深圳典型灰霾过程的大气成分日变化分析

利用深圳国家基本气象站观测数据和竹子林大气成分站颗粒物、污染气体的浓度资料,对典型灰霾过程粒子浓度的日变化的特征进行了对比分析,结果表明:在变性高压脊控制下,污染物浓度在晚上交通高峰期达到最大值,人为排放和稳定的层结提供了有利的条件;在热带气旋外围下沉气流控制时,污染物浓度日变化有3个峰值,并且中午的峰值高于早、晚交通高峰期的峰值,光化学污染明显;在低槽或切变线影响下,早、晚交通高峰期的峰值高于中午的峰值,人为源排放成为主要的污染物来源。     

细粒子污染形成灰霾天气导致广州地区能见度下降

用NCAR/NCEP1958～1997年共40年资料对南海夏季风撤退的气候特征进行了分析。8月上旬西伯利亚冷空气开始南进,由于青藏高原的阻挡作用,在我国东部大陆推进得很快,到达南海后继续向南推进,最后导致9月中旬左右南海夏季风从南海撤退。就个别年份而言,最早的撤退时间是8月中,最晚的是10月中,可以差两个月。南海夏季风撤退与建立过程是很不相同的,南海夏季风和夏季风雨带的建立都是爆发性的,在全区域几乎是同时建立,但撤退是由北向南缓慢撤退的,历时一个月左右。在撤退期间,南海降水形势变化不大,但在撤退之后,南海夏季风雨季转变为ITCZ雨季,其相应和雨区随着太阳南移向南推进。南海夏季风撤退后,南海降水30～60天振荡明显减弱,而准两周振荡仍比较活跃。     

江西省中北部地区一次典型灰霾天气过程分析

利用气象观测资料、南昌市PM2.5资料并结合HYSPLIT轨迹模型,对2013年12月4—10日江西省中北部地区一次典型、持续性灰霾天气过程进行了分析,综合讨论了灰霾天气发生过程中的天气形势、风速、能见度、低层相对湿度、层结稳定度等气象要素和物理量特征,分析了PM2.5浓度等环境要素的变化特征以及导致此次灰霾天气的污染源。结果表明:1)此次灰霾天气过程的500 h Pa高度层平均环流形势为"两槽一脊"型,江西省受西北偏西气流控制;弱冷空气、静稳天气是灰霾天气得以形成和发展的主要天气背景场。2)较小的近地面风速和较大的相对湿度以及中低层逆温层的存在均是此次灰霾形成和维持的重要条件,且此次灰霾天气过程中能见度分别与近地面风速和相对湿度、PM2.5浓度呈正、反相位关系,湿度升高、污染物浓度较高、风速较低的气象条件容易形成低能见度。3)灰霾天气气溶胶颗粒物浓度的升高可能是由本地污染源和甘肃省、内蒙古自治区一带以及四川省东南部污染源共同造成的;前期整体出现在2 km以下,随着时间的推移,浓度升高。     

成都市一次灰霾过程的演变特征及其成因分析

利用成都市2017年1月14—29日环境监测数据、气象观测数据和激光雷达探测资料,系统分析了对应时段灰霾过程的演变机理。结果表明:该灰霾过程与天气形势的高低空配置有密切关系;气象因子的变化对颗粒物扩散具有重要作用,风速、温度和相对湿度与PM 2.5质量浓度的相关系数分别为-0.36、0.45和0.20;灰霾过程期间混合层高度平均值较低(378 m),呈现出白天高和夜晚低的特征;通过混合层高度与地面颗粒物质量浓度的超前滞后相关性分析表明,混合层高度通过2 h左右可对地面颗粒物的扩散起明显作用(二者相关系数较对应时次的-0.47提升至-0.63),这在一定程度上可对未来数小时的颗粒物质量浓度的演变趋势做出指示。本文研究结果可为当地灰霾过程预警预报及污染防治提供理论依据和研究参考。     

