2013-2018年冬季成都市9次大气重污染过程的天气形势及逆温特征

利用2013年1月-2018年12月成都地区气象探空资料、空气质量指数(AQI)和欧洲中期天气预报中心ERA-Interim再分析资料,研究了成都市9次大气重污染过程中的天气形势和逆温特征,结合重污染过程期间的AQI及各类污染物质量浓度变化,讨论了不同天气形势和逆温特征与空气污染的内在关系.结果表明, 9次大气重污染过程中,在低槽天气型且风向主要为西南风、南风和西风时,污染较严重.白天贴地逆温的层数、厚度和强度与气态污染物呈正相关,对流层低层逆温的发展对各类污染物的扩散有抑制作用;晚上脱地逆温层数越多,厚度与强度越大时,颗粒污染物越难扩散.逆温层数与空气污染的正相关性相对于逆温厚度和逆温强度更明显, AQI对逆温总层数和总厚度具有一定的滞后性.     

玉树市低空大气逆温特征分析

根据玉树市气象站2013～2017年基本探空资料,统计分析了玉树市接地逆温和悬浮逆温出现频率、强度、厚度等,结果表明玉树市出现逆温的频率为67.0%,一日中逆温层08时出现频率高于20时,接地逆温层出现频率高于悬浮逆温层;玉树市逆温平均厚度达202.8m,一日中逆温厚度08时大于20时,悬浮逆温层平均厚度略高于接地逆温层平均厚度;逆温平均强度达到1.9℃/100m,一日中逆温强度20时大于08时,接地逆温强度略大于悬浮逆温强度。     

美国墨西哥湾沿岸地区信风逆温特性的无线电探空仪观测研究

通过分析美国墨西哥湾沿岸地区9个站点1998-2005年8年的无线电探空仪观测资料,研究了当地信风逆温层的一些特性。发现该地区8年平均信风逆温出现率一般在30%～40%范围内,逆温层层底高度一般都出现在2000～2200m高度范围内,逆温层的平均厚度、层底与层顶之间的平均温度差和平均强度变化范围分别为250～300m,2.0～3.0K和0.8～1.0K/100m之间。该地区信风逆温出现率存在明显的季节变化,在冬季和春季信风逆温发生较频繁,在夏季和秋季几乎不存在信风逆温现象,此外信风逆温出现率还存在明显的年际变化。由于墨西哥湾沿岸地区信风逆温的产生机制与夏威夷群岛的不同,因此这两个地区信风逆温的一些基本特性、季节变化和年变化规律均不相同。     

内蒙古西部地区一次空气污染过程分析

利用常规资料和内蒙古环境监测中心站的空气质量监测资料及NCEP资料分析2014年12月25日至30日内蒙古的一次空气污染事件。研究表明:此次雾霾的主要污染物为PM_(2.5),在12月27~29日为污染最严重时段,选取呼和浩特站作为代表,AQI值均在200以上;12月28~29日高空受西北气流控制,850,hPa上存在温度脊和逆温层,地面一直受弱低压场控制,地面风速维持在4,m/s以下,相对湿度基本维持在40%~60%,,弱暖平流控制,这是造成此次天气过程污染物不易扩散的主要因素。     

河北廊坊重污染天气特征及气象条件影响研究

利用2013—2016年廊坊市环境监测数据以及同期相关气象资料,采用数理统计等方法,研究重污染天气特征及影响的气象条件.结果发现:空气质量达标天数呈逐年上升趋势,而重污染天数逐年下降;重污染天气主要出现在1—3月、10—12月;重污染天气首要污染物只有PM_(10)、PM_(2.5)、O_3与PM_(10),PM_(2.5)4种情况.重污染天气日气象要素特征明显:主导风向主要位于风玫瑰图的第一、第三、第四象限,风速基本上小于1.6 m/s;相对湿度多在50%以上;年均能见度小于10 km;1—3月、10—12月主要污染月逆温层厚度更厚,强度更强,逆温出现频率也更高;静稳天气指数除了4、5、7月小于10以外,其余月均大于等于10;3—6月混合层高度在1000 m以上,其余月小于1000 m;重污染日霾、雾、轻雾、露、霜、结冰6种天气发生的频率较高.     

