混合层顶覆盖逆温层变化规律研究

论文利用无线电探空仪获取了合肥市西郊一百多份温度和湿度探空资料，统计分析得到该地区大气边界层覆盖逆温的特点：覆盖逆温层底平均高度为1220m、覆盖逆温层的平均厚度为200m、覆盖逆温层的温度跃变平均值为0．7℃等。覆盖逆温层底的高度具有季节变化趋势，与太阳直接辐射的时间积分有较好的相关。根据边界层高度和感热通量的关系，可知感热通量约占地面接收到的太阳直接辐射的30％。     

天津地区雾天不同高度湍流输送特征的实验研究

利用天津 255 米气象塔层大气边界层观测资料, 分析雾日各气象要素的特征, 研究湍流输送规律。结果表明: 雾前, 大气湿度较大, 逆温层高度约为 100 m, 辐射雾发生前的逆温强于平流雾; 雾中, 逆温层持续变强、增厚; 雾后, 逆温层出现抬升, 大气呈近中性偏不稳定的层结特征。辐射雾过程的逆温现象比平流雾明显; 辐射雾雾顶较低, 平流雾较高; 辐射雾的消散主要受温度影响, 平流雾主要受风速影响。雾天气过程改变了大气层结结构, 夜间可能呈现不稳定层结状态; 雾前和雾中不同高度的湍流垂直输送微弱, 雾过程后期的水平输送突然增强。辐射雾雾前不同高度的平均动能数值较小, 雾中呈增大趋势, 雾消散阶段逐渐增大, 湍流动能的增大是影响辐射雾消散的重要因素。雾前不同高度平均动能与湍流动能比值的突然增大可能是雾发生的湍流信号之一, 比值剧增之后降至雾前水平则为雾消散的信号。     

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。     

华北北部半干旱地区夏季大气边界层特征的实验研究

2016年7月3—16日在内蒙古自治区科尔沁地区大气科学与大气环境综合实验站开展科尔沁半干旱下垫面大气边界层野外综合观测试验, 利用 GPS大气边界层精细探空资料, 分析华北北部半干旱地区晴天、阴天和雨天等不同天气条件下的大气边界层结构。采取不同的方法和判据对比确定大气边界层高度, 统计实验期间低空急流特征, 并对近地面湍流特征及地表能量收支状况进行初步的探讨。结果表明: 晴天, 白天的大气边界层平均高度约为1790 m, 夜间约为250 m; 阴天和雨天, 白天的大气边界层平均高度约为980 m, 夜间约为430 m。夜间, 近地面层湍流动能与边界层高度有较强的相关性。低空急流多发生在午夜, 平均高度约为390 m, 强度与高度正相关。     

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。     

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。     

北京市秋季大气边界层结构与特征分析

利用2000年9—10月北京市西部城、郊3个站点的探空资料,分析该地区秋季边界层高度的平均变化规律,探讨边界层内温度、风向、风速的廓线性质和结构特征,了解其时空变化和差异。结果表明,北京市秋季白天边界层最大高度平均约1km,夜间稳定层高度在200～400m之间。晴朗天气里,白天城区边界层温度高于郊区,反映出城市热岛的作用,夜间热岛现象不明显。较低的边界层高度和其顶部经常维持的强稳定层(强逆位温层)阻断上下层流动的关联,有利于近地面大气维持静稳状态和该季节雾、霾天气的出现。夜间约400m以下气层的流动大体分为3种形态,即整层小风型、低空急流型和贴地风速极大型。温度层结与夜间流动结构有密切对应关系。     

兰州市冬季大气颗粒物的污染特征分析

利用兰州市冬季大气颗粒物Anderson分级采样器和石英分级采样器的资料,采用改进的三次样条插值方法分离出PM2.5,研究兰州市PM2.5PM10的污染水平、PM2.5占PM10和TSP的比例,并比较兰州市PM2.5和PM10在国内的污染水平.结果表明:兰州市冬季PM2.5和PM10的污染严重,PM2.5在大气颗粒物中的质量浓度相对很高,PM2.5的污染和危害值得重视.     

银川市大气逆温对环境空气污染浓度的影响

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及其与四种主要空气污染物(SO_2、NO_2、PM_(10)、PM_(2.5))浓度之间的关系。结果表明,银川市主城区在全年各季中均有逆温层存在,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,逆温强度冬季最强、夏季最弱。通过污染物浓度与逆温特性的相关分析,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,空气污染物的浓度与逆温层厚度呈正相关,与逆温层强度呈正相关。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。     

湖南省冬季一次PM2.5重污染过程特征及来源分析

针对2020年12月18—28日湖南省发生的一次PM2.5重污染过程,利用湖南省内组分站和环境空气复合监测站水溶性离子分析仪、碳组分分析仪、无机元素分析仪等分析了PM2.5的化学组成,对颗粒物主要成分进行了来源解析,并结合气象要素、激光雷达和卫星遥感监测综合分析了此次重污染的过程和成因.监测结果显示,此次重污染过程中PM2.5最高日均质量浓度达177μg/m3,超标1.36倍;重污染期间硝酸盐是PM2.5的主要组分,最高可达55.5％;激光雷达及气象数据分析表明,此次重污染是受高湿静稳、逆温、边界层高度低等不利气象条件影响,加之区域污染传输和本地污染积累而引起空气质量的恶化.     

