北京“7·16”暴雨诱发地质灾害成因分析

从2018年7月16日北京暴雨过程雨情和地质灾害灾情出发,介绍了此次过程的地质灾害气象预警及检验;并基于北京区域地质灾害易发度信息,结合多源融合定量降水估测(QPE)驱动CREST水文模型模拟径流量与土壤湿度特征、过程雨强特征,分析了北京本次地质灾害气象成因。结果表明,北京北部和西部处于地质灾害中、高易发区,区(县)小时累计面雨量达到50 mm以上易发生灾害,降水持续24 h后是地质灾害的高发时段,灾害常发生于雨强较大峰值后的15 h内;基于雨强-降水持续时间推求的地质灾害致灾临界雨量阈值对北京地区地质灾害气象预警有一定的借鉴意义;基于水文模型的北京区域径流量、坡面径流深、土壤湿度等水文过程要素模拟对预警也有较好的指导意义。     

北京及周边地区城市尺度热岛特征及其演变

采用北京及市郊地区共16个标准国家气候站的1961～2000年40年温度资料对北京及周边地区的城市尺度热岛特征及其演变进行了研究.研究表明北京城区与郊区温度是同位相升降,且郊区温度一直低于城区.其温差维持并同位向振荡,温度逐年升高,城区与郊区温差逐年增大,表明北京热岛效应一直稳定存在,而且北京的热岛效应在随时间加剧.以海淀为代表的北京城区大部热岛效应显著,门头沟、石景山、丰台、房山和通县等地是局地升温的显著区域.因此,北京具有城市、卫星城市"热岛"多中心的复杂特征.分析热岛效应增强的趋势表明世纪末的10年与80年代的10年相比,北京城区与郊区的热岛效应增强趋势显著.特别是以海淀为代表的北京城区大部,热岛效应进一步明显增强;北京的东南部的局地升温效应加剧,通县也是一个明显的升温区域,并有一个从河北省伸向北京东南部的"暖脊". 尺度滤波分析表明,北京城市热岛效应10年变化的增强区域与城市位置十分吻合.北京城市热岛效应还具有中尺度特征.以海淀为代表的北京城区大部是热岛的主要中心,主中心内还有几个更小的高中心嵌套其中,分别位于三环路以内的西部和北部.北京城郊热岛效应发展趋势仍是严峻的,须进一步努力进行北京及周边地区环境的改善.     

基于地基遥感的灰霾气溶胶光学及微物理特性观测

近年来北京地区冬季频繁遭受灰霾污染的侵袭,在2013年1月又出现了长时间、大范围的严重灰霾污染天气,引发广泛关注和热议。为了解北京地区2013年1月严重灰霾污染过程中大气气溶胶特性,本文基于地基太阳-天空辐射计CE318观测数据,反演了气溶胶光学和微物理参数,并据此对1月份第二次严重污染过程进行了详细分析。研究表明：（1）2013年1月北京地区灰霾污染期间,气溶胶光学厚度较大,在440 nm处均值达到0.87,在个别严重污染天气下高达3左右;（2）气溶胶光学与物理参数与灰霾过程密切相关,Ångström指数由清洁大气时的1.3降到灰霾污染时的0.95,复折射指数虚部均值由污染前的0.04下降为污染过程中的0.01,单次散射反照率均值则由0.73增大到0.92,同时不对称因子均值从0.58增大到0.67;（3）灰霾污染过程中细模态气溶胶比例较高,占总体积比例平均达到73.0%,最高达90.5%,在灰霾污染中气溶胶细模态平均峰值半径随光学厚度增大而增大,清楚表明了灰霾过程中颗粒物的吸湿增长效应,粗模态平均峰值半径随光学厚度的增加而减小,在污染最严重时,粒子谱分布峰值半径约为0.43 μm。     

“CMA北京模式”中三种不同阵风诊断方案在北京地区大风预报中的评估

数值模式预报是阵风预报的重要途径之一,对“中国气象局北京快速更新循环数值预报系统（简称CMA北京模式）”中AFWA、UPP、IUM三种阵风诊断方案在北京地区大风预报中的性能进行了分析评估。两次大风过程的分析以及各季节大风预报的批量试验检验结果显示:三种方案的阵风预报存在明显差异,IUM方案的阵风预报能力优势明显。IUM方案对冷空气大风和雷暴大风预警都有较好的指示意义。其对2020年3月18日冷空气大风过程中大风起始时间、大风区位置和演变以及过程极大风速均有较好的预报效果,对2020年8月2日雷暴大风过程中大风区范围预报偏大且位置存在偏差,但对大风预警的指示意义最强。IUM方案的阵风风速预报整体偏强,但对各个季节达到或超过5级阵风的等级预报较为准确。总体而言,IUM方案对北京地区大风预报性能较好,基于该方案制作的阵风预报产品可为大风预报提供有力支撑。      

