冰核观测中两种滤膜采样方法的比较

大气冰核观测是研究自然冷云降水和人工影响天气的一项基础性工作,滤膜—扩散云室法是观测冰核浓度的主要方法之一。为检测分析两种滤膜采集方法对冰核观测结果的影响,2011—2015年用自制的大气颗粒物采样器和FA-3型撞击式9级采样器开展了平行采样试验,采集的滤膜样本均在同一静力扩散云室中进行冰核活化显现分析。结果表明：自制采样器较9级采样器观测的冰核浓度高数倍甚至数十倍,但两者随季节和不同气象条件的变化表现出一致的起伏特征。自制采样器适用于对大气中总的冰核浓度分布及理化特征研究;9级采样器适用于对PM₁₀中不同粒径段大气冰核浓度和尺度分布以及理化特征的研究。滤膜法对冰核数量的低估与采样体积成正比,改变采样器气泵的抽气流量和控制采样体积对改进“体积效应”影响均有明显效果。     

沈阳春夏季大气冰核浓度的观测研究

为了解沈阳地区大气冰核浓度的时空分布状况,2010年起开始对沈阳地区的大气冰核浓度分布进行观测和研究.地面采用Bigg型混合云室法和滤膜法进行冰核气溶胶的采样测量,高空利用辽宁省人工影响天气办公室租用的人工增雨飞机进行滤膜法采样.采样滤膜的处理都是统一在活化温度-15℃及冰面过饱和度20％、水面过饱和度3％的湿度条件下进行的.根据取得的部分观测资料,给出了沈阳春夏季大气冰核的浓度及冰核温度谱分布参数,分析了冰核浓度在3～6月各月以及在不同天气状况下的分布特征,初步给出了大气冰核浓度的尺度谱分布及其随高度的变化.     

2020年春季中国北方一次扬沙天气过程微气象学与沙尘输送特征

利用内蒙古科尔沁沙地和沈阳地区同步气象要素梯度观测和地面大气颗粒物(PM_2.5和PM₁₀)质量浓度观测资料, 分析了中国北方地区2020年5月10日一次大范围扬沙天气过程微气象学和沙尘输送特征。结果表明: 受大尺度天气系统影响, 此次沙尘天气过程中科尔沁沙地不同高度(< 20 m)风速均明显增加, 各层相对湿度和浅层地表含水量有所降低, 较强湍流动力作用配合干燥的土壤和大气环境有利于沙源地区地表大量的沙尘粒子释放到大气中。此后这些沙尘粒子随较强的西北气流集中在2—3 km以下高度向下游地区输送。受沙尘输送的影响, 沈阳地区10日小时平均PM₁₀浓度最高达817 μg·m^-3, 能见度减小至3.7 km。此外, 科尔沁沙地起沙过程中能见度与摩擦速度存在明显的反相关关系(相关系数R²=0.93), 与湍流动力学热通量相关性相对较小, 表明湍流动力作用在此次起沙过程占主导作用。     

用5L混合云室观测抚顺市大气冰核浓度

利用改进的Bigg型混合云室于2011年5-11月在辽宁省气象局抚顺大气成分站对近地层大气冰核浓度进行了测量。根据测量结果,分析冰核浓度日际变化和季节变化特征,讨论了风、气压、气温和湿度以及天气状况等气象要素对大气冰核浓度的影响。结果表明：观测期间,抚顺市大气冰核浓度平均为30个·L_-1（-20 ℃时）;冰核浓度随活化温度的降低呈指数式增加;气象因子对冰核浓度有一定的影响,不同季节影响的程度不同。     

沙尘天气过程对沈阳大气冰核浓度与尺度分布的影响

为研究沙尘天气对大气冰核浓度及尺度分布的影响,2010-2012年春季用FA-3型安德森采样器在沈阳地区开展了大气冰核观测,采样后的滤膜在中国气象科学研究院的静力扩散云室中进行统一检测分析。针对2011年5月11-12日一次典型沙尘天气过程,分析了沙尘过程前后大气冰核浓度和尺度分布与变化特征。结果表明：沈阳地区春季大气冰核的本底浓度较高,约为0.8个·L^-1（活化温度为-20℃）;沙尘天气出现时可使大气冰核浓度突增10倍以上。约2/3的大气冰核集中在>4.7μm粒径段;有沙尘影响时,2.11～5.80 μm粒径段的大气冰核浓度增加最明显。大气冰核浓度的粒子尺度谱近似服从幂指数n（D）=A·D^B分布,其中A和B的数值在沙尘日明显大于非沙尘日。根据观测,建议在沈阳乃至中国北方地区春季有沙尘天气影响时应慎重选择人工影响天气作业方案。     

