区域灾情评价模型

自然灾害发生的次数和灾害种类与灾情强度密切相关，因此有必要对灾情强度进行合理的评价。首先用灾次指数Di和灾种指数Di′来量化单灾种的多发性和多灾种的群发性，提出了计算Di和Di′的方法，然后在此基础上建立了量化灾情强度指数Q的模型，该模型适用于单区域和多区域中多种灾害发生的情况。对北京市怀柔、平谷和海淀3个区进行了模型的实例应用，考虑洪灾、冰雹灾和旱灾3种灾害情况，结果表明，怀柔区的灾情强度指数高于平谷和海淀区，3种灾种中冰雹灾的灾情强度指数高达42．76％。     

沙尘天气强度特征指数研究——以北京地区为例

利用1970—2000年北京及其周边地区以及影响北京沙尘天气的上风向共14个基准气象站的沙尘天气与相关气象因子资料,分析了沙尘天气与各因子之间的相关性。研究发现,风速、相对湿度与沙尘天气的相关关系最显著;同时,对能见度与沙尘浓度观测值的分析得出,二者存在非线性关系。在上述分析的基础上,用能见度、风速、相对湿度构建了沙尘强度特征指数,该指数与这3个因子均呈非线性关系,指数值越大表示沙尘天气强度越大,反之,指数值越小表示沙尘天气强度越小。经验说明,沙尘强度特征指数与相应沙尘浓度观测值有着较一致的变化趋势,该指数从气象和环境两个方面反映了沙尘天气的强度特征。     

霾污染环境大气能见度参数化方案的改进

霾污染是高浓度大气气溶胶造成低能见度的大气现象,为了完善目前空气质量模式的大气能见度参数化方案,以准确地预报霾污染过程的能见度变化,基于已有的大气总消光系数与大气能见度的关系,依据Mie理论和大气分子的消光特性,计算颗粒物和NO₂的消光系数,提出一种改进的大气能见度参数化方案.为了验证这一改进的参数化方案的大气能见度预报性能,①利用空气质量模式WRF-Chem3.7模拟2013年12月南京地区两次霾污染个例,并且与实际观测数据对比,证实其能够准确地模拟大气颗粒物和NO₂的浓度变化;②利用模拟的大气颗粒物和NO₂的浓度数据,分别采用改进的能见度参数化方案及已有的IMPROVE方案和CHEN的能见度参数化等3个方案,计算两次霾污染个例的大气能见度变化;③与观测能见度比较,评估3个能见度参数化方案的模拟准确性。评估表明,改进的参数化方案模拟的两个霾污染个例能见度的平均标准化偏差和平均偏差分别为17.19%、3.18%和517、173 m,并且和观测能见度的相关系数分别提高到0.76、0.87,其能见度模拟的准确性优于其它两种已有的参数化方案,并在不同相对湿度（RH）和能见度范围内改进的参数化方案模拟的标准化平均误差均小于其它两种参数化方案,其中,在RH < 80%和能见度≥ 1 km范围内标准化平均误差均低于50%.研究显示,改进的大气能见度参数化方案能够有效地提高空气质量模式的霾污染环境大气能见度的预报准确性.      

北京沙尘天气成因概率研究

沙尘天气的产生受到多种因素交错作用的影响,如何客观量化各种因素对沙尘天气的影响已成为相关评价的难点,建立有效的量化方法是问题的关键。基于沙尘天气的群聚群发性特征,通过对沙尘天气发生的时空资料进行集合运算,以北京为例建立了一种量化沙尘天气不同成因概率的方法。在北京及其周边13个国家基准站相关资料（1971-2000年）的基础上,评价出不同因素对北京沙尘天气的影响情况为：（1）浑善达克沙地是北京沙尘暴天气的主要外地来源,毛乌素沙地对北京沙尘暴天气的影响概率几乎为零,前者对北京浮尘、扬沙天气的影响概率约为后者的2倍;（2）外地沙源对浮尘、沙尘暴、扬沙天气的影响概率分别约是北京本地影响的4.6,2.2和1.6倍;（3）北京本地沙源影响中,自然因素对扬沙和沙尘暴天气的影响概率约为人为因素影响的4倍,人为因素对浮尘天气的影响概率几乎为零。     

内蒙古沙尘气溶胶浓度及其输送特性——朱日和春季情形的个例研究

利用WPS宽范围粒径谱仪对朱日和春季0.01～10μm的沙尘气溶胶观测资料,以及20m梯度塔气象要素资料,对沙尘天气日和非沙尘天气日的气溶胶浓度、谱分布以及输送特性进行了个例研究.结果表明:沙尘气溶胶浓度有明显的日变化特征,不同粒径段粒子的变化特征有所不同;沙尘气溶胶浓度在沙尘天气和非沙尘天气存在较大差别,粒径越大,这种差别越明显;气象要素对沙尘气溶胶浓度的分布有较大的影响,风速、气温、相对湿度与不同粒径段粒子的相关性不同;沙尘暴过程对不同粒径段粒子的输送特性不同,不同粒径段对应的输送距离和输送量有较大差别.     