兰州市区大气污染与气象条件的关系

本文利用１９８９年１２月１－１５日兰州大气边界层和大扩散监测试验期间的气象和污染浓度资料，分析了此段时间内兰州市区大气污染现状和相应的天气环流形势，并计算了有关空气污染气象参数。结果表明，该试验期间高空５００ｈＰａ等压面上欧亚范围的主要环流形势为两槽一脊型；地面天气图上分别在５日和１０日有两次冷锋经过兰州，当冷锋来临之前污染浓度逐渐增高，冷锋过境后污染浓度有很大差异，空气污染浓度的变化与气象条件有     

贵州省2次重凝冻过程初期低空逆温的三维特征分析

利用贵州省雨凇观测资料和NCEP/NCAR再分析资料对2008年初和2011年初历史罕见的持续的、大范围的重凝冻过程前期至初期的环流形势、天气系统、冷暖气团和温湿特征的水平分布及垂直结构作对比分析,发现前期冷空气路径,冷中心强度和位置、南支系统、滇黔准静止锋及西太平洋副热带高压在高低空的相互配合是初期低空逆温层形成的主要因子,表现在初期温湿场垂直方向上呈干冷-暖湿-干冷的结构特征,利于凝冻天气过程的发生、发展.对比2次凝冻过程初期逐日雨凇观测站次的不同发展路径和发展强度,发现其发展路径与来自高纬的冷空气路径有关,其发展强度与低空逆温的强度有关,且冻雨的落区与逆温中心位置有很好的相关性,并且逆温层的存在是这2次凝冻过程开始的必要条件.从温湿场的三维结构来分析初期低空逆温的形成原因,一方面是来自高纬的冷空气下沉、在近地面形成冷垫,并抬升暖空气,使中层增温增湿,一方面是气团在低空偏东风的引导下从贵州东部向西部爬升过程中形成锋面逆温,二者的共同作用对逆温的出现有主要贡献.     

银川市低空逆温特征及其对雾、霾的影响

根据2011—2015年国家气候基准站逐日08时和20时探空观测资料,能见度、相对湿度以及雾、霾观测资料及银川市环境监测站的PM10质量浓度数据,用数理统计及其相关分析方法,研究银川市低空逆温特征及其对雾、霾的影响.结果表明,银川市四季均有逆温出现,秋冬季节逆温的出现频率最高、厚度最厚、强度最强,08时较20时逆温的出现频率更大、厚度更厚、强度更强,悬浮逆温底高更低,雾、霾天气与逆温的季节变化特征一致;银川市四季低空逆温的厚度、强度和持续性均与PM10的质量浓度呈正相关关系,且在秋冬季节最显著;逆温持续时间越长,雾、霾现象越严重,逆温层越厚,强度越强,空气质量等级为优或良的概率越低,而为轻度、中度及重度污染的概率越高.低空逆温是影响银川市雾、霾天气的主要污染气象条件之一.     

北京市夏季城市强热岛边界层气象特征

近年来,北京市城市化发展迅速,城市气候特征也发生明显变化。应用中科院大气所325m铁塔的梯度观测资料,对发生在北京市的夏季强热岛天气的边界层气象特征进行了分析。结果表明:发生在夜间的北京市夏季强热岛,其边界层存在很强的逆温层结,并且逆温层较厚,低层风速较小,一般不超过2.0m/s;但白天,随着太阳短波辐射的加强,逆温结构很快被破坏,城市热岛强度也迅速减弱。     

银川市大气逆温特征对空气污染物浓度的影响

通过对银川市2013-2015年逐日探空观测资料及同期银川市六个监测站点的污染物浓度逐时监测数据,对银川市的低空温度层的特征进行了分析,并结合统计数据,分析了逆温层的特征与四种主要空气污染物(SO₂、NO₂、PM10、PM2.5)浓度之间的关系。结果表明,银川市主城区在全年的四季中均有逆温层的存在,但是冬半年逆温发生的频率高于夏半年;逆温层厚度冬季较厚、夏季较薄,逆温强度秋季最强、夏季最弱。通过污染物浓度与逆温特性的相关度分析,发现四种主要空气污染物的浓度与逆温层存在相关性,其中,其浓度与逆温层厚度呈正相关,与逆温层强度呈负相关。这说明银川市低空大气逆温层结状况是影响当地空气污染程度的主要因素之一。     

