范围在10~20 Mm~(-1).