逆温对成都市空气污染的影响

利用成都市2004-2019年探空数据、气象再分析数据和空气质量指数(AQI)数据,分析成都市逆温的变化特征及其与AQI的相关关系,并对两个典型重度污染事件进行个例分析,揭示大气环流形势和逆温变化在大气重污染事件中的特征和影响.结果表明,成都市近16 a间近地逆温频率呈显著下降趋势,气候倾向率为-0.21%/a;近地逆温频率、逆温强度、逆温层底高为上升趋势,气候倾向率分别为0.51%/a、0.042℃/100 m、10.25 m/a(但逆温层底高未通过95%的显著性检验),冬季发生近地逆温频率与逆温强度的平均值均为四季中的最大值,分别为6.31%和1.6℃/100 m;逆温强度与AQI呈显著正相关,相关系数为0.29,逆温层底高与AQI呈显著负相关,相关系数为-0.24.典型个例分析显示,成都地区出现重污染事件的前6 d直至重污染事件发生当天,高空形势主要表现为中高纬度“两槽一脊”与“两槽两脊”形势,四川盆地均为偏西气流控制,地面处于高压中,配合反气旋的环流,垂直风速很弱,形势稳定,容易维持逆温,且逆温强度不断增大,逆温层底高减小, AQI增大,污染较为严重;随后高空“脊”减弱东移,有...     

基于无人机平台的细颗粒物三维分布监测

为获取高空间分辨率的污染物浓度数据,搭建了基于无人机技术的大气污染物立体监测平台,并成功获取临安市2014年11月一次重污染事件1 km以下高度的细颗粒物(PM_(2.5))浓度及同步气象场的三维分布数据。结果表明:大气湍流对PM_(2.5)浓度时空变化具有重要影响。清晨及上午大气垂直湍流活动较弱,大气稳定度较高,逆温等温层多重大气结构不利于PM_(2.5)垂直扩散。中午大气湍流活跃度最高,PM_(2.5)混合充分,垂直浓度梯度较小。下午PM_(2.5)在边界层内水平输送显著,并逐步向下沉降,说明此次重污染事件主要受外地污染源输送影响。     

陕西省大气污染动态演变规律及空间分布

为积极响应国家打赢污染防治攻坚战的号召,分析大气污染的动态演变规律,本文利用空间统计学和马尔科夫链,探析陕西省各市区PM2.5污染的空间分布及其动态演变规律。分析表明,采暖期的污染较非采暖期严峻,各市污染物呈现初春高,夏秋较低,冬季最高的不规则“U”型变化规律。空间分布显示关中地区污染较重,特别是西安、咸阳与渭南,陕南地区空气质量最好,商洛与安康的空气质量优于其他城市,且不同地区PM2.5浓度存在显著的空间自相关性。动态演变规律表明,PM2.5浓度转移状态不仅与地区自身浓度相关,还受相邻区域浓度影响,浓度等级越高,向上转移的概率越大,整体上呈现以咸阳为发散点,由高浓度依次向高浓度、较高浓度、较低浓度以及低浓度转移态势。本文研究为提高大气环境质量、区域间进行联防联控提供理论依据。     

石家庄市秋冬季大气环流型下的气象和PM2.5污染特征

根据石家庄市2013—2018年秋冬季(当年11—12月和次年1—2月)11种大气环流型天气条件下的地面和垂直气象特征, 归纳出5类大气环流条件, 并结合气团传输轨迹和PM_2.5浓度监测数据, 探讨大气环流条件与石家庄PM_2.5污染的关系。在5类大气环流条件中, 第I类(NW型和N型, 天数占16%)的扩散条件最好, 以西风和西北风为主, 风向比较稳定, 风速大, 边界层高度高; 第II类(NE型, 天数占9%)和第III类(E型和SE型, 天数占12%)的扩散条件次好, 近地面风向分别以北风和东北风为主, 风速较大, 前者边界层高度中等, 后者边界层高度低; 第IV类(A型, 天数占37%)的扩散条件较差, 近地面风速较低, 同时边界层高度低; 第V类(UM型、C型、S型、SW型和W型, 天数占26%)的扩散条件最差, 近地面风速很小, 风向变化大, 边界层高度低, 低层大气逆温明显。不同大气环流条件下气团的传输路径存在差异, 对石家庄地区PM_2.5污染产生潜在影响的区域随之不同。石家庄市秋冬季的PM_2.5污染与不同环流型的扩散条件密切关联, 第V类大气环流条件下最易发生PM_2.5污染, 污染发生频率在78%~96%之间, 重度及以上级别污染发生频率均在55%以上; 第IV类大气环流条件下的污染状况变化相对缓慢, 但连续的第IV类大气环流天气多带来PM_2.5污染持续累积; 第I类大气环流条件下发生污染的频率最低。     

