2013—2016年北京朝阳站PM2.5质量浓度变化特征

利用2013年2月至2016年1月北京朝阳环境气象站PM2.5质量浓度和同步地面风数据,重点分析了PM2.5质量浓度的变化特征及受地面风的影响情况。观测期间测点PM2.5年平均质量浓度为80.6±4.0 μg·m-3,为环境空气质量标准(GB3095—2012)二级年均浓度限值(35 μg·m-3)的约2.3倍,季节变化特征明显,冬季最高（115.1 μg·m-3）、夏季最低（58.5 μg·m-3）。测点主导风向为ENE—E—ESE,风速主要集中在0.2~2.0 m·s-1。当地面风来自ENE—E—ESE方向时PM2.5质量浓度最高（109.1 μg·m-3）,来自WNW—NW—NNW方向时最低（39.5 μg·m-3）。PM2.5质量浓度随风速增大先上升后下降,在0.4 m·s-1时达最高,为139.2 μg·m-3。风速在0.2~2.0 m·s-1时主要受ENE—E—ESE方向影响,而2~6 m·s-1时主要受ESE方向影响较大。通过与其他站点的比较发现,不同站点各方向污染源和地面风的差异导致了PM2.5质量浓度在各方向分布的差异。     

不同云滴数浓度参数化方案对硝酸盐气溶胶 第一间接效应影响的比较研究

在区域气候化学模式系统（RegCCMS）中,分别采用Hegg、Hansen、Ghan、Jones等4种云滴数浓度参数化方案,模拟研究了2003年10月硝酸盐气溶胶的浓度分布和第一间接气候效应,并对不同方案进行比较。结果表明,不同方案模拟的硝酸盐气溶胶分布大体上一致,主要集中在河南、山东、河北、四川等地,地面浓度最大值达18 μg/m3。Hegg、Hansen、Ghan、Jones等 4种云滴数浓度参数化方案计算得到的由硝酸盐气溶胶所造成的第一间接辐射强迫全国平均值分别为-148、-205、-161和-140 W/m2。4种方案模拟的硝酸盐气溶胶间接效应都表现为近地面气温下降,降水减少,其中Hansen方案的间接效应最强,Ghan、Hegg方案次之,Jones方案最弱。     

华

利用1980～1994年NCEP/NCAR月平均高度场和我国测站降水量资料,通过奇异值分解方法探讨了华北汛期降水与500,200 hPa欧亚中高纬大气环流异常的关系,得到与华北汛期旱涝有关的两类异常环流型。     

2006-2017年成都地区酸雨变化特征及趋势分析

利用成都地区温江、简阳两个酸雨观测站2006—2017年的历史酸雨观测资料，结合主要大气污染物浓度数据以及降水量、风等地面气象要素，分析成都地区的酸雨变化特征及趋势。研究结果表明：温江站多年平均pH值为4.74，酸雨频率为51.6%，简阳站多年平均pH值为5.64，酸雨频率为27.2%，酸雨频率在地理区域上分布呈现不均一性；降水pH值和电导率(K)季节变化特征显著，降水pH值夏季最高，冬季最低，而降水K值则相反，夏季最小，冬季最大；近年来酸雨年变化有年平均pH值上升、酸雨频率下降和强度减弱趋势特征，年平均K值减小规律明显：温江K值以每年约3.5 μS〖DK〗·cm-1〖DK〗·a-1的速率下降，简阳以每年约3.7 μS〖DK〗·cm-1〖DK〗·a-1的速率下降；降水pH值与大气污染物SO2、NO2的负相关较为明显，相关系数为-0.488，硫氧化物对酸雨污染贡献逐渐减小；降水K值和大气主要污染物有较强的正相关，相关系数为0.657，与PM10、PM2.5相关性好于与SO2、NO2，近地层大气污染颗粒物浓度对降水K值影响较大；降水pH值与降水量级的变化不明显,但降水量越大其K值越小，且随平均风速的增大降水pH值相对偏大而K值偏小。     

