一次热带气旋外围下沉气流造成的珠三角地区连续灰霾天气过程分析

通过研究广州番禺大气成分站的气溶胶颗粒物质量浓度(PM10和PM2.5)、黑碳浓度、臭氧浓度等大气成分要素,常规地面气象要素以及气流后向轨迹、垂直速度、位温和边界层高度等资料,结合热带气旋路径和天气形势对热带气旋外围下沉气流造成的一次珠三角地区连续灰霾天气过程的形成原因和变化特征进行了分析.由于热带气旋移动缓慢,其外围下沉气流使珠三角地区形成了层结稳定、静小风和晴朗少云的天气条件,导致珠三角地区出现连续的灰霾天气.在这次灰霾过程中,气溶胶粒子来源以本地源为主,并且以细粒子为主,PM2.5占PM10的比例接近70％,黑碳浓度占PM10的6.0％左右;在凌晨,由于边界层高度降至最低,垂直扩散条件差,同时相对湿度也达到峰值,气溶胶吸湿增长明显,易出现能见度低值.     

淳安县PM_(2.5)和PM_(10)浓度变化特征分析

通过对淳安2013年全年的大气颗粒物PM2.5和PM10资料统计分析,得出该地区PM2.5和PM10质量浓度的季节变化、日变化特征以及气象因子对其的影响。结果表明:2013年淳安PM2.5年平均浓度为国家标准的1.2倍,PM10年平均浓度优于国家标准;PM2.5和PM10均具有明显的季节变化特征,表现为冬季秋季春季夏季;并且均呈现双峰型的日变化特征,二者出现峰值的时间基本一致,PM2.5和PM10峰值出现在18:00,次峰值出现在08:00,谷值均出现在14:00,主要与边界层变化和人为活动有关;PM2.5和PM10变化存在明显的线性关系。降水对颗粒物浓度影响较大,能有效降低颗粒物质量浓度。     

乌鲁木齐市PM10,PM2.5和PM1.0浓度及分布变化特征研究

利用GRIMM180气溶胶粒谱分析仪采集乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0数据,研究表明:乌鲁木齐市气溶胶颗粒物质量浓度在进入采暖季后急剧增加,冬季颗粒物中细粒子含量最高,PM2.5/PM10可达77.6%,PM2.5/PM10,PM1.0/PM10,PM1.0/PM2.5三比值体现了颗粒物的分布特征,四季污染程度越高,细粒子含量越高。四季无降水日PM10、PM2.5、PM1.0的质量浓度和分布的日变化基本呈三峰三谷型,出现早—午—晚峰值,上午—下午—午夜后谷值,各季节峰谷值具体出现时间略有差别,由于冬季逆温层顶盖等因素的影响,冬季质量浓度和分布的日变化在此基础上多了两次波动。降水的发生对冬、春季质量浓度的影响大于夏、秋季,对不同粒径段粒子的分布影响有一定差别。     

秸秆焚烧导致湖北中东部一次严重霾天气过程的分析

利用地面气象要素、火点信息及污染物资料,研究了2014年6月12~13日湖北省中东部地区一次重度霾天气的成因及污染特征。结果表明:导致此次霾天气的主要原因是安徽省北部大面积秸秆焚烧所形成污染气团受偏东北气流输送的影响,12日在湖北中东部形成了两条"带状"的能见度低值区,最低能见度仅为2.1 km。秸秆焚烧污染物输送气流由北向南影响湖北,主要作用于孝感—武汉—咸宁一带,3个地区细颗粒物(PM2.5)峰值浓度均超过了600μg/m3,且武汉和孝感的PM2.5与PM10质量浓度比值在12日增加到0.76和0.77,并出现了0.96和0.93的最大值,随着污染气团的传输,其中PM2.5所占比例会出现明显下降。SO2质量浓度的变化特征不显著,NO2质量浓度在污染物质量浓度达到峰值前1~3 h达到峰值,而CO是秸秆焚烧产生的主要污染气体,其质量浓度变化与PM2.5和PM10呈正相关关系,相关系数分别为0.66和0.67。风矢量和分析表明:6月12日湖北省中东部存在明显的东北来向气流输送,污染物的输送是该时段霾天气发生的主要影响因子,而6月13日湖北省东北边界处的输送气流已经明显减弱消失,东南部风矢量和异常偏小导致的污染物堆积是该地区污染持续的主要原因。     