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。     

石家庄市一次持续性霾过程气象成因分析及其对能见度的影响

基于地面气象观测数据和环境空气质量监测数据,对2015年12月6～13日石家庄市一次持续性重度霾污染过程进行分析,结果表明:空气湿度大、地面风速小、天气静稳为此次持续性霾的发生和维持提供了有利的气象条件;污染过程中逆温主要为不贴地逆温,逆温的形成滞后于污染的形成,霾严重时段逆温顶发展至高空1 km以上,逆温层厚大于1 km;污染的大部分时段,能见度在1 km以下波动,当PM_(2.5)质量浓度达到一定水平后,相对湿度对能见度的影响高于PM_(2.5)质量浓度;不同情景计算表明,重污染过程中降低相对湿度和控制PM_(2.5)质量浓度均能改善大气能见度,但相对湿度是影响能见度的关键.     

九江市大气污染物扩散气象条件分析

利用气象观测资料和环境监测数据,分析2018—2019年九江市大气污染物扩散气象条件,并对比分析周边南昌、景德镇大气污染物扩散条件,得出以下结论:九江、南昌、景德镇3地平均PM2.5浓度均呈现秋冬季高、春夏季低的特点;3地PM2.5浓度偏高时段主要在冬半年,九江明显更高;当冬季九江盛行偏北风和东北风时PM2.5浓度更高、污染更严重,2018—2019年九江逆温次数较南昌多,垂直扩散条件略差于南昌;受地形影响,冬半年常见的偏北风被大别山脉分流为西北风和东北风,九江位于两股气流的交汇处,九江南侧有山脉阻挡,不利于污染物向南扩散.     

校园大气环境不同高度PM_(2.5)的物理化学特征比较

大气细颗粒物(PM2.5)已经成为影响我国大气环境质量和人们身体健康的首要污染物.作为青少年集中学习和生活的校园环境的空气质量状况已经成为多方关注的热点.为研究校园环境大气细颗粒物的空间分布状况及其物理化学特征,在不同高度(5,40 m)设立采样点,同步采集大气PM2.5样品,利用高分辨扫描电子显微镜-X射线能谱仪(scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer,SEM-EDS)分析了不同高度和不同时间段校园大气环境中PM2.5的微观组成、化学组分,得出如下主要结论:校园环境PM2.5的微观组分主要有燃煤飞灰颗粒、矿物颗粒(原生的和新生的矿物颗粒)、烟尘集合体以及无法鉴定的颗粒物;5 m高度处采集的颗粒物的质量浓度和数浓度均高于40 m高度处,5 m高度处PM2.5的矿物颗粒相对较多,而40 m高度处PM2.5的烟尘集合体相对较多;晚上样品中颗粒物数量和种类都比白天要多.     

兰州大气污染物浓度与局地气候环境因子的关系

利用2000年12月10～l7日在兰州市城区的大气边界层观测资料以及同期的污染物浓度监测资料、自动气象站观测资料和常规气象站辐射观测资料等，通过山谷内市区污染物浓度变化与山谷外对照点的比较，研究了兰州市城区污染物浓度的变化特征；分析了对应时期兰州市山谷气候环境因子和特征参数的变化。结果发现，大气中污染物对太阳辐射的吸收增温与白天大气逆温层之间有明显的正反馈机制，而且这种反馈机制在白天大气逆温层的形成和发展过程中起主导作用；讨论了兰州市山谷大气污染物浓度与大气逆温、水平风速、Froude数和边界层稳定度参数之间的简单关系。     

北京市2014年大气污染物空间分布特征分析

基于地理信息系统ArcGIS 10.2平台,采用反距离权重空间插值模型对2014年北京市35个环境质量监测点监测到的主要大气污染物:一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)和二氧化硫(SO2)质量浓度年均值的变化规律及空间分布特性进行了分析.结果表明,在质量浓度分布上,2014年北京市CO、NO2、SO2、O3、PM10、PM2.5这6类大气污染物的质量浓度分别位于1～3 mg/m3、17.22 ～ 105.4 μg/m3、14.27～25.75 μg/m3、27～ 81μg/m3、76 ～ 179 μg/m3、67 ～ 123 μg/m3范围内.由此可知,北京市2014年大气污染物年均质量浓度除PM10和PM2.5外的其余污染物质量浓度并不高,都在轻度污染范围之内;在空间分布上,除O3质量浓度空间分布上呈现出北高南低的特征外,其余污染物均呈现南部、中部质量浓度较高,北部地区质量浓度较低的特征.