A Numerical Study of Mesoscale Vortex Formation in the Midlatitudes:The Role of Moist Processes

In this study, a three-dimensional mesoscale model was used to numerically simulate the well-known "98.7" heavy rainfall event that affected the Yangtze Valley in July 1998. Two experiments were conducted to analyze the impact of moist processes on the development of meso-β scale vortices(MβV) and their triggering by mesoscale wind perturbation(MWP). In the experiment in which the latent heat feedback(LHF) scheme was switched off, a stable low-level col field(i.e., saddle field—a region between two lows and two highs in the isobaric surface) formed, and the MWP triggered a weak MβV. However, when the LHF scheme was switched on as the MWP was introduced into the model, the MβV developed quickly and intense rainfall and a mesoscale low-level jet(mLLJ) were generated. The thickness of the air column and average temperature between 400 and 700 hPa decreased without the feedback of latent heat, whereas they increased quickly when the LHF scheme was switched on, with the air pressure falling at low levels but rising at upper levels. A schematic representation of the positive feedbacks among the mesoscale vortex, rainfall, and mLLJ shows that in the initial stage of the MβV, the MWP triggers light rainfall and the latent heat occurs at low levels, which leads to weak convergence and ageostrophic winds. In the mature stage of the MβV, convection extends to the middle-to-upper levels, resulting in an increase in the average temperature and a stretching of the air column. A low-level cyclonic circulation forms under the effect of Coriolis torque, and the m LLJ forms to the southeast of the MβV.     

BP神经网络模型在O3质量浓度预报中的应用

采用BP神经网络和逐步线性回归两种模型,以2014—2017年汕头市金平环境监测子站的6种污染物质量浓度以及同期汕头市国家基准气象观测站37类地面气象观测数据为预报因子,对该站O3最大8h质量浓度进行预测。结果表明:两种预报模型在历史数据拟合效果上并不存在明显差异,总体上冬春季的模型拟合度高于夏秋季。在2017年7和12月2个独立样本的预报效果检验中,BP网络模型预报准确指数(d)分别比回归模型高10.4%和0.8%;BP网络模型预报级别准确率(TS)分别比回归模型高12.9%和3.3%。BP网络模型无论在预报精度还是预报稳定度上均明显优于回归模型。夏秋季降水因子的影响常导致BP模型预报值出现正误差,冬春季冷空气南下的影响常导致BP模型预报出现负误差。     

辽宁城市PM2.5时空变化聚类及其气象影响特征

利用2015年11月至2016年10月辽宁14市环境空气质量监测数据和地面气象站点监测数据,对辽宁省细颗粒物污染时空特征以及气象因子对其影响规律进行了系统的分析,并据此进行聚类分区。结果表明:辽宁城市PM_(2. 5)浓度变化的季节性差异明显,呈冬季高、春季次、夏秋低的总体特征;辽宁全境PM_(2. 5)浓度的空间分布差异较大,中部平原地区为最高、两翼丘陵较低、东部沿海最低;根据PM_(2. 5)浓度与气象因子的散点图及Spearman相关系数,辽宁城市可分为4种类型,即辽东半岛型(I类,包括丹东、大连、盘锦、营口)、辽西山地型(Ⅱ类,包括葫芦岛、锦州、朝阳、阜新)、辽东山地型(Ⅲ类,包括本溪、抚顺)、辽中平原型(IV类,包括铁岭、沈阳、辽阳、鞍山),4类城市的PM_(2. 5)浓度依次递增,且冬季最为明显; PM_(2. 5)浓度与气温、水汽压、相对湿度仅在冬季均呈正相关,但I、Ⅱ类城市在春季呈正相关,IV类城市在春、夏两季也呈正相关;与风速在冬季均呈负相关;与气压的相关性不明显。     

