长春市大气环境容量及其与雾霾天气关系

利用长春市大气污染和环境质量观测数据,统计近18年长春市雾霾日特征及变化,对长春市大气环境容量近30年的变化趋势及多年来雾霾天气的气候背景进行了分析.结果表明:长春市大气环境容量的变化呈逐年波动下降趋势;年内基本呈双峰型变化,峰值出现在4月,谷值出现在9月;长春市年内雾霾高发期集中在12月和1月,5-9月雾霾日偏少;雾霾多发年东亚大槽的位置比少发年份要偏东,且强度也偏弱;雾霾多发年份,东北区上空的西北风明显弱于雾霾少发年份;雾霾多发年份,在赤道中东太平洋地区呈现明显的El Nino海温背景场特征,而少发年份则相反,是明显的La Nina海温背景场.     

京津冀地区一次雾霾过程的污染分布及来源分析

利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3. 5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3. 5)对2016年11月3-6日的一次京津冀污染过程展开了数值模拟,设计进行了包含人为排放源的实验,运用有效的模拟结果对过程进行分析。结果表明:大气稳定度指数能有效量化反映污染过程中的大气稳定状况,且K指数和TT指数相较其他两种指数的指示效果更为准确,是讨论雾霾发生发展原因的有力依据。本次污染高值中心有三个,分别为北京天津一带、河北东北部以及河北南部。PM_(2. 5)、PM_(10)以及SO_2污染物水平分布有明显日变化特征,CO和NO_2则变化不明显,污染从3日开始发展至6日结束,除NO_2外各项污染物都明显受到冷空气的影响,在6日浓度骤降。北京和天津地区的污染是主要来源于河北南部的工业和交通排放的外源型污染,而河北东北部和河北南部的污染则是主要受本地排放影响的内源型污染。污染物主要化学成分为CO,污染物颗粒PM_(2. 5)和PM_(10)量级相当且浓度差别不大,均对本次污染有较大贡献。     

2015年12月呼和浩特市雾霾天气初步分析

文章利用呼和浩特气象站的高空、地面气象观测资料,对呼和浩特市2015年初冬雾霾天气进行分析。结果表明:2015年初冬呼和浩特地区大气静稳程度高,综合扩散能力差,导致2015年的雾霾过程明显多于往年,且部分时段污染程度较重。     

京津冀一次重度雾霾天气能见度及边界层关键气象要素的模拟研究

本文利用GRAPES_CUACE大气化学模式对京津冀地区2015年12月重度雾霾过程进行了模拟和评估。京津冀地区能见度和PM_2.5模拟值与观测值的对比表明:该模式能较好地模拟京津冀地区能见度和PM_2.5的逐日变化情况,但模式存在对伴随着重污染发生的低能见度模拟偏高的问题。以12月5~10日的重度雾霾过程为重点,针对地面风速、边界层高度、相对湿度、PM_2.5及其对能见度的影响进行了详细分析,研究结果表明:污染过程中大部分地区过程平均风速低于2 m s-1,边界层平均高度低于600 m,相对湿度较高。模式低能见度模拟偏高可能因为:（1）模式模拟重雾霾时段的PM_2.5极大值浓度偏低。（2）模拟相对湿度存在系统性偏低的误差,这一误差对能见度的影响表现为两方面,一是相对湿度会通过影响可溶性气溶胶的吸湿增长过程影响气溶胶质量浓度,导致气溶胶消光系数的计算偏低;二是目前模式中采用的能见度的参数化公式考虑了相对湿度对气溶胶吸湿增长的影响,没有考虑雾滴的直接消光作用。     

基于动态统计预报方法的京津冀雾霾中期预报试验

利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）数值预报产品和动态统计预报方法,对北京、天津、石家庄等14个京津冀重点城市雾霾与空气污染进行定量化的中期预报试验,包括对首要污染物PM_2.5浓度和能见度的逐时定量化预报及雾霾现象的客观化判断,并对2015年10月1日-2016年11月10日试验预报效果进行了检验评估。检验结果显示:该方法对北京及周边城市未来10 d逐时和逐日能见度、PM_2.5浓度及雾霾现象的预报值与观测值之间具有显著正相关系数、较高的误差减少量和TS评分等,表明基于ECMWF数值预报产品和动态统计预报方法的京津冀雾霾污染中期定量化预报技术整体上具有较高的可靠性、稳定性与预报技巧性。此外,检验指标还显示出该动态统计预报方法对能见度的预报效果要略优于PM_2.5浓度预报,同时对霾的预报准确率高于对雾的预报。个例分析显示,该动态统计预报方法能提前5~6 d预报出北京地区典型持续性雾霾污染的发展过程,对持续性雾霾的提前预报预警具有较好的参考意义。     

