北京春季一次霾和沙尘混合污染天气过程分析

2015年3月26—31日北京地区发生一次霾和沙尘天气交替出现的混合型污染天气过程。利用常规气象观测数据、南郊观象台探空数据以及北京环境保护监测总站的空气质量数据,分析了典型个例的发生发展过程。结果发现:此过程可分为霾—沙尘—沙尘回流—霾4个发展阶段。第1阶段北京受弱辐合区控制,大气层结稳定,风速较小,以霾天气为主;第2阶段受蒙古气旋影响,沙尘天气南下影响北京;第3阶段沙尘从华北南部回流,再度影响北京;第4阶段沙尘天气逐渐减弱,北京地区再次出现霾。HYSPLIT后向轨迹模型的模拟结果表明,这是一次典型的沙尘回流所导致的混合污染型天气个例。     

北京地区沙尘天气的某些特征分析

利用近几年来气象卫星对沙尘天气的监测结果,分析了影响北京地区沙尘天气的一些特征,得到以下结果:(1)影响北京地区沙尘的源地可分为3类:第1类沙尘起源于蒙古国南部地区,第2类沙尘起源于我国内蒙古地区,第3类沙尘起源于北京本地.(2)影响北京地区的沙尘路径大致有3条:第1条路径,蒙古国南部-内蒙古浑善达克沙地-河北省西北部-北京地区;第2条路径,蒙古国南部-内蒙古朱日和一带-河北省西部-北京地区;第3条路径,山西高原-河北-北京地区.(3)沙尘在移动过程中,强度是不断变化的.(4)大气环流是制约沙尘天气的直接原因.     

北京地区一次强沙尘天气过程的气象因子及空气污染状况分析

对2002年3月18～22日北京出现的强沙尘天气过程的高低空天气形势和主要气象要素进行了分析，并对沙尘天气影响下北京地区的空气污染状况特别是颗粒物污染进行了分析。结果表明：这次强沙尘天气过程主要是受新疆地区东移的强冷空气和蒙古地区低压的共同影响所致，沙尘天气来临前后，许多气象要素(如风速、能见度、温度、湿度等)发生急剧变化；在沙尘影响下，北京地区的颗粒物浓度迅速上升，在短时间内达到重度污染，随着沙尘天气的结束，能见度转好，空气质量改善。     

影响北京的一例沙尘天气过程的起沙沉降及输送路径分析

本文选取2012年4月27-28日影响北京的一次沙尘天气过程进行分析,发现在本次过程中,沙源地区的沙尘暴主要发生在地面冷锋和500 hPa槽后,在近地层强烈的感热加热与中低层冷平流的共同作用下,形成了不稳定层结及深厚的混合层,最高可达600 hPa,是沙尘天气能够影响下游地区的重要条件。本文还通过分析等熵混合层厚度变化及其平流过程来追踪沙尘天气的输送路径和定位沉降地,发现本次过程有两种传输路径,一种是沿辽宁北部向东而后转向东北方向,主要沿等熵混合层平流向下游移动,之后随着等熵混合层的接地沉降到近地层,该路径影响高度较高;另一种是沿辽宁南部向东南方向移动,混合层平流较清楚,但沉降时与东北路径明显不同,在辽东半岛东部地面辐散气流及下沉运动的作用下发生沉降,并随冷锋后冷高压南侧的东风回流向西输送影响北京地区。另外,由于混合层之上的稳定层明显下压,使沙尘输送高度偏低。运用HYSPLIT模式模拟的前、后向轨迹证实了上述两种输送路径,表明北京的扬沙天气是由东风回流造成的。     

北京沙尘天气的变化特征及其沙尘源地分析

通过对北京市沙尘天气的变化特征、出现沙尘天气的天气形势、移动路径、关键区域和地表特征的分析,以及与降水量的相关分析,研究了北京市沙尘天气的变化趋势及其沙尘源地的基本特征。结果表明,近56年来,北京市浮尘、扬沙和沙尘暴等天气现象均呈现出不规则的波动减少的变化态势;进入北京的冷空气和沙尘主要有偏西、西北和偏北三条移动路径;蒙古气旋加冷锋是北京产生沙尘天气的最主要天气系统;影响北京的沙尘质点主要来源于我国内蒙古以及中蒙边境地区;从地表特征来看,北京市周边地区存在着大片的沙尘来源地。沙尘天气与降水量的相关分析表明,沙尘源区的春季降水对当年北京市三种沙尘天气的影响突出,而本地的降水更多的是仅仅影响当年的沙尘暴天气。要缓解北京市的沙尘天气灾害,除了在北京市及其周边地区植树造林、建立生态屏障外,还要加强对沙尘源地的监测与管理,坚持以草定畜、适度放牧,严防植被破坏,同时要及时预报沙尘天气的影响范围和持续时间,把危害降到最低程度。     

