南京不同天气和能见度下云凝结核的观测分析

利用美国DMT公司生产的云凝结核(Cloud Condensation Nuclei,CCN)计数器(DMTCCNC),对2013年4—12月南京地区CCN进行观测。对不同天气条件下CCN活化谱拟合,霾天C值最高,为13 085 cm-3,雨后C值降至8 054 cm-3,属于大陆性核谱。不同能见度条件下CCN活化谱特征有明显差异,南京地区不同程度霾天CCN数浓度均远高于轻雾天,浓雾时期CCN数浓度显著偏高。CCN数浓度受到气象要素和天气状况、气溶胶源排放等因素影响。南京地区气溶胶凝结核(Condensation Nuclei,CN)数浓度和CCN数浓度的拟合结果显示出较好的相关性。CCN数浓度值:冬季春季秋季夏季,春季CCN数浓度日变化有三峰趋势,夏季基本呈单峰型,秋季、冬季双峰特征突出。气溶胶源排放、环境气象条件和气溶胶理化特性均会影响CCN数浓度的季节变化。     

河北省雾霾波动变化特征及成因研究

利用气象、土地利用等资料,采用统计方法,对河北省雾霾的特征及诱因进行了研究,结果发现:1)河北省多年平均雾霾日数分布情况呈由西南往西北逐步递减的趋势;各季节雾霾天能见度的空间分布不同,秋冬雾霾较为严重,自西南向东北呈递减的趋势,夏季自西南向东北呈递增的趋势,春季则自东南向西北呈递增的趋势。2)河北省近几十年来雾霾日数增加明显,增长斜率为0.45,但低能见度日数并不随雾霾日数增加而增加,主要是因为雾日数持续减少。3)河北省雾霾与国内生产总值(Gross Domestic Product,GDP)、能源消耗总量呈正比关系,而与机动车数量相关性不大。     

濮阳一次持续性雾霾天气的阶段性特征和维持机制

2018年11月23日至12月3日,华北平原出现了一次较长时间的雾霾天气。利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和污染物浓度资料,以河南省濮阳市为例,对此过程的大尺度环流背景场、边界层内气象要素特征、动力因素和污染状况等进行综合分析,分3个阶段探讨此过程形成的原因和维持机制。结果表明:(1)雾霾发生在高空纬向环流背景下,华北处于高压脊前西北气流中,频繁受下滑短波槽影响。(2)冷空气活动偏弱,中低层维持暖脊控制,使边界层内出现较强逆温,制约低层水汽和污染物的垂直扩散。(3)地面处于均压场或锋后弱冷高压控制,弱风条件不利于污染物的水平扩散。(4)前期大雾形成时,强逆温层在900 hPa以下的贴地高度,能见度很低,污染严重;中期霾严重时,较强逆温层上移至900—850 hPa,并出现双层逆温,能见度虽较好,污染仍然严重;后期的雾霾主要由高湿度环境中污染物聚集吸湿增长造成。(5)中低空弱的下沉气流及近地面辐合风场是雾霾天气得以发展维持的动力因子。     

基于小波相干的雾霾与GNSS对流层延迟相关性分析

为了进一步揭示雾霾与对流层延迟相关性的细部特征,基于小波相干算法构建雾霾与天顶对流层延迟（zenith tropospheric delay,ZTD）相关性分析的新方法,有效地分析了雾霾与ZTD相关性的时频空间分布特征及成因。首先,通过分析IGS（internet GNSS service）北京站2014-2017年每个月的ZTD与量化评定雾霾的空气质量指数（air quality index,AQI）的相关系数,发现两者在月尺度上相关系数绝对值大于0.4的比率占29.17%,宏观上显示了两者具有相关性。其次,采用小波相干的方法分析了北京2014-2017年期间年度ZTD与AQI的相关性,发现ZTD与AQI在一定的时频域上具有很强的相关性,并且通过了95%置信度检验。最后,由北京、长春部分时域的ZTD与AQI相关性分析可知,北京3月份ZTD与AQI总体上呈现正相关,并且AQI与温度、气压、湿度和风速具有较好的相关性;在研究时域内秸秆燃烧加剧了北京、长春的雾霾,进而影响对流层延迟。     

江苏省快速城市化进程对雾霾日时空变化的影响

利用气象观测和经济统计数据,研究了江苏雾霾时间空间分布和城市化对年雾霾日的影响。结果表明:(1)经济发达、城市化水平高的苏南地区是霾天气高发区,年霾日数超过100 d;(2)江苏霾日数冬季最多,夏季最少,2000年以后,夏秋季霾日数明显增加;苏南是霾日数显著上升的区域,增长率≥30 d/10a;(3)1978—1991年江苏三大区年工业增加值处于较低水平,增速缓慢,1991—2002年,年工业增加值增速加快,2002年以后迅速增长;与此对应,各区年霾日数从1990s初期缓慢上升,2002年以后快速增长;在城市化水平最高的苏南地区,1975—2000年各季节霾日数上升也不明显,2000—2008年,苏南城市化率从37%迅速上升到60.2%,霾日数也迅速上升,这表明城市化的加速发展是导致年霾日数上升的重要原因。     

雾天气向霾天气转化时气溶胶颗粒物的动力学特性

针对自然界中雾天气向霾天气转化的现象,提出建立和发展雾环境气溶胶颗粒物多效应的动力学模型。基于离散系统的颗粒群平衡方程和多重Monte Carlo算法,分别对雾形成阶段（凝并、冷凝和成核3个动力学事件占主导）、雾发展阶段（凝并、破碎、沉积和成核4个动力学事件占主导）和雾消散阶段（破碎、蒸发和沉积3个动力学事件占主导）气溶胶颗粒物平均体积、颗粒数目随时间的演变过程进行研究。结果表明：气溶胶颗粒物的初始体积尺度为1,经过雾的生命周期进入消散阶段时,尺度为0.0156的细小气溶胶颗粒数目迅速增加,1000 s时间已发展至初始值的8.12倍。研究结果解释了自然界中雾天气向霾天气转化的过程和物理机制。     

GeoEye-1遥感图像去雾霾方法比较

在多雨多雾地区,GeoEye-1卫星获取遥感图像时常受到雾霾的影响。由于雾霾对电磁波有吸收、折射、反射和散射作用,导致遥感图像清晰度降低。因此,尽可能地消除雾霾对图像的影响,才能有效地提高遥感图像的质量。利用ENVI软件作为图像处理平台,分别选取了国内外常用的"同态滤波"、"小波变换"和本文提出的"波段计算组合"3种去雾霾方法对GeoEye-1图像进行去雾霾处理效果的研究对比。结果表明,利用"波段计算组合"方法去除GeoEye-1图像中的雾霾有很好的效果。     

一次雾霾天气过程的污染影响因子分析

利用常规天气资料、自动气象站资料、观象台风廓线雷达资料及污染资料,分析了2005年11月2-5日发生在北京的一次持续雾霾天气过程中中低空扰动、山谷风以及城市热岛对PM10浓度的影响。结果表明:PM10对中低空的扰动很敏感,且扰动越靠近地面,层次越厚,污染指数下降越明显;城区PM10浓度明显高于清洁对照站定陵,但北京地方性山谷风对城郊浓度日变化有明显影响,当谷风加强时,定陵站浓度接近城区并有可能高于城区浓度,谷风有对城区重污染向郊区输送的作用;雾霾天气下热岛效应显著,热岛对PM10浓度的影响相对气象条件和人类活动的影响来说很小。