北京一次持续霾天气过程气象特征分析

2013年1月10-14日,北京平原地区出现了水平能见度在2 km以下、以PM_2.5为首要污染物、空气质量持续5 d维持在重度以上污染水平的霾天气。综合分析此次霾天气过程的天气形势、北京地区常规和加密气象资料以及城郊连续观测的PM_2.5浓度资料。结果表明：此霾过程期间,北京高空以平直纬向环流为主,受西北偏西气流控制,没有明显冷空气南下影响北京地区,地面多为不利于污染物扩散和稀释的弱气压场;大气层结稳定、风速小(日平均风速小于2 m·s^-1)、相对湿度较大（日平均相对湿度在70 %以上）、逆温频率高强度大,边界层内污染物的水平和垂直扩散能力差;北京城区及南部的京津冀地区人类活动排放污染物强度大,在相对稳定和高湿的天气背景下,受地形和城市局地环流的影响,北京本地污染物累积和区域污染物输送以及PM_2.5细粒子在高湿条件下的物理化学转化等过程共同作用造成此次北京城区及平原地区污染物浓度快速增长并持续偏高,高浓度PM_2.5对大气消光有显著影响,造成低能见度和持续霾天气。     

风电场风速降尺度预报方法对比分析

使用中尺度数值天气预报业务模式9 km和3 km分辨率的模式输出产品,分别应用小尺度模式CALMET模式和双线性插值(BLI)方法将预报风速进行降尺度处理,并对比预报风速和风塔观测资料。结果表明：WRF模式9 km分辨率的模式输出经过CALMET模式降尺度以后得到的风速预报效果比3 km分辨率的模式输出略好。同时,由于中尺度数值预报模式分辨率本身较高,使用BLI也可以得到较好的风速预报。将风速分为0 m·s^-1≤风速<5 m·s^-1,5 m·s^-1≤风速<10 m·s^-1和风速≥10 m·s^-1共3个等级,检验3个风速等级的预报偏差百分比得出,CALMET模式和BLI方法对10 m·s^-1以上的大风的预报效果相对较差;如何对大风预报进行订正对风速预报准确率的提高具有重要的意义。     

珠江三角洲霾天气的近地层输送条件研究

近年来, 珠江三角洲地区气溶胶污染日趋严重, 霾天气造成能见度恶化和空气质量下降。近地层输送条件即地面流场与大气污染物稀释扩散密切相关。利用2004—2005年广东省466个地面自动气象站资料、广州观象台常规气象资料、珠江三角洲大气成分站网器测能见度资料、珠江三角洲城市环境监测站网的PM₁₀浓度资料等, 使用矢量和分析方法, 分析珠江三角洲近地层风及其对严重霾天气过程和清洁对照过程的影响。结果表明: 2004年霾天气高发季节, 东亚纬向环流比2005年同期显著, 纬向环流不显著的年份, 气流南北交换显著, 冷空气跨越南岭、到达珠江三角洲的机会比较大, 伴随冷空气的大风等天气有利于污染物扩散; 纬向环流显著的年份, 冷空气跨越南岭、到达珠江三角洲的机会比较小, 污染物易于堆积。珠江三角洲霾天气具有区域性特征, 旱季出现最多, 雨季出现最少。严重霾天气过程出现在每年12月至次年4月, 清洁对照过程出现在台风直接影响或冷空气活动频繁的季节。与2004年相比, 2005年的静风频率较低, 且旱季风速较大, 不利于霾天气的形成。矢量和分析表明:区域霾天气过程与区域内静小风过程, 即出现气流停滞区有密切联系, 清洁对照过程与强平流输送有关。     

太原雾天能见度预报

利用中尺度数值预报模式MM5对山西省2009年发生的几场典型雾个例进行数值模拟。结果表明：模拟2 m温度比观测值偏低约2 ℃,相对湿度模拟结果比观测值偏大约15 %,10 m的模拟风速比观测的偏大0-2 m·s^-1。山西省雾的预报指标为20 m液态水含量大于等于0.13 g·kg^-1而小于0.60g·kg^-1、20-1500 m高度大气层存在逆温层、地面风速小于4 m·s^-1。利用太原测站日平均能见度、日平均相对湿度以及空气污染指数进行拟合建立太原能见度预报模型,并利用实测资料订正MM5、CAPPS模式预报误差,给出订正后的能见度预报方程并以两次实例对区域及太原雾天能见度预报表明该能见度预报模型有一定的适用性。     