中国北方沙尘天气气象场的数值模拟

利用PSU/NCAR的非静力中尺度气象预报模式MM5对北方地区气象场进行模拟,通过对2001年3月21日发生并影响北京地区的沙尘过程的数值实验表明,该模式能够较好地模拟和预测北方沙尘天气的时空演变特征。低值系统以及其低层辐合、高层辐散的垂直结构,可以产生很强的上升气流,形成地面起沙和沙尘上扬,而强风是沙尘输送的动力条件。利用轨迹模式对空气质点轨迹进行了模拟研究,可以较好地反映沙尘的发生源区和输送路径,与卫星监测和天气系统分析是一致的。并编写软件用于演示气象场的动态效果。     

2006年北京一次持续浮尘天气过程的分析

使用NCEP/NCAR再分析资料对2006年4月7~11日北京浮尘天气过程的持续性进行分析,指出此次浮尘天气过程主要受500 hPa西西伯利亚冷涡、鄂霍次克海暖高压以及青藏高原高压脊影响;700 hPa有干冷空气不断向北京地区输送,冷平流和斜压性都很强,大风和沙尘暴发生在强冷平流区域;由于华北南部地区近地面至中低层存在弱的不稳定层结,容易产生弱的上升运动。在近地面低压前部偏东风的作用下将沙尘粒子向北京地区输送,北京地区上空大气在中低层基本处于中性或不稳定层结状态,沙尘粒子不易在北京上空沉降,造成较长时间的浮尘天气。     

中国区域降雪量和降雪频率对沙尘天气的影响作用分析

1970—2000年间气象台站降雪量和沙尘天气统计结果显示,在中国冬春季主要积雪覆盖区域,沙尘天气发生频次相对较低,各类沙尘天气基本发生在积雪覆盖率低、年降雪量少的区域。时间序列分析结果进一步显示,年降雪量和沙尘天气之间存在显著的负相关,降雪量的增多对沙尘天气的年发生次数具有明显的抑制作用。同时,年降雪频率也是影响沙尘天气爆发频次的重要因素之一。对于中国西北干旱少雪的地区,尤其体现在新疆北部地区,年降雪频率的增加能够显著地减少各类沙尘天气的发生次数。     

近年来强沙尘暴天气气候特征的分析研究

2000～2002年春季(3～5月)中国北方有12次强沙尘暴天气过程发生,其中11次与蒙古气旋有关.作者从干旱气候背景、环流状况、沙尘源、沙尘路径及天气系统等方面进行了分析,并集中对引发强沙尘暴的蒙古气旋进行了诊断分析.结果表明:在这3年中,春季我国北方强沙尘暴天气主要与蒙古气旋的发展移动有关,气旋冷锋后的大风是强沙尘暴天气发生的主要动力因子;蒙古国南部、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙地是强沙尘暴过程的主要沙尘源地;影响我国的强沙尘暴的沙尘路径至少可分为3种类型,即偏西路径、西北路径和南疆盆地型,以西北路径居多;我国北方春季的连续干旱、气温偏高及冷空气活跃是强沙尘暴天气形成的重要气候背景.     

沙尘暴影响下北京沙尘气溶胶的垂直分布及溯源分析

采用云-大气气溶胶激光雷达红外探索卫星观测系统(Cloud-Aerosol Lidarand Infrared Pathfinder Satellite Observations,CALIPSO)资料,得出了2013年3月8-11日的一次途经新疆、甘肃、内蒙古等地的沙尘暴,对造成北京的沙尘天气影响下的沙尘气溶胶的空间垂直分布图。在此基础上研究了衰减后向散射系数、退偏振比、色比等光学特性参数。结果表明:在此次沙尘暴影响下造成的北京地区沙尘天气过程中,气溶胶的退偏振比在0.1~0.4之间,色比大于0.3。3月10-11日北京地区的沙尘气溶胶分布高度从3km以下被抬升至约4km。再利用欧拉-拉格朗日混合单粒子轨道模型(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model)和NAAPS全球气溶胶模式,模拟分析了这次沙尘的来源和传输过程,表明此次沙尘起源于南疆盆地和内蒙古中西部,影响甘肃大部、内蒙古中西部、宁夏、山西北部和河北西北部、北京等地区。并用双波长迭代反演法初步反演了3月10、11日北京地区处于沙尘天气情况下的气溶胶光学厚度,分别为0.334和0.621。     

加强内蒙古沙尘暴气象服务业务研究的必要性

文章结合内蒙古沙尘暴气象服务业务的现状与问题,探讨加强沙尘暴气象服务业务研究的必要性及对策建议。     

影响北京地区的沙尘暴

利用1971－1996年的地面气象月报和地面天气图资料，借助地理信息系统，逐次分析了影响北京地区沙尘暴天气过程的演变规律，确定了影响北京地区沙尘暴天气过程的移动路径和源地。结果表明：北京地区沙尘暴主要发生在春季和初夏，以4月为最多。根据沙尘暴的起源，可将影响北京的沙尘暴天气过程分为外源型和内源型两类。沙尘暴的移动路径主要包括北路和西路两条。外源型沙尘暴的入侵地点集中在：1）内蒙古乌兰察布盟和锡林郭勒盟西部的二连浩特市、阿巴嘎旗；2）哈密市以东至内蒙古阿拉善盟的中蒙边境。内源型沙尘暴的起源地主要集中在腾格里沙漠及其周边地区。     

