利用风廓线雷达资料对广州地区边界层日变化特征的分析研究

利用2010年11—12月亚运会期间设在广州五山站的车载式边界层风廓线雷达资料,对广州地区晴天条件下的边界层日变化特征进行分析。结论表明:（1） 折射率结构常数具有明显的日变化特征。夜间,受大气层结的抑制作用,湍流强度较弱,折射率结构常数的观测值约为10-17～10-18 m-2/3;白天,湍流在热力作用和动力作用的共同影响下,从底层大气向自由大气发展,观测值比夜间可增大两个量级,且在边界层顶部有较大阶跃。（2） 利用风廓线雷达谱宽资料可算出湍流耗散率,作为一种新的风廓线雷达二次产品,该参数对湍流的描述更为准确和细致。在晴天条件下,广州地区边界层顶从08时开始迅速上升,11时前后达到1 300 m左右,在日落前基本维持这个高度不变。      

南海夏季风背景下的广州气溶胶光学特性变化特征

利用广州番禺大气成分站观测的气溶胶资料和美国国家环境预报中心(NCEP)/美国国家大气研究中心(NCAR)再分析资料,通过合成分析和物理诊断分析研究大尺度南海夏季风活动背景下,广州气溶胶光学特性变化特征及其可能的原因。得到主要结果:南海夏季风活跃期间,广州气溶胶的消光特性经历了一个先增长后减弱的过程。资料分析表明,行星边界层层结变化和环境风场对广州气溶胶光学特性的变化有明显的影响,而南海夏季风活跃期间区域的非绝热加热和季风对流活动激发的气旋性环流异常则是行星边界层层结变化和环境风场变化的主要因素。      

微量振荡天平法与激光散射单粒子法在气溶胶观测中的对比试验研究

观测气溶胶质量浓度的仪器基于多种不同的测量原理,为比对不同仪器观测结果的差异,使用两种仪器TEOM-1405s(微量振荡天平原理)和GRIMM180(激光散射单粒子原理),于2011年11月9日—2013年6月30日在广州番禺大气成分观测站开展PM10/PM2.5/PM1的同步比对观测试验。将观测结果配合同期气象要素进行分析,结果表明:GRIMM180的运行稳定性明显好于TEOM1405s,TEOM1405s的错误多由干燥器、夹管阀相关故障引起,出错百分比分别在33%和15%以上,其测值小于GRIMM180的数据占总观测量的53.5%。两种仪器观测气溶胶质量浓度存在一定差异,但两者随时间变化的趋势一致,测量的PM10/PM2.5/PM1的相关系数均高于0.60,两种仪器观测的PM1和PM2.5的统计拟合斜率接近于1,分别为0.99和1.04,而PM10为1.31。TEOM1405s统计的平均值、均方差和极大值等均偏大于GRIMM180,特别是PM10的结果明显偏高;而极小值均小于GRIMM180。综合认为PM2.5的一致性相对较好,但在高相对湿度情况下,两仪器观测的PM2.5差异(PMT-G)绝对值较大,主要集中在风速0~2 m/s的静小风期间。结合气象因子分析,推测两种仪器测值的差异成因,一方面可能与TEOM1405s考虑了半挥发性物质的补偿相关,另一方面可能与GRIMM180的除湿模块效果不佳以及气溶胶密度假设与实际差异较大,在高湿度、静小风等气象条件下两种仪器的响应与性能相关。      

珠江三角洲城市地区MODIS气溶胶光学厚度产品的检验分析

根据2004年1—11月地面太阳光度计的气溶胶光学厚度的观测数据,对美国航空航天局(NASA)发布的中分辨率成像光谱仪气溶胶光学厚度产品(MODIS AOD C004)在珠江三角洲城市地区的准确性进行了检验,并分析了造成MODIS AOD误差的可能原因。分析结果表明:⑴MODIS AOD的误差在NASA的预期误差范围内,MODIS AOD可作为气候变化的研究和区域大气污染监测的有效手段。⑵与世界上其他地区的检验结果类似,MODIS AOD在珠江三角洲城市地区存在一定的系统性偏差:当AOD较小时,MODIS AOD值大多高估,而当AOD比较大时,MODIS AOD值偏低,这一系统性偏差大于全球平均偏差。其中广州和南海的偏差最为显著,东莞和番禺次之。⑶导致MODIS AOD在珠江三角洲城市地区出现较大系统性偏差的原因包括:珠江三角洲工业化和城市化的发展,使地表的植被覆盖率已大幅减少,MODIS AOD反演所采用的地表反照率估算值可能偏小;气溶胶模型中设定的单散射反照率值偏高,低估了珠江三角洲城市地区气溶胶的吸收性。     

珠江三角洲2001—2008年灰霾天气过程特征分析

使用2001—2008年广东省466个地面自动气象站资料、广州气象站常规气象资料、广州市空气污染指数资料等,制定统一标准统计并详细列出了2001—2008年的灰霾与清洁过程清单,并进行了一些初步的分析。通过天气学分析方法以及矢量和分析方法,分别分析天气形势以及珠江三角洲近地层风对严重灰霾过程和清洁过程的影响。(1)低能见度与空气污染密切相关,尤其与复合污染密切相关。(2)无论是灰霾过程还是清洁过程,用大气能见度和API作为两个参考指标所选的过程所分布的季节是非常一致的,但具体时段不尽相同。(3)典型灰霾过程分布在每年的10月—次年4月,造成灰霾的天气形势主要是高压变性出海。典型清洁过程分布在每年的10月—次年3月冷空气活动频繁的季节,以及5—9月的雨季,其影响的天气形势主要是冷空气南下、台风影响。(4)矢量和的分析说明灰霾过程与气流停滞区关系密切,而清洁过程则与强水平输送有关。     