北京闪电综合探测网(BLNET):网络构成与初步定位结果

北京闪电综合探测网(Beijing Lightning NETwork, 简称BLNET)由10个观测站组成, 每个子站主要由闪电快、慢电场变化测量仪(也称快、慢天线)和闪电甚高频(VHF)辐射探测仪构成, 实现了对闪电的多频段的综合观测。本文首先详细介绍了BLNET的网络构成, 然后利用蒙特卡罗法对网络的定位误差进行了理论分析, 模拟结果表明网络内部水平定位误差小于200 m, 网络外部100 km处水平定位误差小于3 km, 最后利用Chan氏算法和Levenberg-Marquardt算法相结合的方法, 对发生在2013年7月7日的一次雷暴过程分别进行了地闪和云闪定位, 将定位结果和对应时次的雷达回波进行比较, 发现地闪和云闪都出现在大于30 dBZ的雷达回波区, 表明了探测网络和定位方法的可靠性。     

天空辐射计观测2006年春季北京地区气溶胶光学特性的研究

利用2006年3～5月天空辐射计观测数据反演得到北京地区春季大气气溶胶光学性质参数,包括大气气溶胶光学厚度(0.5μm)、Angstrm指数、单次散射反射比和粒子谱分布特征。结果表明:北京地区春季气溶胶平均光学厚度0.67,Angstrm指数0.54,单次散射比0.88,粒子吸收性质较弱,粒子谱呈双峰形,以粗粒子为主,粗、细模态粒子粒径分别集中在0.17μm和7.7μm左右。相比2004年此次观测期间气溶胶粒径较大,粒子体积浓度较高,散射作用在其消光特性中的比重略有下降。光学厚度日变化呈单峰型,日间单次散射比随时间逐渐递减,Angstrm指数在上午递减趋势明显,午后变得稳定。对同时观测的天空辐射计与CE-318不同波长光学厚度结果进行比较,结果显示两者得到的光学厚度相关性很好,各波长小时平均结果的相对误差小于7%。     

2008北京奥运会前后城区黑碳气溶胶浓度的变化特征

利用Model-5012型黑碳仪观测的大气中黑碳气溶胶的浓度资料,结合北京城区环保控制措施和气象资料,分析了2008北京奥运会前后和奥运会期间黑碳气溶胶浓度变化的主要影响因子。结果表明,7月20日前(北京城区无机动车单双号控制),大气中黑碳气溶胶的特征浓度为3.4μg.m-3;实施机动车单双号控制后至奥运会前(7月20日至8月7日),该特征值增加至3.9μg.m-3;奥运会期间[8月8日00时(北京时间,下同)至24日23时]城区黑碳气溶胶浓度有明显下降,为2.5μg.m-3,比奥运会前下降了31%。对同期气象观测数据的分析表明,奥运会期间北京周边降雨量明显增大,偏北风出现的频次也从奥运会前的24.1%提高至38.8%。另外,八达岭高速路健翔桥段的机动车监测数据显示,奥运会期间进、出北京的机动车流量有所降低,上下班高峰期机动车流量减少了约30%,这也是奥运会期间黑碳气溶胶浓度降低的重要原因。     

北京城郊近地端流实验观测

本文两台ＦＡ－１１超声风速温度仪于１９９２年３月到４月间在北京３２５ｍ气象观测塔４７ｍ和１２０ｍ两个高度观测的风速三个正交分量以声虚温的湍流脉动资料，计算和分析了北京城郊粗糙下垫面近地层湍流特征量及其日变化，无量钢垂直速度和声虚温的方差随稳定度的变化，风速分量和温度的归一化湍流能谱以及动量和热通量的互谱及其随稳定度的变化。并且与平坦均一下势面近地层湍流观测的结果进行了对比。     

北京西山岩溶水应急水源地水文地质特征及开采潜力分析

应急水源地位于北京西山四季青地区,取水层位为奥陶系含水层,属覆盖型水源地。奥陶系岩溶地下水水量大、水质优良,是保障北京供水安全的后备水源。本文在综合分析奥陶系岩溶地下水水文地质特征基础上,以群孔抽水试验为基础,采用相关分析法预测水位,从岩溶地下水的富水性、地下水流场、地下水资源方面分析岩溶水的开采潜力,确保在出现水源危机时,岩溶地下水能够作为后备水源地为城市供水。结果表明,岩溶地下水应急水源地岩溶裂隙发育,补给条件好,地下水径流强度大,水质优良,具有6万m3/d的开采潜力,即当水源地增加每日6万m3应急开采时,水位埋深预测值为52.94m,能够满足现有取水设备条件,且不会影响其它水源井的运行。      

微晶丘成因新认识

微晶丘主要由灰泥组成,仅见少量生物碎屑,其成因尚无圆满解释。借鉴现代海底勘查成果,依据北京西山微晶丘、白云鄂博赋矿微晶丘、腮林忽洞微晶丘的特征,认为微晶丘是海底热水(伴CO2)的化学作用产物：现代海底勘查发现的微晶丘是形成于洋中脊、热点或弧后盆地;北京西山等地的纯灰岩微晶丘是形成于大陆内部;而白云鄂博赋矿白云岩是一个大型微晶丘,形成于被动大陆边缘。微晶丘中的生物作用仅是深海热水活动的伴生作用,并不是微晶丘形成的主导作用。