2021年3月沈阳地区一次污染过程气溶胶垂直变化特征及成因分析

利用地面大气颗粒物质量浓度观测资料、探空和NECP再分析资料以及地面激光雷达探测资料,对2021年3月13—15日沈阳地区污染事件过程展开分析,探讨大气污染物质量浓度、大气环流背景与气溶胶垂直分布等特征。结果表明: 3月13日PM_2.5质量浓度最高值出现在06:00—07:00,约为220.0—230.0 μg·m^-3,15日12:00开始显著降低,而PM₁₀质量浓度在15:00出现显著增加,为258.3 μg·m^-3。SO₂和NO₂浓度较高值均出现在3月13日10:00时左右,分别为40.1 μg·m^-3和101.3 μg·m^-3。CO质量浓度最高值出现在13日16:00—17:00,约为8.8 mg·m^-3。沈阳地区臭氧的最高值均出现在午后,13日和14日午后（12:00—16:00）臭氧最大值为102.4—113.7 μg·m^-3。蒙古气旋东移过程中逐渐发展加强,其后部西北风将沙尘向东南方向输送。沈阳地区沙尘发展旺盛时存在不稳定层结,同时伴有显著的上升运动,有利于沙尘粒子的垂直混合和向下游输送。3月15日02:00（北京时间15日10:00）气溶胶消光最大值出现在0.7 km处,消光系数约为6.0 km^-1。近地面激光雷达退偏比显著增加至0.4—0.5,近地面以非球形粒子（粗颗粒物）为主的沙尘或浮尘。     

连续雾霾天气污染物浓度变化及天气形势特征分析

利用MICAPS资料、地面观测资料、NCEP资料和衡水市环境监测站细颗粒物(PM2.5)及PM10浓度资料,对2013年1月衡水市出现的连续雾霾天气从PM10及细颗粒物浓度演变、雾霾天气污染物浓度与地面要素关系、中低层环流形势特征进行了分析,结果表明:1)雾霾天气期间06:00(北京时间,下同)至07:00和16:00至21:00为PM10和细颗粒物浓度较低时段,PM10最大值出现在15:00,细颗粒物最大值出现在02:00,两者并不同时达到极值。2)雾霾天气污染物浓度与地面湿度并不是简单的正相关或负相关关系,还和许多其它因素有关。3)衡水市污染源主要来源于工业污染源、扬尘污染、冬季燃煤采暖、局部污染源及区域性污染。4)雾霾天气相对湿度和能见度基本呈负相关,气压变化不大,风向频率最多为北到东北风,平均风速一般都在2 m/s以下。雾日时大部分时段为雾和霾的混合物。5)重污染日期间500 hPa为平直偏西气流或西北偏西气流,没有明显的槽脊活动。而污染较轻的时段500 hPa为明显的西北气流控制或有槽脊活动。6)雾霾天气期间大部分日数08:00在850hPa以下都存在逆温层;地面气压场偏弱,尤其河北平原一带基本为均压场。最后对雾霾天气影响及对策进行了简单探讨。     

南方三类云系云结构预报和增雨作业条件分析

2013年夏季,我国南方出现了大范围高温干旱天气。8月1—22日,中国气象局人工影响天气中心利用人影数值模式为南方高温旱区开展云结构预报和人工增雨作业条件分析服务工作。文章简要回顾了2013年8月的旱情和天气过程,重点对2013年8月南方三类云系的云结构预报结果和增雨作业条件进行了分析。8月1—22日,我国南方高温旱区降水过程可分为3种类型。1—4日为台风外围云系降水;5—13日为副热带高压控制下局地对流性降水;14—22日为台风登陆后低压环流云系降水。人影模式对台风外围云系和低压环流云系降水的范围和强度基本预报正确,对云系影响时段和局地对流降水位置的预报略有偏差。利用卫星反演光学厚度、实测雨量和雷达回波检验模式预报结果,大范围云系与实况卫星反演结果比较吻合,而且能够预报出局地对流云团,以及与实况接近的云层性质和垂直结构。综合分析云带、过冷水、云垂直结构、降水等产品可知,台风外围云系和低压环流云系既有暖云降水、也有冷暖混合云降水,冷暖混合云中有最大值为0.3 g·kg-1过冷水,位于-10～0℃,冰晶数浓度较小,可能有较好的冷云催化增雨潜力;副热带高压内部局地对流云团基本为冷暖混合云降水,在初始发展阶段会出现最大值为1 g·kg-1过冷水,冰晶数浓度很少,上升运动大值区位于过冷水层下方,可能有很好的冷云催化增雨潜力。针对南方夏季积层混合云以及对流云的微物理结构和增雨条件的研究以及预报准确率还需加强和提高。     

