影响我国霾天气的多尺度过程

频发的霾天气是我国现阶段面临的最主要大气环境问题之一.霾期间高浓度大气细颗粒物(PM_(2.5))是多种物理化学过程综合影响的结果,包括排放、气-粒转化、大气边界层、局地环流、天气与气候等过程.上述过程的时空尺度跨越了几个数量级,在空间尺度上涵盖了纳米尺度至上千千米尺度.多尺度过程本身的复杂性以及不同过程之间的相互影响是目前大气环境领域面临的最严峻挑战,直接影响到对于霾天气形成机制的科学认识、预报技术与数值模式研发,以及相应的大气污染治理.文章综述了在影响我国霾天气的多尺度过程及其与气溶胶的相互作用领域取得的研究进展.研究表明:二次气溶胶已经成为我国大气气溶胶的主要部分,在霾过程后期,液相非均相过程对气-粒转化有重要贡献; PM_(2.5)呈现多时间尺度周期性振荡,包括1, 4～7以及40～60 d等,边界层、天气和气候等多尺度过程是造成上述周期性变化的主因;已有证据表明,我国高气溶胶已经影响到该区域大气光化学、大气边界层,甚至天气和气候过程.气溶胶与上述过程的相互作用进一步影响了气溶胶浓度及其空间分布,但是此问题极为复杂,尚存在很大不确定性.为此,今后需重点加强以下研究:加强包含气溶胶理化性质、大气光化学、气象要素在内的多要素协同观测,重点开展对流层内多要素协同垂直探测;增强跨学科领域研究,尤其是大气物理-大气化学-天气/气候等多学科间的交叉性研究;加强气溶胶与大气化学、边界层、天气气候等过程相互作用的数值模拟研究.     

西太平洋热带气旋路径对北京PM10污染的预示作用

利用北京地区空气质量监测资料和NCEP再分析资料, 分析了北京地区PM10污染过程与天气形势和天气系统的关系. 特别是通过对海平面气压场和西太平洋热带气旋路径的分析, 发现西太平洋热带气旋路径对北京地区PM10污染的发生具有预示作用, 即当热带气旋北上并在朝鲜半岛或日本登陆的情况下, 北京地区一般受持续均压场等弱中尺度天气系统控制, 经常容易发生区域性的PM10空气污染过程. 这为开展北京空气污染预报预警和污染控制, 提供了一个有效的预报方法和手段.     

原油管道能源消耗现状及发展趋势

以管道储运公司能源消耗现状为例,分析与研究了目前原油管道能源消耗存在的问题。针对存在的问题,提出了五个方面的合理化建议,建议从管道自身建设、耗能设备更替、管线运行优化、能源结构调整和新技术推广应用等多方面开展研究,使原油管道能耗朝多元化、清洁化、环保化、节约化方向发展。结论指出大力推进相关技术的研究和发展对提升企业的竞争力具有重要的意义。     

基于激光雷达数据的奥运大气污染控制效果评估

为有效评估2008年奥运会期间北京本地及周边地区的大气污染控制效果, 利用双波长偏振激光雷达观测数据, 分析研究了奥运会期间北京地区气溶胶消光系数的演变规律. 结果表明: (1) 在气象要素几乎相同的情况下, 2008年奥运会期间近地面(250 m以下)消光系数较2007年同期下降了42.3%, 这表明北京本地污染控制措施对改善奥运会期间的空气质量起到了明显的作用. (2) 通过对比分析奥运会前(2008年7月20日~8月7日)与奥运会期间(2008年8月8~24日)气溶胶消光系数的变化, 发现奥运会期间消光系数日均值在边界层中上层(0.5~1.5 km)减少显著. 为解释此现象, 利用NAQPMS模式分别模拟了北京周边地区在奥运会前与奥运期间对北京地区大气污染物的输送状况, 发现PM₁₀的输送量在奥运期间有36.6%的削减, 这表明北京周边地区污染控制措施对改善奥运会期间的空气质量也起到了重要作用.     