2013年底浙西地区一次持续性灰霾天气过程分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年底浙西地区一次持续性灰霾天气过程进行了分析。结果表明,该过程期间存在比较稳定的高、低空和地面环流形势,中低层湿度条件较差;低层以弱辐散和弱垂直运动为主,并且1000 hPa高度层以下浅薄逆温层的持续存在均有利于灰霾天气的维持;干冷空气前锋和主体影响期间,冷平流强度加大且低层有辐合中心和垂直上升运动中心出现,扩散条件好转是灰霾程度减弱的主要原因之一;浙西地区为盆地地形,南北高、中间低的地势不利于污染物的扩散。     

四会市灰霾天气的变化特征及影响因子

首先利用四会市气象局观测站1959—2012年的地面气象观测资料,对四会地区灰霾天气历史情况进行总结,由于2000年以前灰霾判别标准不统一,阈值偏低造成2000年以前灰霾天数记录偏少,故选择2000—2012年13年的灰霾变化特征、变化规律,及其影响因素进行分析。结果表明：2000年后四会地区的灰霾日数总体呈上升趋势,尤其是近5年来更加明显;灰霾天气具有明显的季节差异,呈现为冬季〉秋季〉春季〉夏季的特征;绝大多数霾天能见度在5~10 km,为轻微灰霾天气,2007年开始小于5 km的轻度或中度灰霾日数也逐渐增加;连续灰霾天气过程增多,尤其是最近3年,灰霾天气中连续灰霾日已超过1/2,灰霾天气持续时间最长达13 d;灰霾天气受气象要素的影响较显著,较小的风速、较大的相对湿度均有利于霾天气的出现;灰霾一定程度上会减少可记录日照长度;近年来大气污染的日益严重,汽车尾气、工业废气、粉尘等大量排放使污染物浓度增大,也可能是灰霾天气频发的一个原因。     

江西省一次冷空气过程中的灰霾天气过程分析

利用江西省常规气象观测资料、探空站资料和空气污染资料,对2008年12月12～13日江西省的一次大范围灰霾天气过程进行了综合分析研究。结果表明:横槽转竖引导冷空气南下和中层高度的干燥暖舌共同影响,是这次灰霾天气过程发生的天气形势背景;冷空气受到700hPa干暖舌的抑制作用,形成低层偏冷,中层偏暖的"逆温"结构,导致了大范围的灰霾天气过程出现、维持;空气相对湿度较低,受昼夜温差和冷空气的共同影响,造成轻雾和灰霾天气之间频繁转换;较低的混合层高度导致近地面污染物以水平运动为主,在遇到较高海拔的山脉阻挡后,沿山脉边缘向东西方向扩展,汇集到平原、河谷地区,降低这些地区的能见度,导致灰霾区域由"南北向型"演变成了"东西向型"。     

太原地区灰霾天气特征及影响因子分析

利用2008~2012年太原常规地面气象观测资料、高空探测资料和大气污染物观测资料,对主要天气形势、典型气象要素以及空气污染状况下灰霾天气特征及形成机制进行了综合分析。结果表明:1)太原地区灰霾出现频率存在明显的季节变化,冬半年灰霾出现天数占全年的65.7%;一天中08:00(北京时间,下同)至13:00发生灰霾的频率较高。2)霾日静风频率较高,主导风向为偏东南风;重度灰霾天气出现时相对湿度较高。3)霾日的大气稳定度主要表现为稳定类;霾日平均混合层高度比非霾日低约100 m;08:00逆温出现次数高于20:00,霾时平均逆温强度和厚度高于非霾时。4)高压类型天气形势对灰霾的产生有重要影响,低压天气形势下较少出现灰霾天气。5)可吸入颗粒物、SO2和NO2浓度在非霾日比霾日分别下降32.6%、48.6%、21.7%;随着灰霾等级的增加,SO2和可吸入颗粒物的浓度有显著的增加。6)灰霾天气下到达地面的太阳辐射强度明显减弱,日照时数明显减少。     