渤海西岸降雪过程中偏东风在250 m塔层内的特征分析

利用天津铁塔观测资料、加密自动站和常规观测资料,针对4次渤海西岸典型降雪过程,分析了偏东风在降雪发生前后的演变特征。结果表明：4次降雪过程均属于回流降雪,其水汽来源与西南气流的水汽输送和近地面层的东风水汽输送有关;地面东风出现在降雪开始之前8 h以上,风速一般在2 m·s^-1左右,220 m高度可达12 m·s^-1左右。从造成东风的系统看,由南部北上的低压系统造成的东风或东南风湿度比较大,而由东北南下的冷高压造成的东风或东北风都比较干。出现最大降雪的时段,塔层的东风显著加大,而地面的风速变化不明显。     

喀什市沙尘天气与相关气候要素关系分析

根据喀什气象站1971²010年历史气候资料,分析了喀什市40年沙尘天气的发生规律以及沙尘天气与月降水量,月平均风速,月平均气温等气象因子之间的相关关系。结果表明,喀什市20世纪80年代沙尘天气发生日数最多,从19712010年历史气候资料,分析了喀什市40年沙尘天气的发生规律以及沙尘天气与月降水量,月平均风速,月平均气温等气象因子之间的相关关系。结果表明,喀什市20世纪80年代沙尘天气发生日数最多,从1971²005年沙尘天气发生日数呈波动下降趋势,1985年最高,共出现沙尘天气272d,但2006年以后沙尘天气发生次数有所增加;发生沙尘天气最多的季节是春季,其次是夏季,秋季较少,冬季最少。每年4月沙尘天气出现最多,1月沙尘天气出现最少;沙尘天气发生次数与月总降水量、月平均气温和月平均风速之间存在极显著线性关系,是沙尘天气发生的相关因子。     

廊坊市回流型强降雪天气及预报指标分析

统计了1990-2009年间降雪资料的基础上,运用历史天气图、micaps资料以及NCEP再分析资料,对回流型强降雪个例进行了详细分析,总结了华北回流型强降雪天气的普遍特征,通过对回流形势和廊坊及上游沿线测站高低空物理量特征的诊断分析,归纳出一些适合廊坊本地的预报指标,并通过初级模型的建立进一步提高当地强降雪预报的准确率。结果表明：回流降雪过程500 hPa高空形势可分为两类：两槽一脊型和多波动型;地面图上亚欧东部基本呈“北高南低”或“东北高西南低”的形势,高压中心的平均强度可达1045.5 hPa。廊坊地面风的上游即渤海西岸为显著的北到东风,当风速达到5 m·s^-1以上时要注意强降雪的发生。     

济南市霾气候特征分析及其与地面形势的关系

利用济南市1951～2006年地面气象观测资料,对济南市霾日数的变化规律进行了统计分析,并结合地面风速和气压场形势对霾与气象条件的关系进行了分析.结果发现:1980年代～1990年代霾日数最多,近几年有下降的趋势;秋冬季霾日数较多,夏季较少;霾发生的天气型主要有冷高压型、低压槽型等;污染物PM10的浓度与霾的发生有密切关系.     

郑州市霾天气的气候特征分析

利用1961-2007年地面观测资料,分析了郑州市霾天气时空分布及相应气象要素特征.结果表明:郑州市霾日数月、季变化表现为1月最多,8月最少;10月至翌年3月霾日数占全年的75%.年霾日数呈阶梯式上升趋势,60年代年平均霾日数6.6个,与本世纪初年平均霾日数的81.1个相差75个.霾天气发生时,多为正变压、负变温;相对湿度在20%-59%之间;风速＜3 m·s-1,风向在NE-ESE-S范围内概率较大.     

河北中南部连续12 d重霾污染天气过程特征及影响因素分析

2013年12月14—25日,河北中南部地区发生了一次长达12 d的重霾污染天气过程。本文通过对同期气象条件、流场、污染物特征进行分析,探讨了这次过程的成因。此次污染过程与霾密切相关,具有持续时间长、范围广及强度大的特点;在静稳的大尺度气象条件和近地面大气层结下,污染物沿近地面风场的弱辐合区迅速积累,是重覆污染天气形成的关键;此次重霾污染天气过程中有两次弱冷空气活动,两次冷空气影响层次有所不同但影响时间均较短,不能彻底改变静稳大气层结,对污染物的扩散能力有限,重霾污染天气得以长时间持续。     