西南地区不同地质灾害影响区的降水阈值研究

根据1961~2010年西南地区(四川省、云南省、贵州省、重庆市)重大地质灾害资料和全国重大地质灾害年鉴资料统计不同地质灾害(滑坡、坍塌、泥石流)事例,确定其影响区域。利用西南地区77个气象观测站逐日降水资料,根据降水阈值的定义和计算方法,运用线性回归法研究西南地区各灾害影响区的降水阈值。结果表明:我国西南地区是地质灾害多发的地区;1961~2010年西南地区重大滑坡、泥石流灾害具有密集成群、成片或成带的规律,有明显的稀疏区和密集区;且主要发生在6~9月,其中7月份发生最多,与降水的时空分布具有很好的一致性,降水是诱发地质灾害的主要因素。西南地区不同区域内诱发重大滑坡、泥石流灾害的降水阈值存在差异。西南地区的重大滑坡灾害主要是持续性强降雨型的。      

一次雾霾过程中气象因子与细颗粒物浓度关系的研究

利用常规气象观测资料及逐小时地面自动气象观测和环境监测部门的PM2．5浓度等资料,对2014年1月15～19日河北省持续雾霾天气期间气象因子与PM2．5浓度的关系进行统计分析。结果表明,PM2．5是造成霾阶段水平能见度下降的主要因素,相对湿度在40％～60％之间时,能见度与PM2．5浓度相关性最好,随着相对湿度的增大,PM2．5浓度对能见度的作用呈减小趋势;雾阶段能见度与相对湿度的相关性明显好于PM2．5浓度值。西北大风对河北PM2．5浓度的平均清除率在94．3％,去除时间平均为3．7 h,可使PM2．5空气质量分指数达到优或良的等级,降雪对PM2．5浓度的清除作用明显小于大风,很难将PM2．5空气质量分指数降到优或良。     

雾霾天气下DAML空间相干光通信系统的研究

大气湍流引起的折射率起伏会导致光信号的振幅和相位发生随机波动,同时日益严重的城市雾霾现象带来的系统性能降低问题也不可忽视.基于湍流相位波动和激光器相位噪声的缓慢时变特性,本文提出了将DAML相位估计算法应用到空间相干光通信系统中来提高系统性能,并推导了在大气湍流、激光器相位噪声以及各种天气状况衰减效应影响下,针对DQPSK信号的DAML相位估计系统的误码率,最后重点分析了在雾、霾天气条件下该系统的传输距离限制和波长选择特性.仿真结果表明：湍流相位波动造成的信噪比损失低于0.1 dB;在雾和霾天气下,相较于传统的OOK IM／DD FSO通信系统,DAML相位估计系统在不同的大气湍流环境中至少有500 m的传输距离优势;在霾和薄雾天气,传输波长为1 550 nm的DAML系统比波长为850 nm的系统的性能更优,但在能见度低于200 m的浓雾天气,系统性能基本与波长选择无关.     