喀什地区浮尘天气特征及一次重污染天气成因分析

根据1961—2018年喀什地区9个国家站浮尘日数逐日观测资料,利用气候学统计、M-K突变检验等方法分析喀什地区浮尘日数的时空分布等气候特征,分析2019年3月19—25日喀什地区出现的强浮尘造成的重污染天气成因。结果表明:喀什地区年平均浮尘日数为71 d,浮尘日数总体呈减少趋势,并于1997年前后发生了显著减少性突变。2019年3月19—25日出现的强浮尘天气过程,持续时间长,影响范围广,乌拉尔山高压脊发展,脊前横槽转竖,在新疆东部回流东灌冷空气是造成此次沙尘过程的天气背景。浮尘天气造成21—24日喀什地区空气污染指数AQI指达500,属严重污染,首要污染物PM_(2.5)和PM_(10)在21日、22日达到峰值,分别为494、1 175μg/m~3。热力、动力条件以及近地面存在逆温层均不利于污染物的扩散。污染过程前后喀什市本站气压与PM_(10)、PM_(2.5)浓度均呈正相关,相关系数为0.762、0.507,均通过0.05显著性水平检验;气温与PM_(10)浓度呈负相关,与PM_(2.5)相关性不明显;相对湿度跟PM10和PM2.5呈正相关,表明气象因子在大气污染过程中对大气环境影响明显。     

近50a来桂林市灰霾天气的气候特征及热岛效应影响

根据桂林基准站1957～2006年的观测资料,对桂林市灰霾天气的年、季变化规律及与热岛效应的关系进行了分析。结果表明,桂林市年灰霾日数平均值为30d,80年代前年灰霾日数变化相对平稳,年平均值为8.6d,处于较低水平,80年代后灰霾日数年平均值为49d,比80年代前增加了40.4d,年平均灰霾日数呈明显的线性增长趋势;灰霾日数的月季变化表现为秋冬季多,春夏季少的分布特征,秋冬两个季节的灰霾日数占全年的76%;90年代后桂林出现热岛效应,第四季度尤为明显,与灰霾天气也大多出现在这个季节的分析结果一致。     

STUDY ON THE VISIBILITY REDUCTION CAUSED BY ATMOSPHERIC HAZE IN GUANGZHOU AREA

In recent years the pollution of aerosol is getting worse and worse in Guangzhou area. The haze weather mainly occurs from October to April of the following year, resulting in visibility deterioration. From the beginning of the 1980's the visibility dramatically deteriorated, obviously increasing haze weather, in which there are three big fluctuations, respectively showing the periods of pollution of dust, sulphate and dust, fine particle from photochemical process and sulphate and dust accompanying the development of economy. The long-term tendency of visibility caused by fog and light fog does not have the tendency due to human activity or economical development and the variation mainly show the inner interannual and interdecadal variation of climate. The deterioration of visibility has close relation to the fine particles in Guangzhou area, with half of PM10 surpassing the limits set by national second graded standard, meanwhile, all values of PM2.5 rise above the day-mean limits of American national standard, indicating very high fine particle concentration. The ratio of PM2.5 to PM10 is also very high, reaching 62% - 69%, especially higher in dry seasons than in rainy seasons.     

南海夏季风撤退期的气候特征I——40年平均

近年来广州地区的气溶胶污染日趋严重,灰霾天气主要出现在10月～次年4月。大气灰霾导致能见度恶化。自1980年代初开始,该地区的能见度急剧恶化,灰霾天气显著增加,其中有3次大的波动,分别代表广州地区经济发展相伴随的粉尘污染、硫酸盐加粉尘污染、光化学过程的细粒子加硫酸盐加粉尘的复合污染时期。雾和轻雾造成的低能见度的长期变化趋势,没有由于人类活动影响或经济发展影响带来的趋势性变化,其波动主要反映了气候波动固有的年际和年代际变化。广州地区能见度的恶化主要与细粒子有关,PM10有一半季均值超过国家二级标准的日均值浓度限值,而PM2.5季均值全部超过美国国家标准的日均值浓度限值,细粒子浓度甚高。另外PM2.5占PM10的比重非常高,可达62%～69%,尤其是旱季比雨季更高。     