2013—2016年海口市空气质量特征及典型个例污染物来源分析

根据海南省环境科学研究院提供的海口站2013—2016年逐日空气污染数据,统计分析了海口市空气质量状况。综合应用高低空环流场、AQI指数结合MODIS卫星蓝光气溶胶厚度图,采用HYSPLIT轨迹聚类分析法、潜在源贡献因子法和浓度权重轨迹分析方法,重点分析了2013年12月海口空气污染的的主要输送路径,并探讨了首要污染物PM_2.5和O₃的潜在源区。结果表明：冬夏季风风向转换是海口发生空气污染的最主要气象原因,且首要污染物为PM_2.5,其次是PM₁₀和O₃;海口市空气质量达标率在97.1%,总体较好,AQI指数呈逐年下降趋势;值得关注的是,O₃呈逐年稳定上升趋势。大气污染物浓度受污染物排放和环流场共同影响,海口污染日对应的地面天气形势主要有3种类型,冷高压、变暖高压脊和台风外围下沉气流。此次污染过程中污染源是来自北方地区污染物长距离输送影响的结果。污染物个例分析中,首要污染物PM_2.5潜在源区主要集中在湖南和江西的交界处、广东沿海地区、广西北部、江西和福建的交界处以及浙江中部地区,这些潜在源区气团沿着轨迹1、2和4通过长距离输送到海口。海口O₃质量浓度贡献较大的区域主要集中在湖南和江西的交界处、粤西一带,主要沿着轨迹2将内陆地区的污染源输送到海口。     

中国瓦里关和上甸子大气温室气体浓度变化特征

研究典型区域大气温室气体的变化有助于有效应对气候变化、减缓全球变暖和减少极端气候事件.选取1997-2018年瓦里关和2009-2015年上甸子温室气体月值数据,应用线性趋势分析法和Mann-Kendall突变检验法分析两站温室气体的时间序列特征、季节变化趋势,构建HYSPLIT后向轨迹模型分析季风运输和大气边界层条件对温室气体的潜在影响.瓦里关和上甸子温室气体均逐年增长,具有明显的季节变化特征.两站CO₂均在8月达到最低值,CH₄则在8月达到峰值,SF₆四季差异不大.瓦里关N₂O在12月达到最高,6月降到最低;而上甸子N₂O在7月达到峰值,9月降至最低.瓦里关和上甸子大气温室气体均受到局地生物源和非生物源、季风远距离运输、大气边界层条件和光化学过程等多种因素的共同作用.      

银同位素在行星和地球科学中的研究进展

系统梳理了放射性Pd-Ag体系银同位素在行星科学中的发展概况以及稳定银同位素在环境科学示踪和金银矿床中的研究进展.在太阳星云以及行星核的形成过程中,由于107Ag可由107Pd经β衰变产生,而挥发性元素的耗散又会造成早期Pd/Ag的分异,使得Pd-Ag同位素体系可以用于早期太阳系的活动历史研究,例如定义行星核的形成、限定行星形成时代.在稳定银同位素体系中,已探明银同位素组成（δ109Ag）变化范围为-1.0‰~+2.3‰.稳定银同位素组成在不同环境的样品中具有类似于“指纹”特性,可用于确定污染物来源,追溯污染物环境过程,还原真实的环境系统.在金银矿床研究中,具有显著变化的银同位素组成使其在贵金属矿床的形成及演化机制上具有直接的应用意义.目前银同位素在解答行星科学及地球科学等诸多领域问题上仍存在一些尚未解决的难题,例如放射性Pd-Ag体系中太阳系初期107Pd/108Pd比值的精确限定、环境及矿床中银迁移沉积的物理化学过程的复杂耦合同位素分馏机制的确定等.      