东北地区气溶胶质量浓度分布特征

为了解东北地区的空气质量状况,2006年7月至2008年4月,选取有代表性的三个城市,用Anderson分级撞击式采样器对沈阳市、长春市和哈尔滨市进行大气气溶胶分级采样,得到逐日气溶胶质量浓度值,气溶胶平均质量浓度沈阳市哈尔滨市长春市,它们均具有明显的季节差异,冬季采暖期污染最重,以煤烟型污染为主,较细粒子所占比重高。非采暖期则以汽车尾气和自然扬尘污染为主,夏秋季节相对最清洁,春季多沙尘。春季沙尘天气与春节期间烟花爆竹造成的污染粒级分布特征不同:沙尘天气时PM10是平时的3倍多,0级和1级等粗粒级增长十分显著,6~8级细粒子增长不明显;烟花爆竹污染时PM10是平时的2倍多,以细粒子增长为主。不同天气情况气溶胶质量浓度存在明显不同,长春市和哈尔滨市清洁大气时粒级集中在8级、0级、1级和5级,且以来自自然源的较粗粒子为主,烟幕天气时PM10、PM2.5和PM1均比清洁大气时高1倍多,其质量浓度随粒径分布也有明显不同,烟幕天气主要集中在5级(1.1~2.1μm)、1级(5.8~9.0μm)和0级(9~10μm)等粒级,并以代表人为源污染的较细粒级增长为主。     

2007年春季沙尘暴对辽宁中部城市群空气质量的影响

根据大气降尘量和可吸入颗粒物PM10 、PM2.5、 PM1的观测资料,分析了2007年春季发生于我国北方的两次沙尘暴天气过程对辽宁中部城市群空气质量的影响。结果显示,沙尘天气使各城市大气降尘量与可吸入颗粒物PM10和PM2.5的质量浓度明显增高,空气质量明显下降。在3月31日和5月7日的两次沙尘暴过程中,城市群的大气降尘量比当月日平均值分别增加了1.5倍和2.5倍,各城市PM10的日均质量浓度比沙尘出现前一日分别增加了0.2～2.6倍和1.5～3.8倍。3月31日除铁岭和鞍山空气质量状况为良外,均达到轻微污染程度;5月7日鞍山达严重污染程度;沈阳、辽阳、本溪、铁岭和抚顺的空气质量均为中度污染或中度重污染。沙尘暴期间1.0～10.0 μm的粗粒子为影响辽宁中部城市空气质量的主要成分,其小时平均质量浓度最大时是沙尘出现前的10～30倍。     

辽宁中部城市群灰霾污染的外来影响

利用MODIS(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer)卫星资料、空气质量监测资料、地面气象资料及后向轨迹方法,对辽宁中部城市群代表性城市——沈阳市2009年全年发生的30 d首要污染物为PM10(空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物,即可吸入颗粒物)且空气污染指数API(Air pollution Index)为3级及以上污染过程的天气形势及污染来源进行了综合分析。研究结果表明:引发3级以上重污染事件的天气形势主要为4类,分别为高压均压场型(包括高压后均压场型、高压前均压场型和高压内均压场型)、长白山小高压型、弱低压场型及地形槽型。发生污染天气时气流主要有两个来向,即西南方向的京津冀来向和偏北方向的内蒙和长春来向。气流来自偏南方向的天数最多,为19 d。其中最容易受京津冀影响的天气型为高压后均压场型和地形槽型,共有8 d,占总污染天数的26.7%。因此,来自京津冀的外来输送对于辽宁中部城市群霾污染的影响不容小视,辽宁中部城市群空气质量的改善与临近区域的改善紧密相关。     

复杂地形对城市空气污染影响的数值试验研究

以辽宁为例,通过改变其中部地区的地形高度,利用新一代空气质量模式系统Model-3对2006年11月24日的一次污染过程中气象场和污染物浓度场的分布进行了敏感性试验。结果表明,地形的存在会导致风的辐合,风速降低,逆温增强,这些都构成了不利于污染物输送及扩散的因素,容易造成污染物的堆积和滞留,从而使污染物浓度较高