我国冬夏季硫污染物沉降与跨地区输送模拟研究

东亚经济篷勃发展,呈现欣欣向荣景象,但也带来了诸如大气污染、酸雨等环境问题。土壤因酸沉降影响会引发诸多的生态问题。继西欧和北美之后,东亚已成为世界三大酸雨区之一,且有进一步发展的趋势。由于污染物空中滞留时间较长,其跨地区输送已成为各国政府和科学家十分关注的热点问题。利用模式计算不仅有助于了解酸沉降分布及跨边界输送态势,而且可以预测未来变化趋势。为此我们发展了一种三维欧拉型污染物输送模式,能方便地计算长时间(月、季、年)的污染物远距离输送态势。控制方程中考虑了干沉降和降水的湿清除以及污染物的气相和液相化学过程,并用之计算了冬夏季我国和东亚地区硫沉降量的分布、输送通量及国内各大区之间的相互输送量。这不仅有助于了解我国各大区之间和东亚各国之间污染物的输送规律,还可为经济可持续发展战略中控制污染源的排放提供科学依据。     

城市边界层温度廓线及特征的季节变化

利用北京月坛公园180 m铁塔城市边界层常规微气象观测资料, 分析了城市边界层温度及其层结的季节变化. 结果表明: (1) 与其他季节不同, 冬季地面气温日变化与其上层的气温日变化不同步, 即地面最高气温比上层提前1~2 h达到; 这种位相差表明了观测场地的地理位置、建筑物分布对观测结果的影响. (2) 除中午前后为不稳定层结以外, 其他时间, 城市冠层顶部与城市摩擦副层间的静力稳定度具有季节性变化的特征, 即冬季为弱不稳定层结, 而夏季为弱稳定层结, 这种弱稳定层结可能会抑制城市冠层内污染物向上扩散的过程. (3) 城市冠层顶部(即屋顶)对城市边界层热状态的影响具有季节性的差异, 即夏季城市冠层顶部对城市摩擦副层起加热作用, 而冬季起冷却作用, 这与青藏高原对大气热状态的影响非常相似.     

中国酸雨模式研究回顾与所面临的挑战

本文阐述了我国开展酸雨研究以来所取得的关于酸雨形成原因、化学特征以及时空分布特征等方面的研究成果,重点介绍了目前我国主要的酸雨数值模式研究的现状,指出了我国酸雨未来的变化趋势和模式研究面临的新挑战。     

区域输送对北京夏季臭氧浓度影响的数值模拟研究

奥运期间北京需要良好的空气质量,北京周边地区的大气污染物排放对北京夏季的空气质量有重要影响。利用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)模拟了2006年8月份北京及周边地区臭氧的污染情况,并采用质量追踪法分别计算了周边各地区的臭氧污染对北京的贡献率。结果表明,模式系统可合理再现北京及周边地区臭氧的浓度变化情况和输送过程;周边地区的污染输送对北京的臭氧浓度有不同程度的影响,影响较大的地区是天津、张家口、保定和廊坊,其中影响最大的来源是保定,其对北京市区和远郊最大落区的最大贡献率分别达到了28.1%和59.5%;风场是影响周边地区污染输送的主要气象因素。     

“9·3”阅兵期间协同减排措施对北京市大气PM2.5质量浓度及其来源影响的数值模拟

本文利用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS),模拟研究了“9·3”阅兵期间北京市及周边地区主要气象要素和大气细颗粒物(PM2.5)质量浓度的时空变化特征,结合污染物源解析的方法,定量分析了基准和减排情景下各周边源地对北京市近地面层PM2.5质量浓度的贡献.结果表明:1)NAQPMS模式系统能较好地模拟北京市PM2.5质量浓度的时空变化特征;2)协同减排控制措施有效降低了首都地区PM2.5质量浓度,阅兵活动当天PM2.5质量浓度削减率高达31%;一次PM2.5排放量大,下风向特别是风场辐合区等污染物易累积的地区减排后的削减程度大;3)阅兵活动期间,北京市PM2.5质量浓度最主要的贡献来源于本地排放,日平均贡献率最高达48.6%,河北东南部、中部及河南等地是其主要的外来源地,日平均贡献率最高分别为21.1%、17.6%和16.4%;4)相比于基准情景,减排情景下北京及周边减排力度较大的源地贡献率显著降低,其中北京降幅最大,达2.2%.      

原油管道江底隧道渗漏整治措施的探讨

对原油管道江底隧道出现渗漏的原因进行了分析。根据隧道整治的原则,提出了三种整治措施并对各种措施从施工难易程度、整治后的效果和存在的问题进行了详细分析。结论指出了为保证隧道的安全、平稳、高效、经济运行需深入研究和探讨的方向,对解决原油管道江底隧道渗漏问题具有一定的指导意义。