2012年苏州地区PM2.5和PM10的时空变化特征分析

为了探明苏州地区大气污染物的时空分布特征,收集2012年苏州、昆山和太仓三个大气环境监测站的PM2.5、PM10等大气污染物观测资料及三站全自动气象观测数据,分析三站的PM2.5和PM10的时空分布特征;探讨气象条件对PM2.5和PM10的影响。结果表明:（1） 苏州市区PM2.5和PM10的年平均值分别是42.5和85.5 μg/m3,周边地区的年平均值是62.0和111.5 μg/m3;一年中苏州地区PM2.5和PM10的最大值出现在春季,最小值出现在夏季。（2） 一天中,苏州地区PM2.5和PM10的最大值出现在上午的8—9点。（3） 降水、气温、风速、气压等气象条件对PM2.5和PM10高浓度污染变化有重要影响。降水对PM2.5和PM10具有明显的清除作用,风则有较好的稀释扩散效应;PM2.5和PM10的浓度随气温的上升而升高;在高压状态下,PM2.5和PM10的浓度上升。（4） 苏州站PM2.5/PM10的变化范围和平均值都低于昆山站和太仓站,且PM2.5/PM10日变化存在明显的季节差异。      

广州城区和城郊大气颗粒物污染现状及来源分析

为更好地表征当前广州城区和城郊大气颗粒物污染现状与差异及其与气象要素的关系,对2017年城郊站黄埔和城区站番禺的大气颗粒物(PM2.5和PM10)和气象观测数据进行了分析。结果表明:全年来看,城区和城郊PM2.5和PM10具有相似的质量浓度频率、月际变化和日变化;城区站的平均PM2.5质量浓度为39.3μg/m3,高于城郊站(35.3μg/m3);城区站PM10质量浓度为58.5μg/m3,低于城郊站(62.9μg/m3);ρ(PM2.5)/ρ(PM10)显示,相比城郊,城区的2次污染更严重,细粒子占比更高。风玫瑰图分析发现,静风或小风状态下,城区番禺的颗粒物污染程度要高于城区黄埔,本地排放对城区站的颗粒物污染,特别是细颗粒物污染的影响更为显著;城郊站颗粒物污染的形成也同时受本地排放和外源输送影响,主要的输送来源于西北上风向肇庆、佛山一带的污染排放,其对PM2.5的影响更为显著。     

2013-2016年惠州市大气颗粒物质量浓度变化特征和典型污染过程分析

利用2013-2016年惠州市5个环保国控站的PM质量浓度和国家基本气象观测站的气象要素观测数据及NCEP/NCAR日平均再分析资料,统计分析了惠州市大气颗粒物质量浓度变化特征及其与气象条件的关系。结果表明：2013-2016年惠州市大气颗粒物质量浓度、污染日数和超标日数均呈明显下降趋势,2016年PM10年平均质量浓度已接近年平均质量浓度限值一级标准,PM2.5年平均质量浓度达到年平均质量浓度限值二级标准。大气颗粒物质量浓度冬季的最高、秋季的次之,非汛期的（10月次年3月）显著高于汛期的（4-9月）。PM2.5污染日均出现在非汛期,尤其是冬季的1和12月,大多出现在晴朗干燥的东北风天气下。分析惠州市20132016年间两次长时间大气颗粒物污染过程发现,这两次大气颗粒物污染过程出现在冷空气减弱、冷高压东移出海后或下一波冷空气来临前,但随着南下冷空气的到来,北风加大或带来明显降水,空气质量明显好转。     