矿山水土污染与防治对策研究

矿山水土环境污染是采矿活动引发的主要环境地质问题之一。我国矿山数量众多,水土污染比较普遍,尤以金属矿山最为严重,矿山水土污染防治是今后开展国土空间生态保护修复的重要内容。基于全国矿山地质环境摸底调查成果资料,对矿业活动不同阶段的水土污染风险以及不同矿山的水土污染类型、特征和污染物迁移演化规律等进行了研究。分析指出:矿业活动过程包括勘探、建矿、开采、洗选、冶炼等多个阶段,而水土污染风险贯穿于矿业活动全过程,不同阶段的污染风险不同;矿产资源开发造成的水土污染物类型、特征因开采的矿产类型不同而不同,呈现出特征污染物与矿体母岩的高度相关性;矿山及其周边污染物的迁移作用受污染物自身的物理化学性质和外界环境条件的影响,在矿山长期持续开采条件下矿山水土污染物存在累积效应,而矿产资源集中开采区的污染物扩散表现出叠加效应。通过对某典型水土环境污染案例的分析研究,初步证实了上述推断。根据我国矿山水土环境污染多发性和复杂性的特点,建议今后开展矿山水土污染防治工作应区分不同类型矿山、不同地质环境条件、不同污染物特征、不同污染程度,采取分类施策、系统修复、标本兼治的对策,以实现矿山环境明显改善。     

长江口北支悬沙浓度及输移的时空变化

本文基于4次洪枯季同步水文观测资料,着重分析了长江口北支悬沙浓度的潮周期变化、垂向分布、纵向分布和悬沙输移及其时空差异。研究结果显示,悬沙浓度的潮周期变化过程在大中潮期以M型(双峰型)为主,下段主槽内在大潮期多出现V型,上段在枯季可出现涨潮单峰型;小潮期可出现无峰、单峰或双峰型。涨、落潮悬沙浓度峰值及均值,在枯季多涨潮大于落潮,洪季中小潮特别是小潮期易出现落潮大于涨潮;下段主槽内在大潮期易出现落潮大于涨潮。悬沙浓度的垂向分布及其变化特点,在大中潮期与悬沙的潮周期变化型式有关,其中M型存在显著的洪枯季差异。纵向上,最高悬沙浓度在枯季出现于中段灵甸港至三和港之间及附近河段,洪季则在下段三条港附近。潮周期悬沙净输移,枯季大多向陆特别是大中潮期,洪季中上段大多向海,下段大潮期多向陆、中小潮易出现向海;下段主槽内在大潮期易出现向海。     

2013年夏秋季黄、渤海悬浮颗粒物及粒径分布特征研究

悬浮颗粒物及粒径是水质重要参数,其分布特征研究有助于加深对海洋生态环境的了解。利用2013年6月和2013年11月LISST-100观测数据,研究了黄、渤海区域悬浮物粒径和浓度的分布情况,浓度分布整体上呈现近岸高远岸低的状况,粒径分布呈现近岸细远岸粗的特征,季节分布特征明显;通过典型断面分析,悬浮物粒径和浓度随着水深变化明显,连续站数据分析结果表明大风对底层颗粒物的再悬浮作用显著,潮流对悬浮物的时空分布有着重要影响;水体衰减系数随着体积浓度变化明显;此外,还研究了悬浮颗粒物粒径Junge分布在黄、渤海区域的适用性。     

GOSAT卫星数据监测中国大陆上空CO2浓度时空变化特征

中国地区大气CO2浓度对全球气候变化有重要的影响。本文基于日本GOSAT卫星短波红外CO2的长期观测数据,对2010年-2016年中国大陆上空CO2浓度的分布特征和变化趋势进行分析研究。利用高精度的地基TCCON站点CO2观测对GOSAT CO2数据进行精度验证,结果表明,GOSAT CO2具有较高的精度,相对TCCON CO2的偏差为-1.04±2.10 ppm,两者的相关系数高达0.90;利用中国地区7年的GOSAT CO2观测数据分析研究显示,CO2浓度高值主要分布在中国的浙江-江苏-安徽地区、京津冀地区和湖南-湖北-河南-陕西地区;截至2016年,中国大部地区CO2浓度超过400 ppm;中国大陆CO2平均浓度呈现明显的逐年增长趋势,从2010年的387.76 ppm增长到2016年的402.18 ppm,年增长率约为2.31 ppm/a,略高于同期全球平均水平。