天津市东丽区一次持续性雾霾天气过程的特征及影响要素分析

基于常规气象观测资料和PM_2.5浓度资料,分析了2019年1月10—14日天津市东丽区出现的一次持续性雾霾天气特征及其成因。结果表明：此次雾霾天气具有明显的阶段性特征,高空平直西风环流、中层暖脊和地面弱气压场为此次雾霾天气出现提供了有利的天气形势。轻雾和霾阶段,能见度变化更易受到相对湿度的影响;而雾阶段,能见度变化更易受到风速的影响。PM_2.5浓度与地面气象因子关系密切,与能见度、风速负相关,与相对湿度正相关。当其他气象条件稳定,且周边地区污染物浓度较高时,近地面风向转变,对本地区雾霾的出现起到关键性作用。     

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PM_2.5逐小时观测数据,分析了降水和风对PM_2.5浓度的影响,并对PM_2.5进行了源解析。结果表明：降水对PM_2.5有一定清除作用,降雨日PM_2.5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PM_2.5的清除率与降水强度、降水前PM_2.5初始浓度及降水时间均有关。当降水强度大于4 mm·h^-1时,清除率多在40%以上;当降水强度小于2 mm·h^-1、初始浓度低于75 μg·m^-3或降水强度小于1 mm·h^-1、初始浓度在75—100 μg·m^-3范围,且降水持续时间在5 h以内时容易出现PM_2.5浓度反弹现象。不同风向风速对泰安地区霾粒子清除也有明显差异,西南偏西风和东北偏东风更容易造成泰安地区霾污染,重污染期间风速超过5 m·s^-1偏南风和风速超过3 m·s^-1偏北风均对污染物具有有效清除作用。而区域风场相关矢结果表明重污染期间PM_2.5污染物主要从广西—湖南—江西一带、安徽南部及浙江北部在西南气流引导下传输至泰安地区,本地源贡献则较少。     

2015—2019年太行山南麓O3浓度特征及其与气象因子的关系

利用2015-2019年太行山南麓(即山西省晋城市)O₃浓度和中国太阳总辐射资料,分析了该地区O₃浓度的时空变化特征,及其与风、相对湿度、降水、雾霾、气温、太阳总辐射等气象因子的关系。结果表明：O₃浓度呈逐年增加趋势,夏季浓度明显高于冬季,月变化为单峰型,峰值出现在6月,谷值出现在1月,日变化白天高于夜间;O₃浓度的空间分布有明显的地域差异,呈现中部和南部高,东西部和北部低的特征,表现出与气候倾向率一致的特性。风速对O₃浓度影响明显,风速小于1.5 m·s^-1时,O₃浓度升高速度快,大于2.5 m·s^-1时,O₃浓度迅速减小;O₃浓度与相对湿度为负相关,峰值出现在相对湿度为30%-70%的区域;不同量级降水对O₃浓度的影响差异较大,中雨时O₃浓度较低,其他量级较高;无降水日O₃浓度明显大于有降水日。有雾霾时O₃浓度明显低于无雾霾天气;O₃浓度与气温具有明显正相关,与太阳总辐射也呈正相关,但是相关性低于O₃浓度与气温的相关性。     

四会市灰霾天气的变化特征及影响因子

首先利用四会市气象局观测站1959—2012年的地面气象观测资料,对四会地区灰霾天气历史情况进行总结,由于2000年以前灰霾判别标准不统一,阈值偏低造成2000年以前灰霾天数记录偏少,故选择2000—2012年13年的灰霾变化特征、变化规律,及其影响因素进行分析。结果表明：2000年后四会地区的灰霾日数总体呈上升趋势,尤其是近5年来更加明显;灰霾天气具有明显的季节差异,呈现为冬季〉秋季〉春季〉夏季的特征;绝大多数霾天能见度在5~10 km,为轻微灰霾天气,2007年开始小于5 km的轻度或中度灰霾日数也逐渐增加;连续灰霾天气过程增多,尤其是最近3年,灰霾天气中连续灰霾日已超过1/2,灰霾天气持续时间最长达13 d;灰霾天气受气象要素的影响较显著,较小的风速、较大的相对湿度均有利于霾天气的出现;灰霾一定程度上会减少可记录日照长度;近年来大气污染的日益严重,汽车尾气、工业废气、粉尘等大量排放使污染物浓度增大,也可能是灰霾天气频发的一个原因。     