2006年春季沙尘天气下背景地区大气气溶胶光学特性的观测研究

利用2006年3～5月北京上甸子本底站气溶胶细粒子(PM2.5)质量浓度、吸收和散射系数的连续观测资料,对2006年春季上甸子本底站清洁、污染输送及典型沙尘天气下气溶胶的消光特性进行了分析.结果显示:①本底站在春季清洁情况下PM2.5质量浓度、吸收和散射系数的日均值水平分别为:10 μg/m3、7 Mm-1和20Mm-1左右,单散射反照率分布在0.71～0.78之间;此次观测到的污染输送过程中PM2.5质量浓度、吸收和散射系数平均值分别为:145 μg/m3、44.5 Mm-1、374.3 Mm-1,单散射反照率分布在0.84～0.94之间;沙尘影响期间,PM2.5质量浓度、吸收和散射系数以及单散射反照率的测量结果分布在248.2～424.1 μg/m3、10.8～44.7Mm-1、225.4～392.5 Mm-1和0.89～0.96之间.②观测得出,沙尘影响集中的时段细粒子质量浓度、气溶胶散射系数和气溶胶吸收系数都成倍地上升,其中质量浓度和散射系数上升的幅度要高于吸收系数.③3种天气条件的对比结果显示.受沙尘天气影响PM2.5质量浓度明显上升,且逐时波动幅度大;吸收系数远高于清洁天气下的观测结果,但比污染输送过程的测量结果偏低;散射系数同样高于清洁天气下的观测结果,与污染输送情况下的测量结果接近.沙尘天气导致颗粒物浓度明显上升,其对气溶胶粒子散射作用的贡献要大于吸收作用.     

气象-气溶胶资料联合同化对秋季PM2.5浓度模拟的影响研究

相比冬季大范围静稳条件下的污染堆积过程,秋季气象条件更加复杂和局地化,气象条件模拟不确定性给秋季气溶胶模拟带来了更大难度,且目前研究较少考虑气象-气溶胶因素在线模拟和联合同化。使用WRF/Chem模式和格点统计差值（GSI）三维变分同化系统,2015年10月进行了为期1个月的气象-气溶胶资料联合同化及模拟试验,并基于此讨论了气象-气溶胶资料联合同化对秋季PM_2.5浓度模拟的影响。结果表明,WRF/Chem模式可以模拟出秋季污染天气过程,但对华北平原和中东部地区存在高估、西北部存在低估现象;同化地面PM_2.5浓度观测资料可以改进对PM_2.5浓度的模拟,上述两个地区的偏差均得到订正,6 h预报偏差均降低至6 μg/m3以内;重点针对华北地区的分析表明,秋季PM_2.5污染过程与特殊气象条件（湿度升高、风场辐合、区域输送）密切相关,因此在地面PM_2.5观测资料同化基础上增加常规气象资料同化,能进一步提高对华北平原气象-污染过程的表达,PM_2.5浓度预报相关系数从0.86提高至0.89。气象-气溶胶联合资料同化能更加准确地模拟秋季气溶胶污染过程,为更好地开展污染成因和在气象预报框架下开展气象-气溶胶相互影响研究提供了基础。      

2015年成都市空气质量指数特征及其与大气水汽的关系

为了分析空气质量状况及其与大气水汽的关系,基于四川盆地西部的成都市近年来污染天气频发的现状,利用2015年成都市环境监测中心提供的环境空气质量指数资料和温江国家基准气候站提供的大气水汽探空资料,首先分析了成都空气质量变化特征,进一步结合成都L波段探空水汽数据,初步研究了成都空气质量与大气水汽的关系。结果表明：2015年成都单日空气质量指数（AQI）最高值为309,达到严重污染级别;AQI年分布特征是冬季最高,夏季最低;首要污染物最多的是PM2.5。春、夏季,大气可降水量（PWV）与臭氧质量浓度在5—8月呈显著负相关;秋、冬季,PWV与PM2.5及PM10质量浓度在1月、10—11月呈显著正相关,其中水汽对PM2.5浓度影响较大的时段出现在1月和10月。     

降水过程中气象条件对郑州市区气溶胶浓度的影响

利用郑州大气成分站的气溶胶浓度资料和气象资料,对郑州市区PM10、PM2.5、PM1浓度的日变化和月变化特征进行了分析,并对气温、降水、风速、气压等气象要素在降水过程中与气溶胶浓度的关系进行相关分析,结果表明,气溶胶浓度与气压呈正相关,与气温、降水量、风速等气象要素呈明显负相关,且随季节变化有所差异。     

降水过程中气象条件对郑州市区气溶胶浓度的影响

利用郑州大气成分站的气溶胶浓度资料和气象资料,对郑州市区PM10、PM2.5、PM1浓度的日变化和月变化特征进行了分析,并对气温、降水、风速、气压等气象要素在降水过程中与气溶胶浓度的关系进行相关分析,结果表明,气溶胶浓度与气压呈正相关,与气温、降水量、风速等气象要素呈明显负相关,且随季节变化有所差异。     