近百年广州汛期降水变化特征及其影响因子

利用1908～2000年广州市逐月降水资料、Hadisst海温资料和NCEP再分析资料,讨论了广州前汛期(4～6月)和后汛期(7～9月)降水的旱涝等级分布特征、长期变化趋势以及影响因子.结果表明,近百年来广州前汛期旱涝事件出现的连续性和间歇性比后汛期明显.前、后汛期降水分别经历4个偏湿时期、3个偏干时期和2个偏湿时期、2个偏干时期变化.前汛期年降水量呈上升趋势,后汛期年降水量呈下降趋势,但两者均没有达到0.1显著性检验标准,所以年降水量仍处在自然振动变化范围之内.机制分析表明,前期春季(3～5月)西太平洋暖池海温异常通过海气相互作用影响后期(4～6月)的大气环流,导致广州前汛期的降水异常.南海夏季风则通过与北半球500hPa位势高度场的遥相关来影响广州后汛期的降水异常.     

灰霾天气变化特征及垂直交换系数的预报应用

利用1998—2008年广东省广州、东莞和增城的常规气象资料及2004年6月10日—2008年12月30日Micaps 3.0的K指数、沙氏指数和L指数资料,重点分析了这三个地方10—12月的灰霾天气变化特征。研究结果表明,增城的能见度比例主要集中在大于10 km的范围内,空气质量最好,东莞的空气质量最差。广州和东莞10—12月的能见度等级百分比分布形态类似,轻微灰霾天气所占频率较大,其中10月占的比例最高。并提出垂直交换系数试图对污染物的垂直输送能力进行评估,进而尝试对灰霾天气进行预报。结果表明当垂直交换系数小于15 000时,城市容易出现灰霾天气,反之则说明该地的空气质量较为良好。     

广东博贺近海海面的一次冷空气过程强风特征分析

利用广东博贺离海岸6 km的一个海上100 m铁塔观测到的梯度资料,采用特征量分析方法,研究强冷空气过程海洋近地层强风的微观特征。结果表明：冷锋过境时,近地层的气象要素有明显的响应：温度骤降、风速加大、气压上升,风向有明显的转变;风向标准差和风速标准差在冷锋前、冷锋过境和冷锋后都有明显不同;冷锋过境大风湍流度为0.08,阵风系数为1.19;此次冷锋过境强风在时间上表现为周期0.5～1 h的低频阵性;在空间上,60 m附近存在近地层的最大风层。     

华南前汛期一次特大暴雨过程的数值模拟及其诊断分析

利用WRF3 DVAR同化常规观测和全国自动站资料的WRF模拟结果,对2010年6月18—20日华南前汛期一次特大暴雨过程发生发展的动力条件和热力条件进行详细的诊断分析和研究。结果表明,同化观测资料的WRF模式能较好地模拟出特大暴雨过程的强降水中心、雨带分布及降水强度的变化趋势。稳定的大尺度环流是特大暴雨发生的背景条件。高低空急流及其耦合产生的次级环流的建立是特大暴雨过程的主要动力机制。地面不稳定能量的累积和西南急流输送的充沛水汽和不稳定能量在强垂直运动作用下形成的湿上升,以及中高层冷空气在次级环流的下沉支作用下向低层侵入是特大暴雨过程的热力条件。湿位涡和锋生函数的诊断表明,对流层中高层的干冷空气在次级环流作用下向低层侵入与上升的暖湿空气相互作用,促使斜压不稳定和对流不稳定的释放和发展,是特大暴雨发生发展的触发机制。     