一次持续性雾霾天气过程的阶段性特征及影响因子分析

应用常规与非常规气象观测资料及PM2.5浓度监测资料,对2013年1月20~24日山西区域一次持续性雾霾天气过程进行分析。研究发现：（1）本次雾霾天气过程具有明显的阶段性特征。2013年1月20日14时至23日11时,由于相对湿度的变化导致了3次轻雾转大雾过程;23日14~20时,由于PM2.5浓度的增大经历了1次轻雾转霾的天气过程。（2）地面弱的气压场和较小的风速以及PM2.5浓度的上升和相对湿度的增大为本次持续性雾霾天气过程的形成和发展提供了有利条件。（3）边界层逆温的存在是雾霾低能见度过程形成的必要条件,边界层有逆温层而不出现雾霾天气的条件是：相对湿度〈50%,PM2.5日均值浓度〈75μg·m-3;逆温层下相对湿度的大小是区别雾和霾天气的指标。（4）相对湿度和PM2.5是决定能见度大小的关键因子,其对能见度的影响体现出明显的阶段性特征,当相对湿度〈90%时,PM2.5浓度对能见度的作用强于相对湿度,是影响能见度变化的主要因子,但随着相对湿度的增大,其对能见度的影响相对增强,当能见度降至1 km以下时,相对湿度成为影响能见度变化的主要因子。     

1961-2010年四川盆地霾气候特征及影响因子分析

利用1961-2010年四川盆地122个气象站观测资料,分析四川盆地年平均霾日数时空分布特征及霾日数季节和年变化趋势。探讨近50 a四川盆地大气干消光系数、风速、能源消耗和人口等因素与霾日数之间的关系。结果表明：1961-2010年四川盆地122个站年平均霾日数为62.5 d,最多的站可达100.0 d以上。霾日数有明显季节变化,四川盆地冬季霾日数最多（28.4 d）,春、秋季次之,夏季最少（5.9 d）。四川盆地有104个站霾日数年变化呈增加的趋势,其中有71个站通过了置信度99 %的检验,霾日数增加最多的是四川省内江地区的戚远,气候倾向率为42.0 d/10 a;霾日数增加最少的是成都市的新都,气候倾向率为0.4 d/10 a。四川盆地有18个站霾日数年变化呈下降趋势,仅7个站点通过了置信度99 %的信度检验,霾日数减少最多的是四川北部广元地区的南江,气候倾向率为-16.7 d/10 a。霾日数的年变化与大气干消光系数呈显著正相关,与风速呈显著负相关,与四川盆地的能源消耗和人口增长呈显著正相关。     

江西省霾天气气候特征及其与气象条件的关系

利用1980-2011年江西83个常规站和南昌、赣州2个探空站的观测资料,对江西霾的气候特征及其与气象条件的关系进行了分析。结果表明：近32 a来江西霾日总体呈上升趋势;霾日的季节、年际和年代际变化明显,秋冬季多（12月最多）春夏季少（7月最少）,4 a左右和8 a左右的年际变化周期显著,年代际变化主要为15 a左右的变化周期;江西霾日空间分布不均,呈现中北部多,南部及山区少的分布形势。霾与地面风速、大气逆温、海平面气压、降雨量和相对湿度密切相关,低风速、大气逆温、高气压、高湿度和少降雨有利于霾天气的发生,反之,高风速、低气压、低湿度和多降雨不利于霾天气的发生。     

江苏省雾霾天气特征分析

根据2007年1月—2013年12月江苏省国家基准气候站的逐日地面观测资料,分析了江苏省雾、霾日数的气候变化特征以及霾天气发生时的主要气象要素场特征。结果表明:(1)雾日数分布从江苏省东部向西部逐渐减少,霾分布由南向北逐渐递减。(2)年际变化上,雾日数呈现一定的波动,霾日数逐年增长。秋、冬两季雾日数较多;霾日数在夏季最少。雾、霾天气分别在08时和14时发生次数最多。(3)淮安中度霾居多,微风、高湿情况下霾发生概率最高,不同季节风向分布不同。(4)风速与能见度成正相关关系,春、夏季的相关性较差,秋、冬季相关性相对较好。能见度与相对湿度春、冬两季两者之间呈明显的线性负相关,而夏、秋季拟合曲线呈非线性负相关。     

1961-2012年江苏省霾日时空变化特征及影响因素分析

利用1961—2012年江苏省69个地面气象站观测资料和2012年苏州市大气气溶胶观测资料,在对霾日进行判识和筛选的基础上,分析江苏省霾日的时空变化特征及霾与气象条件和污染物的关系。结果表明：1961—2012年江苏省各站年总霾日数均呈上升趋势,85％的台站呈极显著上升趋势;江苏省年平均霾日数呈显著上升趋势,其中2011—2012年呈急剧上升趋势;1980年前霾日的空间分布差异不明显,1980年后,沿江和苏南地区为霾的高发区,东部沿海大部地区霾日较少。霾天气主要发生在冬季和春季,以12月和1月发生最多。降水少和风速小有利于霾天气的发生;除SO2外,PM10、PM2.5和NO2等污染物浓度随着霾等级的增加而增大,其中PM2.5浓度增大明显。     