中国大范围持续性极端低温事件年代际变化及其大气环流成因

利用1961-2018年中国逐日温度观测资料和NCEP再分析资料,分析了我国大范围持续性极端低温事件（EPECE）年代际特征及大气环流成因。结果表明,EPECE累计天数在1961-2018年间总体存在波动下降的趋势特征,但在1995年前后出现了趋势转折,在1995年前事件累计天数减少趋势显著,且以全国类事件为主;1995年后变为增多趋势,主要类型为西北/江南类与中东部类事件。通过对大气环流场分析及利用西伯利亚高压指数、阻塞高压指数以及等熵面上的位涡（PV）异常特征分析,对比研究了1995年后西北/江南类与中东部类事件显著增多的大气环流成因,进一步发现,1995年EPECE事件期间欧亚大陆极涡由强转弱,乌拉尔山阻塞高压频率偏低至21.8%,西伯利亚高压强度指数距平最大值为8.9 hPa,位于乌拉尔山地区的异常低PV环流偏强,轴线呈东北-西南向,为典型的反气旋式Rossby波破碎,使得冷空气南下影响我国大部分地区。而在1996-2018年间EPECE事件发生时,欧亚大陆极涡在减弱过程中不断得到补充而维持,乌山阻高频率达34.6%且范围偏东偏北,西伯利亚高压强度距平达到11.5 hPa,位于...     

2012年春末昆明大暴雨的中尺度对流系统特征分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR逐6 h 1°×1°再分析资料、FY 2E红外云图TBB资料、昆明C波段多普勒雷达探测资料,结合中尺度数值模式的模拟结果,分析了2012年5月24日晚昆明大暴雨期间中尺度对流系统演变特征及形成机理。结果表明,此次大暴雨是在高低空系统最佳配置下产生的。降水峰值出现时,低层增暖湿,从地面到500 hPa呈显著的对流性不稳定层结,700～500 hPa垂直风切变达14 m·s-1。纬向结构上,暴雨中心低层东风增强,300 hPa以下纬向风辐合,中心强度为-28×10-5 s-1,150 hPa以下上升气流中心强度为21 m·s-1,近地面水汽通量辐合为-20×10-5 g·hPa-1·s-1·cm-2;经向上,暴雨中心500 hPa以下南风风速辐合,上升气流增强,强度与纬向一致,低层水汽通量辐合中心强度为-30×10-5 g·hPa-1·s-1·cm-2,强于纬向水汽通量辐合。此外大暴雨中地形对南风的强迫也是显著的,抬升速度在0.4~1.0 m·s-1。这次强降水分为初始、加强、回落和衰减四个阶段,昆明近地层浅薄冷空气加强时,引发其东侧对流单体移向昆明,强降水发生;然后南风出现脉动,局地湿层增厚和垂直风切变加大,促使对流单体两度增强并出现降水峰值;第三次峰值则是弱南风脉动及对流单体合并所造成,由于移入的单体较之原地发展的单体弱得多,原地单体作用的降水峰值也明显小于前面两次。对流降水回波属于暖云性质的热带低质心降水回波。     

华北雨季开始早晚与大气环流和海表温度异常的关系

本文利用国家气候中心的1961~2016年华北雨季监测资料、美国国家环境预报中心/大气研究中心（NCEP/NCAR）的大气再分析资料、NOAA海表温度资料,分析了华北雨季开始早晚的气候特征,然后利用合成分析、回归分析等方法,研究了华北雨季开始早晚与大气环流系统和关键区域海表温度的关系。结果表明,56 a来华北雨季开始最早在7月6日,最晚在8月10日,1961~2016年华北雨季开始平均日期是7月18日。华北雨季开始时间具有显著的年际变化,但雨季发生早晚的长期变化趋势不太明显。华北雨季开始早晚与西太平洋副热带高压（简称副高）、东亚副热带西风急流、东亚夏季风等环流系统的活动关系密切,当对流层高层副热带西风急流建立偏早偏强,中层西太平洋副高第二次北跳偏早,低层东亚夏季风北进提前时,华北雨季开始偏早,反之华北雨季开始偏晚。华北雨季开始早晚与春、夏季热带印度洋、赤道中东太平洋海表温度关系显著且稳定,当Ni?o3.4指数和热带印度洋全区海表温度一致模态（IOBW）为正值时,贝加尔湖大陆高压偏强,副高偏强偏南,东亚夏季风偏弱,导致华北雨季开始偏晚;当海表温度指数为负值时,则华北雨季开始偏早。     