珠江三角洲东部低层大气流动与中尺度扩散特性

采用拉格朗日随机粒子扩散模式和三维风场诊断模式及实际气象观测资料,模拟分析以大亚湾核电厂厂址为中心的珠江三角洲东部地区低层大气流动和气载污染物的中尺度扩散情况。结果表明:(1)该区域低层大气流动受盛行风背景、天气系统、海陆风局地环流以及当地地形扰动的共同作用,季节变化明显。(2)冬-春-秋季,核电厂扩散的可能影响区域总体分布在偏北内陆方向和西南方的珠江出海口及外海地区,夏季总体分布于北方内陆地区。(3)污染物扩散输送出200km×200 km模拟区域的平均时间约12~20 h;污染物在模拟区域内滞留24 h以上的情况,冬-春-秋季三季的出现频率为1/5左右,夏季出现较少,约占1/20的比例。     

江淮地区副高后部强对流的分析和数值模拟研究

选用1989年7月14日20时南京站的实测探空为初始资料,应用许焕斌的二维可压缩大气云尺度模式,对副热带高压（以下简称副高）后部的强雷暴产生及发展进行了数值模拟和分析。模拟结果与实际雷暴的出现情况较一致,并通过不同初始扰动方案模拟结果的对比分析,表明扰动方案1对这次过程的模拟效果最好。     

南方地区连续暴雨过程扰动能量的积累和传播分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过波包传播的诊断方法,对2008年5月26日—6月18日我国南方地区连续暴雨过程期间波包传播和积累进行分析与研究。由中低层500 hPa和700 hPa高度场的波包分布特征分析可知,强降水过程产生期间,绝大部分发生强降水的地区均是波包大值区,扰动能量的积累和释放与降水过程的发展有一定对应关系。扰动能量的发展和积累与强辐合区内不稳定能量的输送也有较好的对应。波包值的经向和纬向传播特征表明,在强盛的西南季风背景下,这次南方地区连续暴雨过程的扰动能量主要来自孟加拉湾地区,在降水期间有源源不断的波包由该地区向降水区域传播;西太平洋副热带高压(简称西太副高)所处的高值区范围偏南,有利于副高北侧西南气流扰动能量的传播;高原地区的扰动能量对降水也有重要影响,南支锋区扰动异常活跃。中低层扰动能量的传播、积累及频散与降水的发生、维持及结束有着紧密的联系。     

2011年4月17日广东强冰雹天气过程的成因及特征分析

利用广州新一代多普勒雷达资料和Micaps资料,对广东省2011年4月17日强冰雹天气过程进行分析,揭示了强对流天气的环流形势和影响系统,着重分析了各种有利于大冰雹生成的因素和回波特征。研究发现:(1)过程发生在高层有急流、高空槽和切变线、地面有锋面低槽的环流形势下,属西江流域前汛期强对流天气类型的复合型。冰雹发生区域的低层垂直风切变较大,达-4.8×10-3/s。(2)当CAPE突增,SSI>200、K>35℃、Si<0℃时,预示强对流天气发生。(3)边界层辐合线为对流发展提供动力因素,同时大气不稳定和较高的CAPE造成雹暴的迅速发展。(4)本次雹暴几乎具有强烈对流风暴的所有回波特征:反射率因子图上的弓形回波、后侧入流缺口、悬垂结构、有界弱回波区、三体散射,径向速度图上的中气旋及中层径向辐合。(5)雹暴的回波顶高与最大反射率因子演变趋势基本相同,有几次跃增且同步。降雹前最大反射率因子及其高度均出现突降。VIL的跃增特性对于判断冰雹的增长非常有效。(6)本次过程具备适宜冰雹生长的0℃和-20℃层高度条件,且回波核心区高度扩展到-20℃层以上。VIL密度>4 g/m3和上干下湿的垂直分布十分利于大冰雹的产生。(7)三体散射特征可作为发布冰雹预警重要指标。