东莞地区冬季大气边界层结构对PM_(2.5)影响的观测研究

利用2013年12月在东莞地区开展大气边界层观测试验得到的垂直风温资料和逐时PM2.5质量浓度资料,研究了东莞地区大气边界层结构对PM2.5质量浓度的影响的。结果表明:在大陆冷高压控制下,东莞地区的边界层结构演化非常典型,而东莞地区冬季PM2.5污染事件通常由冷气团南下的天气形势引起。在PM2.5污染过程中,日平均边界层高度往往不足600 m,较低的大气边界层高度使得PM2.5持续累积,夜间稳定边界层高度约为100 m使得夜间出现PM2.5质量浓度峰值。东莞地区的垂直风场存在显著的三层结构,较小的底层风速有利于PM2.5聚集在边界层内难以扩散,而高度较低的小风中层使得PM2.5污染物进一步被压缩在大气底层,加剧了地表的PM2.5污染程度。在冬季大陆冷高压控制下,在PM2.5污染过程中,东莞逆温结构多发,低空逆温层底约在700m,而且厚度和强度都较大,夜间常见贴地逆温,且厚度约为100 m,持续稳定存在的较低的逆温层导致的稳定层结是造成PM2.5污染的重要原因。     

华山地区近60 a 6-9月降水特征及环流成因分析

运用滑动平均、回归分析和Morlet小波分析法,用华山站60 a(1956-2015年)的逐日降水资料,对华山地区降水较多的6-9月的降水进行了不同时间尺度的特征和趋势分析,对可能影响降水的环流因子进行了统计分析.结果表明,华山地区月降水呈单峰分布,降水量、降水日数与最大日降水量的峰值均出现在7月. 6-9月的降水量对年降水量贡献很大,占全年58%以上,其中大雨及以上量级降水出现频次占比超过50%.华山地区降水存在比较明显的周期,年内周期主要表现为在6-9月存在4 d左右的准单周季节内振荡,年降水量在1973-1992年存在5 a左右的显著主周期.影响华山地区6-9月旱涝的环流形势差异较大,在涝年主要表现为高空通常有气流辐散,地面有气流辐合,垂直上升运动更强,西太平洋副热带高压位置更西更北,沿副热带高压西侧到达华山地区的低层水汽条件更好,中低纬度冷空气较弱,冷暖空气在华山地区交汇;旱年形势则大致相反.利用大尺度环流因子定量化指数统计验证发现,对于华山地区6-9月汛期降水影响较大的气候因子主要为北半球副热带高压和西太平洋副热带高压北界及脊、北半球副热带高压强度、印缅槽和北半球极涡中心强度,这些因子与华山汛期降水量的相关系数达到-0.13～0.28,且均通过了0.05的显著性水平检验.     

不同天气形势下福建省环境空气质量特征研究

该文利用2014年9月~2015年8月福建省9个设区市PM10、PM2.5逐日浓度资料及NCEP/NCAR再分析逐日高度场、风场(垂直方向为17层,分辨率为2.5°×2.5°)资料,分析福建省不同天气形势下的污染物浓度变化特征,并将其应用于环境空气质量预报业务中。得出结论:(1)高空脊、暖区辐合为不利扩散的环流形势,高空脊影响过程中,多个设区市环境空气质量处于轻度污染水平;受暖区辐合影响时,多个设区市环境空气质量处于良的水平,多个时段出现轻度污染事件。(2)高空槽、副热带高压及其边缘、台风及其外围为有利扩散的环流形势,受其影响期间,各设区市环境空气质量处于优良水平。(3)西北气流带、西南气流带、平直西风气流带在不同的季节,其扩散能力不同,各设区市环境空气质量处于良的水平。     