2016—2019年唐山市臭氧污染及其与气象条件的关系

利用2016—2019年唐山市逐时O₃浓度和气象数据,分析了O₃污染特征及其与气象条件的关系。结果表明: 2016年唐山市O₃超标天数为53 d,2017—2019年O₃超标天数每年在70 d以上,污染程度偏重。O₃月平均浓度值呈双峰型分布,6月O₃平均浓度值最大,达112.26 μg·m^-3,9月次之。O₃浓度超标日分布在3—10月,夏季超标天数最多,其他依次为春季、秋季,具有明显的季节变化特征。O₃日均浓度为15:00最大,日变化呈单峰型分布。O₃浓度与温度、风速正相关,与相对湿度负相关。气温高是导致O₃浓度超标的重要因素,日最高温度超过25 ℃时要考虑O₃浓度出现超标现象。相对湿度在50%左右及60%—80%时,O₃浓度超标率均大于30%,在60%—70%时O₃-8h浓度平均值达到最大。夏秋季O₃浓度超标率高与地面小风、较低的混合层高度有关。当日均风速1＜V≤4 m·s^-1时,O₃浓度超标率较高。容易产生中度以上O₃污染的天气形势场为500 hPa高空受西北气流或高压脊影响,850 hPa有西南或偏南气流经过,地面大多处在高压后部、低压前部或低压辐合区内。     

1999—2018年锦州地区大雾气候特征及成因分析

应用常规气象观测资料、能见度仪观测资料,分析1999—2018年锦州地区大雾气候特征及成因。结果表明：锦州地区雾日年总频次多年平均为33次,存在12 a、6 a和3 a的变化周期。锦州地区典型大雾过程主要分为弱低压槽型、雨后弱高压型。大雾存在日变化。雾前T-T_d为4—14℃,风速为4 m·s^-1以下,偏南风占50%,偏北风占38%,静风占12%;雾发展阶段T-T_d为0—4℃,平均风速为2.2 m·s^-1,偏南风占58%,偏北风占42%;浓雾阶段T-T_d为0—2℃,平均风速为1.9 m·s^-1,偏南风占58%,偏北风占42%;雾减弱到消散阶段T-T_d逐渐升高,平均风速为3.3 m·s^-1,偏北风占58%。大雾期间,均出现逆温和湿层。     

江苏省雾霾天气特征分析

根据2007年1月—2013年12月江苏省国家基准气候站的逐日地面观测资料,分析了江苏省雾、霾日数的气候变化特征以及霾天气发生时的主要气象要素场特征。结果表明:(1)雾日数分布从江苏省东部向西部逐渐减少,霾分布由南向北逐渐递减。(2)年际变化上,雾日数呈现一定的波动,霾日数逐年增长。秋、冬两季雾日数较多;霾日数在夏季最少。雾、霾天气分别在08时和14时发生次数最多。(3)淮安中度霾居多,微风、高湿情况下霾发生概率最高,不同季节风向分布不同。(4)风速与能见度成正相关关系,春、夏季的相关性较差,秋、冬季相关性相对较好。能见度与相对湿度春、冬两季两者之间呈明显的线性负相关,而夏、秋季拟合曲线呈非线性负相关。     

2015—2017年唐山市PM2.5重污染生消气象条件分析

利用2015—2017年唐山市空气质量日空气质量指数、小时PM_2.5浓度和气象数据,分析了唐山市重污染特征及PM_2.5重污染生成、消散气象条件。结果表明：2015—2017年唐山市重污染天数为减少趋势,年平均重污染天数36 d。冬季发生重污染天数最多,秋季次之。重污染天气中首要污染物为PM_2.5、PM₁₀和O₃,PM_2.5为首要污染物占比87%,PM₁₀占比6%,O₃占比7%。小时PM_2.5浓度与相对湿度、总云量、24 h变温正相关,与风速、气温、风向、1 h降水负相关。冬季相关性最好,其次是秋季和春季。90%PM_2.5重污染相对湿度均为50%以上,冬季和秋季高达98%;风速大于4 m·s^-1时,有0.7%的PM_2.5达到重污染;降水对PM_2.5有一定清除作用。升温、湿度增加和负变压有助于污染天气形成,生成过程中平均风速为1.8 m·s^-1,主导风向为SW,其次是S、W。降温、湿度下降、正变压、降水有助于污染天气消散,消散过程中平均风速为3.1 m·s^-1,主导风向为E,其次是NE、N。各方位3 m·s^-1的风具有清除能力,偏北风具有较好清除能力,风速较其他方向风速小。