风云三号气象卫星红外分光计探测大气CO2浓度的通道敏感性分析

依据红外分光计（InfraRed Atmospheric Sounder,IRAS）光谱通道特征,发展了基于IRAS的大气辐射传输计算模式。以大气分子吸收光谱数据集（HIgh resolution TRANsmission,HITRAN） 2004为初始谱线输入资料,利用该模式模拟计算IRAS在CO2 吸收带的10个通道辐射率测值对CO2浓度变化的响应,并对比了其与大气温度和水汽、O3等气体浓度误差对辐射率测值的影响,探讨了利用风云三号气象卫星探测大气CO2浓度的可行性。结果表明,IRAS的通道4最适于用来监测大气CO2浓度的变化,当CO2体积混合比浓度变化在10×10-6时,对应的辐射率变化同仪器等效噪声辐射率相当,所以IRAS在理想状态下,最高可分辨的大气CO2浓度变化约为10×10-6。     

Continuous Measurement of Number Concentrations and Elemental Composition of Aerosol Particles for a Dust Storm Event in Beijing

A continuous measurement of number size distributions and chemical composition of aerosol particles was conducted in Beijing in a dust storm event during 21-26 March 2001. The number concentration of coarse particles （ 〉2μm） increased more significantly than fine particles （ 〈2μm） during the dust storm due to dust weather, while the anthropogenic aerosols collected during the non-dust-storm period tended to be associated with fine particles. Elemental compositions were analyzed by using proton-induced X-ray emission （PIXE）. The results show that 20 elements in the dust storm were much higher than in the non-dust-storm period. The calculated soil dust concentration during the dust storm was, on average, 251.8μg m^-3, while it was only 52.1μg m^-3 on non-dust-storm days. The enrichment factors for Mg, A1, P, K, Ca, Ti, Mn, Fe, C1, Cu, Pb, and Zn show small variations between the dust storm and the non-dust-storm period, while those for Ca, Ni and Cr in the dust storm were much lower than those in the non-dust-storm period due to significant local emission sources. A high concentration and enrichment factor for S were observed during the dust storm, which implies that the dust particles were contaminated by aerosol particles from anthropogenic emissions during the long-range transport. A statistical analysis shows that the elemental composition of particles collected during the dust storm in Beijing were better correlated with those of desert soil colleted from desert regions in Inner Mongolia. Air mass back-trajectory analysis further confirmed that this dust storm event could be identified as streaks of dust plumes originating from Inner Mongolia.     

1961-2010年东北地区汛期极端降水的非均匀性特征

利用东北地区91站1961-2010年逐日降水资料,讨论东北地区汛期极端降水量的非均匀性分布特征。结果表明,东北地区极端降水量呈现由南向北逐渐减少的分布特征;极端降水主要集中出现在7月,东北地区中部极端降水出现相对比较分散,东北东部、北部、西部和南部出现比较集中;东北地区汛期纬度偏低地区极端降水量偏多,极端降水发生较晚,且较为集中,纬度偏高地区则反之。汛期极端降水量与集中度存在显著的负相关关系,即汛期极端降水量越多,极端降水越集中,特别是嫩江、松花江流域。     

乌鲁木齐汛期降水集中度和集中期时空变化特征

利用乌鲁木齐5个国家级气象站1978—2019年5—9月逐日降水资料,统计分析逐候降水集中度(P_(CD))和集中期(P_(CP))变化趋势和时空分布特征。结果表明:近42 a乌鲁木齐汛期降水集中度和集中期均呈微弱下降趋势,表明汛期降水分配趋于均匀,降水集中期呈逐渐提前趋势。汛期降水集中度和集中期空间分布差异显著,降水集中程度由西向东逐渐增大,降水集中期出现时间由北向南逐渐推迟。汛期降水集中度在整个研究期内存在6、15 a左右周期变化,降水集中期存在12 a左右周期变化。对多降水年和少降水年降水集中度和集中期合成分析,发现少降水年降水集中程度高于多降水年,而降水集中期明显晚于多降水年。     