广州市气溶胶质量谱和水溶性成分谱分析

对2006年9月—2007年1月在广州市采集的气溶胶粒子的质量谱和水溶性成分进行分析表明,广州市各测点的气溶胶质量谱基本呈双峰或三峰分布,细粒子浓度占气溶胶总浓度的四成到六成;在气溶胶水溶性离子成分中,浓度最高的阴离子是SO42-和NO3-,浓度最高的阳离子是NH4+和Na+;各离子多呈三峰或是双峰分布,但不同离子的峰值不尽相同;广州市的粉尘污染逐渐减少,而NH4+浓度迅速增大;相对土壤,只有Na+和NH4+富集度比较大,SO42-和K+有一定富集;相对海洋,F-的富集度非常大,其他离子则无明显富集;Cl-被严重耗损;致酸离子以SO42-为主,NO3-作用较弱些;SO42-和NH4+谱分布有很好的相关性,并且在细粒子和巨粒子粒径范围有共同的来源。     

STUDY ON THE CHEMICAL CHARACTERISTICS OF POLLUTING FOG IN GUANGZHOU AREA IN SPRING

Samples of fog water collected in the area of Guangzhou during February, March and April of 2005 are used in this work to study the chemical composition of fog water in polluting fog there. Three typical episodes of polluting fog are analyzed in terms of ionic concentration and their possible sources. It is found that the concentration of various ions in fog water is much higher than those in rainwater. Fog not only blocks visual range but contains liquid particles that result in high degree of pollution and are very harmful to human health. SO₄⁼ is the anion with the highest concentration in fog water, followed by NO₃^-.For the cation, Ca⁺⁺ and NH₄⁺ are the highest in concentration. It is then known that rainwater is more acidic than fog water, indicating that ionic concentration of fog water is much higher than that of rainwater, but there are much more buffering materials in fog water, like NH₄⁺ and Ca⁺⁺. There is significant enrichment of Ca⁺⁺, SO₄⁼, and Mg⁺⁺ in fog water. In the Guangzhou area, fog water from polluting fog is mainly influenced continental environment and human activity. The episodes of serious fog pollution during the time have immediate relationships with the presence of abundant water vapor and large amount of polluting aerosol particles.     

广州地区春季污染雾的化学特征分析

使用2005年2～3月在广州地区采集的雾水样品资料,分析了广州地区污染雾雾水的化学组分;对3次典型污染雾过程雾水的离子浓度及其可能的来源进行了分析。广州地区的污染雾雾水中的诸离子浓度远高于雨水中的值,因而,雾不但造成视程障碍,而且是高浓度污染的液态颗粒物,对人体健康十分有害。在雾水中浓度最高的阴离子是SO4=, 其次是NO3-;在阳离子中Ca++、NH4+的浓度最高。雨水比雾水更酸,说明虽然雾水中的离子浓度较雨水高得多,但大量的离子成分中存在更多的缓冲物质,比如说NH4+和Ca++。雾水中的Ca++、SO4=、Mg++有明显的富集现象,广州地区的污染雾雾水主要受大陆环境和人类活动的影响。这期间广州地区出现严重污染雾与水汽充足和大量气溶胶污染粒子的存在直接有关。     

Predictability of the East Asian winter monsoon interannual variability as indicated by the DEMETER CGCMS

The interannual variability of East Asian winter monsoon(EAWM) circulation from the Development of a European Multi-Model Ensemble(MME) System for Seasonal to Inter-Annual Prediction(DEMETER) hindcasts was evaluated against observation reanalysis data.We evaluated the DEMETER coupled general circulation models(CGCMs)’ retrospective prediction of the typical EAWM and its associated atmospheric circulation.Results show that the EAWM can be reasonably predicted with statistically significant accuracy,yet the major bias of the hindcast models is the underestimation of the related anomalies.The temporal correlation coefficient(TCC) of the MME-produced EAWM index,defined as the first EOF mode of 850hPa air temperature within the EAWM domain(20-60 N,90-150 E),was 0.595.This coefficient was higher than those of the corresponding individual models(range:0.39-0.51) for the period 1969-2001;this result indicates the advantage of the super-ensemble approach.This study also showed that the ensemble models can reasonably reproduce the major modes and their interannual variabilities for sea level pressure,geopotential height,surface air temperature,and wind fields in Eurasia.Therefore,the prediction of EAWM interannual variability is feasible using multimodel ensemble systems and that they may also reveal the associated mechanisms of the EAWM interannual variability.     

2010年广州亚运限行减排对大气环境的影响

通过对亚运会、亚残运会期间限行减排各个阶段的广州和相邻城市监测到的污染物浓度以及同期的天气背景进行分析,探讨污染源、城市的地理位置、天气条件和限行减排对亚/亚残运会期间广州大气环境的影响,结果表明:由于人为限行减排、城市的地理位置和气象扩散条件等各种因素综合作用,使得亚运会期间广州统计平均的能见度基本大于10 km;机动车的限行减排对PM10的削减作用不如PM2.5和PM1明显;限行减排对广州O3浓度控制"不敏感",但是会导致浓度峰值时间相对广东东莞出现1小时左右时间"滞后";珠江三角洲(简称珠三角)的大气环境问题呈现区域性,而且污染程度不容乐观,将来对该区域的大气环境治理需要进行长期持续的联防联控。