典型极端低温事件中高空急流和阻塞高压的特征及其协同作用

利用NCEP/NCAR再分析资料、三维急流指数和二维阻塞高压指数,研究了高空急流和阻塞高压在典型极端低温事件:2008年初低温雨雪冰冻灾害和2016年"霸王级"寒潮事件中的协同作用,揭示了两次极端低温事件不同天气表征的环流成因.结果表明,与气候平均值相比,两次事件中东亚急流的配置均为增强的副热带急流和偏弱的温带急流,阻塞高压发生频率偏多(33%),强度异常偏强(3.5以上).2008年初高空急流强度较2016年更强,乌拉尔山阻塞高压持续稳定且强大,源源不断的向中国输送冷空气,中纬度低槽活跃,西太平洋副热带高压偏北,加强了向中国南方地区的水汽输送,造成该地区持续性低温和降水;2016年东亚温带急流较常年以及2008年都偏弱,使得阻塞高压异常偏强,横跨约40个经度,乌拉尔山地区500 hPa高度场正距平中心达300 gpm,阻塞高压脊前冷平流加强了近地面西伯利亚高压强度,在南移延伸至华北地区的东亚横槽转竖后西北气流的引导下,冷空气迅速入侵中国,造成短时间剧烈降温.     

2010—2011年冬季浙江两次强降雪天气过程对比分析

 使用NCEP/NCAR 1°×1°格点资料,对2010—2011年冬季浙江两次强降雪进行了对比,通过对环流形势、水汽、动力、热力特征的诊断分析表明,2010年12月15日降雪过程是一次高空横槽转竖,地面强冷空气南下的冷过程,而2011年1月18—21日降雪过程是冷背景下西南气流北抬的暖过程;在700hPa两者都存在着西南气流的加强;850hPa,前者是东风急流,后者是西南风急流。两次降雪都有充分的水汽和强烈的垂直上升运动,前者能量锋区是南压的,而后者是南北波动的;两次降雪都满足温度场的基本条件,并具有逆温结构,前者的逆温层深厚,后者的比较浅薄。     

孟加拉湾风暴的大气环流特征分析

利用联合台风警报中心和NCEP/NCAR资料,对1945～2008年孟湾风暴期间500 hPa和700 hPa的环流形势进行合成分析,得出:①不同移动路径的风暴与不同特征的大气环流有明确的相互配合关系,孟湾风暴期间,中高纬度为两槽一脊型,风暴向东北或西北移动时贝-巴之间的脊稍弱.②孟湾风暴向东、东北移动期间,脊前西北气流引导冷平流沿青藏高原南下进入云南,促使高原东南侧的低槽切变或横槽切变向南移动进入云南.但印度半岛至孟湾北部的反气旋强弱不同,西太平洋副高强度不同,高原南侧的系统也不相同.前者副高位置偏南偏西,西脊点西伸至92°～97°E间,脊线呈东北-西南走向,位于10°N以南,副高西北侧为偏西气流.这种大气环流特征有利于风暴向东移动.后者副高位置略偏北,西脊点位于108°E附近,脊线位于10°～18°N间,副高外围的西南气流控制孟湾东部至低纬高原地区,滇缅间为西南急流区,这种大气环流特征有利于风暴向东北方向移动.但两者都会给云南造成强降水天气过程.③风暴向北移动时,中高纬度气流较为平直,高原南侧至孟湾北部为低槽区,印度半岛为反气旋环流控制.副高西脊点位于100°～106°间,脊线呈东西走向,位于15°～25...     

2014年1月济南市空气污染气象条件分析

为研究大气环流背景及气象条件对山东中西部PM2.5污染的影响,利用气象及PM2.5浓度资料,选取济南市作为典型代表城市,诊断分析了大气环流背景及气象演变过程对2014年1月济南市PM2.5浓度的影响,建立济南静稳指数公式。结果表明：2014年1月华东北部至华北南部地面至对流层中层风速均为负距平,水平方向污染扩散能力差,偏南风异常加强了南方水汽的输送,有利于气态污染物向颗粒态转化,推高了PM2.5浓度;对流层低层东亚冬季风异常偏弱,逆温增多,垂直方向污染扩散能力差;500 hPa异常高压,抑制了东亚大槽的发展,更加有利于污染物在底层的累积。天气演变过程分析表明：地面水平方向及高空垂直方向气象条件对PM2.5浓度均有影响,地面风速偏弱（偏强）,高（低）湿度,风场辐合（辐散）时,PM2.5污染偏高（偏低）;边界层高度降低（升高）,垂直方向气流下沉（上升）,对流层中低层大气层结不稳定增强（减弱）时,PM2.5污染升高（降低）。静稳指数对于空气质量及重污染过程具有较好的预报能力。     