中国西北降水年内非均匀性特征分析

基于中国西北五省（区）1960-2004年112个台站逐日降水资料,通过表征时间分配特征的新参数—集中度和集中期,对西北地区年降水的年内集中特征进行了分析,结果表明：中国西北年降水集中度和集中期的空间分布存在很大的差异;中国西北年降水集中度东、西部表现出反向变化趋势,而降水集中期南、北部表现出反向变化趋势;年降水集中度与集中期同年降水量之间存在较好的相关性;另外年降水集中度与集中期同夏季北极涛动和东亚夏季风在年代际尺度上也存在很好的相关性。     

1961—2010年东北地区汛期极端降水的非均匀性特征

利用东北地区91站1961—2010年逐日降水资料,讨论东北地区汛期极端降水量的非均匀性分布特征。结果表明,东北地区极端降水量呈现由南向北逐渐减少的分布特征;极端降水主要集中出现在7月,东北地区中部极端降水出现相对比较分散,东北东部、北部、西部和南部出现比较集中;东北地区汛期纬度偏低地区极端降水量偏多,极端降水发生较晚,且较为集中,纬度偏高地区则反之。汛期极端降水量与集中度存在显著的负相关关系,即汛期极端降水量越多,极端降水越集中,特别是嫩江、松花江流域。     

西北地区气象干旱监测指数的研究和应用

为了更有效地监测西北地区干旱,综合西北地区广泛应用的Z指数方法和帕默尔气象干旱指数基本原理的优点,选取西北地区138个代表站1961—2000年40年逐月降水量资料,分东、西两片分别建立了西北地区东部和西部的单站气象干旱监测指数。在此基础上建立了区域干旱指数,确定了区域旱涝等级的划分标准。以计算得到的干旱指数与历史旱情记录进行了对比验证,并对计算结果做了进一步的统计分析。结果表明:干旱指数对西北地区旱情的反映符合历史实际;西北地区东部近几十年来干旱发生的次数和强度较西部更重;从长期演变趋势看,西北地区东部干旱发生频率呈现出上升的趋势,尤其是1990年代中期后上升趋势更为明显,而西北地区西部则呈现下降趋势;西北地区东部3、4、5、6月份的区域干旱均具有5～10年的周期,而西北地区西部区域干旱的周期性不明显。这些指数的建立,将为更好地开展西北地区的干旱监测、诊断业务提供气象意义明显且应用简便的气象干旱指数。     

郑州市大气气溶胶数浓度和质量浓度时空变化研究

利用激光粒子计数器和颗粒物自动测定仪测量的郑州市大气气溶胶粒子的数浓度和质量浓度,分析了局地气溶胶的干沉降和湿沉降以及郑州市大气气溶胶数浓度和质量浓度的时空变化,结果表明:郑州市局地区域大气气溶胶中粒径≥2μm的粒子,沉降速度随粒径的增大而增大,而粒径≤0.3μm的粒子,沉降速度变化不大;湿沉降率大于干沉降率。气溶胶浓度有明显的日变化特征,17:00-19:00为最高峰,6:00-9:00为次高峰,这是早晨及下午上下班汽车运行高峰期向大气排放的尾气和汽车扬尘所致。在垂直分布上,45-80 m处的粒子数多于1.5 m处的粒子数;在水平分布上,交通建筑区内的浓度高于其他功能区的浓度。     

辐射熏烟浓度预测研究

讨论了辐射熏烟过程及其浓度预测中的几个问题,介绍了熏烟地面浓度绝对最大值及其空间分布的正确计算方法。分析了影响它们的各种因素和高浓度区的延伸范围。     

江苏省雾的集中程度及其气候趋势研究

引入雾的集中期和集中度的方法,对江苏省59个地面观测站1961—2007雾的发生频次资料进行了分析研究,得出了近47 a来江苏雾的时空分布特征及其相关统计结果。研究表明,集中度和集中期能够明显地分辨江苏省雾的时空分布非均匀特性。江苏省雾集中度呈现南北高、中间低的特点;集中期在47 a中出现较大波动。采用EOF方法分别对雾日数、集中度和集中期的距平值进行分析,其第一特征向量表现为同相位;其中雾日数的第一时间系数在1980s前后出现峰值,集中度和集中期距平值的第一时间系数表现为先减小后增大的总体趋势。通过气候趋势系数的计算表明苏北地区除4站点外均呈上升趋势。