强降水天气对南宁市气溶胶主要组分的影响程度

分别对比分析了晴天无云和台风影响出现强降水条件下南宁市气溶胶的变化特征。结果表明:大的降水和大的风速对南宁市气溶胶有较大的清除作用,风速的作用要大于降水的作用;在一定的风速条件下,降水对气溶胶的冲刷作用有限,当降水量达到一定程度之后,降水对气溶胶主要组分的清除作用不再明显;降水和风速对PM10的影响比SO2的明显;晴天条件下,PM10浓度占主要优势,强降水条件下SO2浓度占优势;强降水天气未能屏蔽交通活动对南宁市气溶胶的影响。     

山西省PM_(10)气溶胶污染特征分析

文章针对大同市2006—2009年、榆社县2006—2008年PM10质量浓度数据,使用趋势分析、后向轨迹模拟不同高度的PM10的传输路径,可以看出:PM10浓度的日变化特征为"两高三低";PM10浓度日际变化不明显,只在典型日PM10浓度值明显增大;PM10浓度月变化特征为1、5、12月浓度高,春季5月份由于为沙尘期浓度高。PM10浓度季节变化规律与采暖期和非采暖期变化相符合,即采暖期的冬春季浓度高、非采暖期的夏秋季浓度低;从2006—2009年间,两站PM10质量浓度基本呈逐年下降趋势。不同气象要素与PM10浓度的相关性,按相关系数绝对值从大到小排列依次为:露点温度、气温、降水量、相对湿度。其中露点温度和PM10浓度呈显著负相关性,气温与PM10浓度呈较弱负相关性。     

北京2004年一次强沙尘暴过程的辐射特征研究

利用2004年3月27～29 日北京沙尘暴期间观测的辐射、气象以及气溶胶质量浓度的资料,分析了该过程的地面辐射、气象要素以及气溶胶与辐射相互作用的变化特征.结果表明,沙尘暴期间紫外辐射的衰减与可见光辐射强度衰减规律不一致.紫外衰减主要受到细粒子浓度影响,同时紫外辐射占总辐射的比重与气溶胶中细粒子含量成负相关;而可见光辐射强度衰减与总辐射衰减同步.辐射变化和气溶胶质量浓度观测结果均表明,此次沙尘暴过程分为3个阶段,即,细粒子累积期、外地沙尘输入期和清除期.在沙尘暴期间地面一直维持一个低压、干冷的状态;当过程结束后,气压急剧增高,并在一段时间内处于高压控制之下.     

广州地区旱季一次典型灰霾过程的特征及成因分析

通过研究2009年11月广州市气溶胶颗粒物质量浓度(PM10、PM2.5、PM1)、黑碳浓度、散射系数(Scatter)等大气成分要素,以及微波辐射计、激光雷达及风廓线雷达所探测的风、温、湿等边界层结构,统计分析广州旱季一次典型灰霾过程(2009年11月23—29日)中气溶胶颗粒物及其光学特性的时空变化特征,并配合天气形势背景、边界层结构对其形成原因进行详细分析。在典型灰霾过程中,黑碳浓度高达58.7μg/m3,散射系数高达1 902.7 Mm-1,PM10浓度高达423.5μg/m3,PM2.5浓度高达355.7μg/m3,PM1浓度高达286.5μg/m3。通过对同期的气象条件分析表明在广州地区旱季,区域性污染过程,特别是灰霾天气的形成具有以下三种气象条件:大气边界层高度较低;高压变性出海的天气形势与之密切相关;在偏东和偏南气流带来的高湿度环境下,气溶胶吸湿增长效应显著,导致出现严重灰霾天气。     

天津夏季大气消光性质的研究

利用2010年夏季天津城市边界层观测站颗粒物、黑碳气溶胶、氮氧化物(NOX)浓度、地面能见度和气象梯度观测资料,分析了天津夏季大气消光特性及低能见度事件产生的原因。结果表明,天津夏季主要污染物为PM10和PM2.5,大气气溶胶消光系数为529.06M.m-1,其中,吸收系数为50.17M.m-1,散射系数为478.89M.m-1,气体吸收系数为7.74M.m-1,气溶胶单次散射反射率为0.87。天津夏季边界层大气状态有近一半的时间为中性或偏稳定层结,当出现中性或偏稳定层结大气时则有接近一半的情况出现低能见度事件(能见度<5km),影响人们的日常生活。     