南京雾-霾天气个例湍流运动特征的对比研究

利用超声风速仪、能见度仪等探测资料,采用Fortran、Matlab、Origin等软件处理数据并绘图分析,对比了南京郊区2013年12月4日一次霾过程、2013年12月7—9日一次雾过程和2013年12月3日一个晴天的湍流运动特征。结果表明,霾天和晴天平均水平风速、平均动能、湍流动能、湍流强度、摩擦速度、动量通量和热量通量都有明显的日变化,而这些参量在雾天没有明显的日变化,不同天气湍流参量大小有差异;霾、雾、晴天近中性层结下,u、v、w三个方向风速归一化标准差近似为常数,霾天分别为3.15、2.72、1.17,雾天分别为3.11、2.45、1.25,晴天分别为3.40、3.45、1.50;不稳定条件下霾、雾、晴天风速归一化标准差和湍流动能归一化标准差符合1/3幂次律,稳定条件下霾、雾、晴天无因次湍流动能均满足1/3幂次律;不稳定条件下霾、雾、晴天温度和湿度归一化标准差满足-1/3幂次律,稳定条件下霾、雾、晴天温度归一化标准差符合-2/3幂次律;雾天归一化u、v、w谱与Kansas谱吻合度比霾天和晴天高,霾天u、v、w谱峰值频率约为0.01 Hz,雾天u谱峰值频率约为0.004 Hz,v、w谱峰值频率约为0.1 Hz,晴天u、v、w谱峰值频率约为0.01 Hz。得出结论:雾天的边界层结构与霾天和晴天有所不同;不稳定条件下霾、雾、晴天风速、湍流动能、温度、湿度归一化标准差均符合莫宁-奥布霍夫相似理论;雾天归一化u、v、w谱比霾天和晴天更加符合莫宁-奥布霍夫局地各向同性理论,且霾天和晴天以机械湍流为主,雾天既有机械湍流也有热力湍流。     

京津冀地区一次严重霾天气过程及其影响因素分析

利用大气污染监测资料、常规气象观测资料及NCEP再分析资料,对2013年1月9—17日京津冀地区一次严重霾天气过程的特征及其与气象条件的关系进行分析。结果表明：此次霾天气过程京津冀地区6个城市（北京、天津、石家庄、保定、邯郸、唐山）的PM10、SO2和NO2污染物日平均浓度均较高,变化趋势基本相同,其中PM10日平均浓度的变化幅度最大,峰值出现在11—13日之间;石家庄、保定和邯郸市的污染最严重,PM10日平均浓度最大值分别为0.94 mg·m－3、0.95 mg·m－3和0.82 mg·m－3。SO2和NO2日平均浓度的变化幅度较小,但浓度值均较大,基本为0.10 mg·m－3以上。影响此次霾天气过程的大范围环流形势为纬向型,存在较强的逆温层,弱下沉运动使近地层大气处于静稳状态,不利于污染物扩散,而近地面较小的风速和低层相对湿度小于90％为霾的形成提供了有利条件。另外,后向轨迹分析表明,此次污染过程京津冀地区的气团主要来自新疆地区,路径主要是从西北气流转为西南气流,携带南方的湿空气和污染物向京津冀地区输送。     

Remote impacts from the tropical Indian Ocean on haze pollution in January over the Yangtze River Delta

近年来,长三角霾事件频发,对人类和生态系统健康造成了严重危害,结果表明:热带印度洋12月海温与长三角1月霾日数呈显著正相关,特别是1999-2017年.12月,海温正异常加热上层空气,1月在对流层上层激发类似MatSuno-Gill模态和一系列Rossby波列,将信号传输至长三角,随后向下游日本海和阿留申群岛传播.长三...     