南京北郊气溶胶散射特性观测研究

南京北郊是重工业区,空气污染严重。该文利用浊度仪对大气气溶胶散射系数进行了四季观测,研究了该区气溶胶散射系数、后向散射比、质量散射系数及散射系数与能见度的关系,结果表明,观测期间散射系数波动较大,平均值为344.84 Mm^-1,标准差为215.99 Mm^-1,散射系数季节差异明显,主要受气象条件和外界污染排放的影响;后向散射比平均值为0.139,春季变化剧烈,夏、秋、冬季在波动中缓慢上升,大气中细粒子污染严重且含量有增加的趋势;散射系数与PM_2.5质量浓度相关系数达到0.91,质量散射系数平均值为1.87m²/g;散射系数与能见度之间存在-0.66的相关性,两者呈负幂函数关系。     

沙尘天气发生频率对大气能见度方差的影响研究:以北京及其沙尘过往路径典型站点为例

利用1971～2000年北京及其沙尘过往路径典型站点日能见度和各种沙尘天气发生日资料,分析了沙尘天气发生频率与能见度方差的关系.发现当沙尘天气频率减少(增加)1次时,能见度方差就偏强(偏弱)1个标准差.沙尘天气发生频率对日能见度变率的影响主要是通过风速的高频变率实现的,当风速变率偏强(偏弱)1个标准差时,沙尘天气发生频率增强(减弱)约30%,近地面风场的高频变率影响了沙尘天气的产生,从而影响日能见度方差的波动.异常低能见度事件(日能见度距平<-2σ,σ为各站各日能见度距平的标准差)频次与能见度方差之间存在显著的正相关性.风速距平频次增加,使得沙尘天气发生频次增加,从而导致低能见度事件频次上升;反之,异常低能见度事件下降.浮尘、沙尘暴和扬沙与低能见度事件的相关程度是不同的.     

内蒙古干草原冬、春季大气气溶胶的若干特征观测研究

内蒙古半干旱草原区大气气溶胶浓度以及散射等特性对生态环境、气候变化与预测研究有重要意义,文利用2009年1～4月在锡林浩特观象台草原站的观测资料,分析了冬、春季背景大气气溶胶质量浓度、黑碳质量浓度、散射系数的分布特征。研究发现,背景天气下,PM10、PM2.5、PM1.0浓度值都较低,平均值分别为22.7、9.5、6.1μg/m3,3种PM浓度值间的相关性不同;黑碳浓度平均值为0.59μg/m3,小粒子中的含量较高,其日分布规律受人类活动影响较大,与各PM浓度分布有较大不同;散射系数平均值为31.2Mm-1,与PM10、PM2.5、PM1.0、黑碳质量浓度都显著相关。三种PM中,PM2.5对散射和吸收的影响最大。风速、相对湿度对不同粒径的PM以及黑碳浓度、散射系数的影响有所不同。     

半干旱区春季沙尘气溶胶谱分布的观测研究

为研究半干旱区沙尘细粒子的粒谱特征,利用WPS粒谱仪对内蒙古朱日和地区春季粒径为0.01~10.0mm的沙尘气溶胶进行了40多天的连续观测,得到不同天气条件下的气溶胶谱分布.研究表明,沙尘气溶胶有明显的日分布规律,不同天气背景下的沙尘气溶胶浓度变化特征不同,受气象要素影响较大.非沙尘日和沙尘日均有浓度变化较稳定的粒径段,沙尘日出现稳定粒径段的粒径小于非沙尘日,2种天气背景下的平均谱在0.07~0.20mm;非沙尘日、沙尘日和沙尘时段的气溶胶谱型在0.01~0.1mm、0.1~1.0mm和1.0~10mm 3个粒径段分布明显不同,分别符合对数正态分布、Lorentz分布和负指数分布.     

我国西北典型大城市大气可吸入颗粒物浓度分布特征

我国西北地区冬季寒冷、春季多风沙天气,空气中的可吸入颗粒物(PM10)浓度较高,利用兰州、西宁、乌鲁木齐、银川、呼和浩特等城市2000年6月～2007年12月每日浓度最高的大气主要污染物(SO2,NO2,PM10)浓度资料,研究了5个省会城市PM10分布特征。结果表明,五个城市PM10污染都较严重,PM10为主要污染物的日数每月平均超过20天。五个城市的季节分布特征类似,冬春季浓度较高,平均值都达到了国家二级污染标准,夏秋季相对低一些。其中,兰州和乌鲁木齐冬季浓度值远高于其他城市。五个城市均属煤烟沙尘型污染,但煤烟和沙尘的影响程度有所不同。