成都市夏季臭氧污染的环流分型与来源分析

为探究大尺度环流对成都市O₃污染的影响, 基于四川盆地700 hPa位势高度场, 采用T-PCA方法, 将2015—2019年夏季(6—8月)各日的大气环流归纳为5类环流型, 并对不同环流型下的成都市O₃污染特征与污染来源进行分析。5类环流型中, 东北高压型(NEH)和高压底部型(UNF)条件下, 四川盆地气温较高, 湿度和云量相对较低; 对比过去24小时的变温, UNF下四川盆地增温显著, NEH 下变化不明显, 另外三类环流型(即东南高压型、西北低压型和西北高压型)下则出现不同程度的降温。NEH和UNF下的气象条件更有利于四川盆地O₃的光化学生成。研究时段内, NEH和UNF下成都市O₃浓度水平和O₃超标日比例明显高于另外三类环流型, 是夏季发生O₃污染的主要环流型。成都市O₃污染较重的月份具有较高的NEH和UNF环流型占比。通过对成都市夏季O₃来源的模拟分析, 发现O₃污染主要来自四川盆地内的污染源排放(占55.0%), 以成都本地贡献为主(31.6%), 其他重要贡献城市包括德阳(5.4%)、重庆(4.0%)、资阳(3.9%)和眉山(2.2%)。然而, 不同环流型下成都市的O₃来源具有不同特点, NEH下成都平原内部污染传输影响较强, 德阳市O₃贡献显著增加(占14.9%); UNF 下成都市O₃污染呈现很强的局地性污染特征, 成都市排放的O₃贡献占比接近一半(46.8%)。     

天津沿岸一次持续性强浓雾演变特征观测分析

利用常规地面观测、Micaps、微波辐射计、风廓线仪等观测资料,详细分析了2016年12月31日～2017年1月4日天津沿岸一次浓雾过程的演变特征。结果表明:这是一次平流辐射雾过程,以冷雾为主,呈阶段性、浓度大特征。浓雾时段1期间,500 hPa、700 hPa以纬向环流为主,850 hPa、925 hPa和1 000 hPa为暖性结构,有南北向切变线过境,地面由均压场转为高压前部,西南风转为北风,最大风速为3 m/s;浓雾时段2期间,500 h Pa、700 hPa、 850 hPa天津地区受西北气流控制,925 hPa西南气流强盛,1 000 hPa受偏东气流影响,925 h Pa、1 000 h Pa伴有暖脊过境,地面为高压前部,风向多变,风速微弱。此外,浓雾时段1期间,逆温层一直稳定存在,最大厚度为1.0 km,维持4 h,最强逆温极大值为1.3℃/50 m,饱和层最大厚度0.35 km,低空急流输送水汽,偏北风的入侵使得辐射降温明显;浓雾时段2期间,逆温层最大厚度为1.1 km,1.0 km以上维持10 h,强逆温极大值为1.6℃/50 m,饱和层最大厚度仅为0.15 km,东南风输送的水汽使得浓雾天气维持,风速较小。     

九江市重污染天气形势特征及污染源分析

利用九江市环境保护监测站的日均AQI值和首要污染物等监测资料、常规地面、高空气象观测资料,对2014-2016年15个重度以上污染日进行天气形势分析并分型,利用HYSPLIT后向轨迹模型污染天气气团轨迹进行模拟。得到九江市重度以上污染天气的天气形势:高压型、高压后部型、高压底部型、低压型。地面有弱冷空气输送,或地面均压场、850～700 hPa有显著的暖平流输送形成暖盖的静稳天气形势有利于出现重污染天气。根据污染源分为3类:外部输入型、混合型(外部输入加本地堆积型)和本地堆积型。15个个例中有7个的重污染天气个例是由于前期有弱冷空气扩散南下,携带污染物从华北、长三角到本地。混合型为前期48-72 h有污染物的输送,配合稳定的天气形势,污染物在近24 h内堆积,形成的污染天气。本地污染型3个个例造成污染的主要原因并不是适宜的天气形势,而是人为活动造成的。