Impacts of the meteorological condition versus emissions reduction on the PM2 5 concentration over Beijing-Tianjin-Hebei during the COVID-19 lockdown

本研究从气象条件和减排两方面探讨了COVID-19封锁期间严重雾霾发生的原因[研究目的],并定量的分析了气象条件和减排对PM2.5浓度的相对影响[创新点].使用WRF-Chem在2019年2月3日-16日和2020年2月3日-16日进行了三个数值模拟试验,分别为2019年气象场与MEIC-2019(2019年中国多分辨率月度排放清单),2020年气象场与MEIC-2019,2020年气象场与MEIC-2020[研究方法].结果表明COVID-19封锁期间严重雾霾的原因是不利气象条件增加的PM2.5浓度大于减排减少的PM2.5浓度[重要结论].     

Comparison of Two Air Pollution Episodes over Northeast China in Winter 2016/17 Using Ground-Based Lidar

This study analyzes and compares aerosol properties and meteorological conditions during two air pollution episodes in 19–22 (E1) and 25–26 (E2) December 2016 in Northeast China. The visibility, particulate matter (PM) mass concentration, and surface meteorological observations were examined, together with the planetary boundary layer (PBL) properties and vertical profiles of aerosol extinction coefficient and volume depolarization ratio that were measured by a ground-based lidar in Shenyang of Liaoning Province, China during December 2016–January 2017. Results suggest that the low PBL height led to poor pollution dilution in E1, while the high PBL accompanied by low visibility in E2 might have been due to cross-regional and vertical air transmission. The PM mass concentration decreased as the PBL height increased in E1 while these two variables were positively correlated in E2. The enhanced winds in E2 diffused the pollutants and contributed largely to the aerosol transport. Strong temperature inversion in E1 resulted in increased PM_2.5 and PM₁₀ concentrations, and the winds in E2 favoured the southwesterly transport of aerosols from the North China Plain into the region surrounding Shenyang. The large extinction coefficient was partially attributed to the local pollution under the low PBL with high ground-surface PM mass concentrations in E1, whereas the cross-regional transport of aerosols within a high PBL and the low PM mass concentration near the ground in E2 were associated with severe aerosol extinction at high altitudes. These results may facilitate better understanding of the vertical distribution of aerosol properties during winter pollution events in Northeast China.     

北京春季沙尘和霾期间气溶胶的对比模拟研究

利用气象模式WRF驱动区域空气质量模式RAQMS,模拟研究了2014年北京地区春季颗粒物及气溶胶化学组分的时空变化,对比分析了沙尘期（3月17日、29日）和霾期（3月25～27日）的天气形势、气象要素和气溶胶化学组分特征,比较了沙尘和人为气溶胶表面非均相化学反应对大气化学成分的影响及相对贡献。结果显示,模式对于气象要素、PM2.5、PM10及其化学组分具有较好的模拟能力,考虑了气溶胶表面非均相化学反应后明显提高了模式对PM2.5及气溶胶化学组分模拟的准确性。沙尘期间,沙尘对PM10质量浓度贡献占主导地位（50.7%）,对PM2.5的贡献与有机气溶胶（OM）和人为排放的一次颗粒物（PPM）相当;霾期间,硝酸盐NO₃?（25.6%）和OM（23.6%）对PM2.5的贡献最大,在PM10中NO₃?、PPM和OM的贡献相当。沙尘期,粗粒子明显增加,在PM10中所占比例与细粒子相当,为45.5%;霾期,细粒子占主导地位,占PM10质量浓度的85.6%。非均相化学反应使沙尘期间硫酸盐（SO₄2–）和NO₃–浓度分别增加16.9%和83.8%,使霾期间的SO₄2?和NO₃–浓度分别增加14.5%和45.0%。2014年3月,非均相化学反应使北京月均SO₂、NO₂、O₃、SO₄2?、NH₄+和NO₃?的浓度分别变化了?2.5%、?5.7%、?3.4%、11.7%、18.6%和58.5%,本文结果表明非均相化学反应对二次无机气溶胶的生成有重要贡献。