2013年1月持续性霾天气中影响污染程度的气象条件分析

利用南京本站气象观测记录、环保局监测数据以及NCEP/NCAR再分析资料,分析2013年1月持续性污染天气过程的大气环流背景,并结合南京地区探空资料、风廓线雷达资料以及激光雷达资料,分析这次持续性污染过程中空气质量属良好、轻度污染、中度污染、重度污染典型个例的大气垂直特征和边界层内气象条件的差异。得到如下结论:2013年1月份北方冷空气活动较弱,南京地区大气层结稳定,近地层风速小,污染物气象扩散条件差。加之近地层以弱偏东风为主,水汽较多,有利于污染物颗粒直径增大。大气垂直结构以及边界层内水平风速均对大气污染程度起到一定影响。AQI与逆温层高度存在显著负相关关系;大气污染时,1000 m以下出现逆温结构,且逆温层越低、越厚,污染程度越大;重度污染时,近地层出现贴地逆温层,厚度为700m左右。逆温层高度下降,PM₁₀颗粒物高浓度区高度也明显下降,近地层污染物浓度对垂直方向上污染物浓度正响应的高度降低。在空气质量良好时, 150~1500m存在风速大值区,且风无空,湍流作用明显,有利于污染物和周围的洁净空气相混合而得到稀释,加速污染物的垂直扩散进程。当中度污染日和典型重度污染日时,150~1500 m之间并不存在大风速区。此外, PM₁₀的300μg·m^-3高浓度垂直高度延伸至300 m附近时,近地层PM_2.5明显上升至100μg·m^-3以上,高浓度区数值越大,近地层PM_2.5越大。     

中国中东部冬季霾日的形成与东亚冬季风和大气湿度的关系

利用1961-2013年中国地面台站长期观测资料和同期NCEP/NCAR再分析资料,以华北、江淮和华南为研究区,分析了中国中东部冬季霾日的形成与东亚冬季风以及大气湿度的关系。结果表明:(1)冬季霾日与东亚冬季风强度成显著的负相关。首先,东亚冬季风强度的减弱使得地面风速减小,进而导致冬季霾日增多。其中,华北7-8 m/s最大风速日数和江淮6-8 m/s最大风速日数的减少,及华南≤2 m/s最大风速日数的增多对各区冬季霾日的增多作用较大。其次,东亚冬季风减弱引起冬季气温的持续升高,易导致冬季霾日的增多,这在华北地区较之在江淮和华南更为明显。(2)由于气候变暖,冬季气温升高,使得近地面相对湿度减小。在江淮和华南地区,冬季霾日的增多与近地面相对湿度的减小显著相关,而在华北地区这种相关较弱。(3)冬季气温升高也有利于大气层结稳定度的增强,3个区域冬季霾日的增多均与大气层结稳定度的增强显著相关,特别是与对流层中低层(850-500 hPa)大气饱和度的降低显著相关。(4)冬季霾日数变化与区域水汽输送关系密切。其中,华北地区的冬季霾日数与水汽总收入成显著正相关,江淮地区与纬向水汽收入成显著正相关,与经向水汽收入成显著负相关,华南地区与经向水汽收入成显著负相关。     

京津冀地区霾成因机制研究进展与展望

为满足当前对京津冀地区霾研究和控制的迫切要求,本文梳理了近年来京津冀地区霾的长期变化特征、天气学特征、污染物来源等相关研究成果,发现:从2000年以后,京津冀地区的霾日数呈现出了下降趋势;北京细颗粒物(PM2.5)质量浓度也在总体上呈现下降的趋势,但2013年年均质量浓度仍高达89.5μg m–3,约为我国空气质量标准的3倍(35μg m–3),京津冀空气污染的形势依然严峻;近年来京津冀地区的霾污染事件频发可以归因为不利天气条件与大量污染物人为排放的共同作用;大量的研究表明,区域输送对京津冀地区霾事件的形成和维持有不可忽视的影响;京津冀地区的大气污染不再局限于一时一地,针对重污染天气的预警以及应急控制应该以区域预报为基础实现区域联动;京津冀地区独特的地理环境条件加上城市群的快速发展,形成的局地大气环流也会对局地的污染过程产生重大的影响;大气边界层内气象要素的变化对重污染发生具有显著贡献。京津冀地区的污染控制需要城市群的联动应对治理。