影响北京地区的沙尘暴

利用1971-1996年的地面气象月报和地面天气图资料,借助地理信息系统,逐次分析了影响北京地区沙尘暴天气过程的演变规律,确定了影响北京地区沙尘暴天气过程的移动路径和源地。结果表明:北京地区沙尘暴主要发生在春季和初夏,以4月为最多。根据沙尘暴的起源,可将影响北京的沙尘暴天气过程分为外源型和内源型两类。沙尘暴的移动路径主要包括北路和西路两条。外源型沙尘暴的入侵地点集中在:1)内蒙古乌兰察布盟和锡林郭勒盟西部的二连浩特市、阿巴嘎旗;2)哈密市以东至内蒙古阿拉善盟的中蒙边境。内源型沙尘暴的起源地主要集中在腾格里沙漠及其周边地区。     

北京两次重污染沙尘天气成因及动力传输特征的对比研究

应用气象、空气质量和ERA-Interim再分析资料,结合HYSPLIT后向轨迹模型和地理信息,对比分析了2018年北京两次重污染沙尘天气的成因、传输特征及影响要素等。结果表明:两次过程的沙尘源地均为蒙古国,但3月28日沙尘天气由蒙古气旋引发,传输出现折向,以东北和偏东两条路径输送入京,5月28日沙尘受低涡和发展的低压冷锋影响,为典型的西北传输路径;高空的引导气流与低层冷空气的强度以及地形是导致沙尘传输出现显著差异的主要影响因素;高空为偏西气流,低层冷平流较弱,受到山脉的阻挡,沙尘气团东移至地势较低的区域后,在气压梯度力的驱动下传输方向发生转折,以偏东路径绕流进入北京;高空的偏北气流和低层冷平流较强,沙尘气团可直接翻越山脉从西北路径入京,沙尘粒子的运移高度相对较高。     

利用气象卫星遥感监测沙尘暴

介绍了沙尘暴的定义及其危害,简述了内蒙古沙尘暴天气的发生情况,并对利用极轨气象卫星遥感技术监测沙尘暴的原理以及方法进行了探讨和论述。同时,对沙尘暴的遥感监测方法进行了进一步的探讨,提出了遥感监测沙尘暴的思路。     

内蒙古高温酷暑天气的气候学特征和环流类型

利用1971—2008年内蒙古117个观测站日最高气温资料,结合同期的NCEP再分析资料,分析了内蒙古高温酷暑天气的气候学特征。结果表明：内蒙古高温酷暑天气地域差异大,高温中心在阿拉善盟沙漠地区的拐子湖,年平均35℃高温日数达32天,也是全国的高温区之一;内蒙古的高温天气年日数有增长趋势,高温酷暑的影响在增强;内蒙古高温酷暑集中出现在盛夏季节6—8月,7月发生最多,占一半以上;最高气温出现在每日的14—17时,气温日较差大,多为干热天气。通过对内蒙古较大范围的64次高温天气过程分析总结,将内蒙古高温酷暑天气分为蒙古暖脊型、贝加尔湖高压坝型、副高西进型、乌拉尔山高脊型4个类型。大陆暖高压脊的强烈发展和维持与内蒙古高温酷暑天气密切相关。     

甘肃夏季特强沙尘暴分析

夏季沙尘暴的气候特征表明,夏季是甘肃省沙尘暴的次多发季节,主要集中在民勤、鼎新、金塔。通过对一次罕见的甘肃省夏季强沙尘暴天气分析发现:高空小槽、切变线、热低压是引发夏季沙尘暴的主要天气系统,而春季沙尘暴一般是大尺度天气系统造成的;夏季沙尘暴发生前期高空急流反映并不明显,急流风速的突然加大和沙尘暴几乎同时发生,这是夏季沙尘暴预报的难点之一;沙尘暴发生前8~12 h的螺旋度场对沙尘暴预报有较好的指示意义,正值越大,沙尘暴越强,但当沙尘暴与强降水同时发生时,沙尘暴区螺旋度值明显小于强降水中心螺旋度值。     

北京春季一次持续浮尘和污染天气过程分析

2001年4月底5月初北京地区出现了一次以浮尘天气为主，夹杂轻雾、雷阵雨、烟幕等复杂天气过程的持续重污染事件，给北京地区的生产和生活带来了较大的影响。文章主要从天气形势上分析了北京浮尘天气形成的原因和持续空气污染的气象条件。结果表明，此次过程是由于高空冷涡发展东移，蒙古气旋发展和地面冷锋移动经过蒙古国南部和华北北部等干燥、疏松的地表形成扬沙、沙尘暴，大量的细小沙尘粒子随高空偏西气流携带而至北京，形成浮尘天气。本地低空处于弱辐合区，层结稳定，风速小、逆温频繁，这些均不利于沙尘粒子和本地污染物的扩散，导致连续可吸入颗粒物重污染的形成。