济南市空气污染与大气环流形势相关性探讨

空气污染加重对城市居民生活和健康的危害为人们所关注,通过对济南市若干严重污染日大气环流形势的调查分析,得出在污染原强不变的条件下,济南市区严空气污染与某些特殊大气环流形势的相关性。     

兰州城区空气污染预报的动力统计模型

从空气污染扩散方程出发 ,经过简化推导 ,得出污染预报动力统计模型的数学形式 .在模型中既考虑了气象条件的作用 ,又考虑了污染排放量和起报日的污染浓度 ,与以往的空气污染预报统计模型相比 ,所依据的物理基础更可信一些 .利用兰州城区 1988～ 1992年 3种主要空气污染物 SO2 ,CO,NOx 浓度资料和同期兰州气象站的地面气象要素、低空气象参数及天气图 ,通过逐步回归 ,确定了主要污染物 SO2 ,CO,NOx 浓度 2 4 h变率的预报方程 .拟合与试报表明 ,本方案在预报技巧上有一定的提高 ,技巧得分可达 0 .0 5～ 0 .89.     

近11年兰州空气污染特征及其边界层结构影响的分析

利用来自环保部门的空气污染资料,分析了近11年兰州市空气污染特征;结合气象地面和探空观测资料,分析了山谷地形条件下大气边界层结构对兰州空气污染的影响.结果是兰州近11年的空气污染有整体减轻趋势,但污染仍很严重,空气质量大多年份都达不到国家二级水平,污染物主要为可吸入颗粒物.严重污染时期集中在秋末、冬季和春季,秋冬季空气污染较稳定,主要受可高达1000 m的深厚稳定边界层影响,而春季空气污染指数标准偏差较大.11年空气污染指数的月平均次高峰出现在3月,相对以往研究提前了1个月.     

兰州市边界层气象条件对空气污染影响的数理统计模式

本文依据数理统计原理,采取逐步回归方法,定量地建立了气象因子对兰州市空气污染影响的七个回归方程。并细致的讨论了各气象因子在决定污染程度中的作用。得出结论:兰州市冬季空气污染程度的变化完全受气象条件所制约,而在错综复杂的气象因子中主要是边界层下部的温度层结、风速和天气条件起决定作用。而由这些因子所综合决定的可能混和空间更与污染有直接的关系。最后应用这七个方程进行了实践验算,得到了与实际观测值相当一致的结果。为此,有可能使用这些方程对兰州冬季空气质量作出恰当的评价,为污染的予报和防治提供科学依据。     

珠江三角洲城市群一次区域性污染过程气象特征数值模拟

利用美国宾州大学和美国国家大气研究中心（PSU／NCAR）联合开发的MM5三维中尺度气象模式,对珠江三角洲城市群一次区域重污染天气过程的气象条件进行了模拟,结合地面常规气象资料、探空资料、天气图、香港科技大学元朗激光雷达资料和粤港珠江三角洲区域空气质量监控网公布的空气质量资料,对城市群污染期间的区域天气形势,局地环流等特征,温湿层结特征,混合层高度特征等要素的关系进行了分析。结果表明：变性高压脊伴随的近地面辐散场和静小风,城市间的相互输送,海陆风、城市热岛环流、山谷风等局地环流的影响,边界层逆温层,稳定层结的弱对流作用,低的混合层高度等不利于污染物的输送扩散的天气条件,是这次空气污染过程的主要原因。     

模式分辨率对珠三角局地污染扩散影响的数值模拟

随着工业化发展,近十年来珠江三角洲地区空气质量有恶化的趋势.在冷锋过境前常常由于地面受低压控制,近地面出现静小风的情况导致污染物在这一区域的滞留加剧.本文选取这样的天气背景来模拟珠江三角洲地区的环流形势和污染物扩散,模拟试验应用加入扩散方程的MM5模式进行.模式模拟时间(北京时)从2008年10月21日08时到2008年10月23日08时.共设计两个模拟试验,控制试验和敏感性试验.两个试验中置入污染点源资料,包含珠三角地区的3179个污染点源的源高和源强.两个试验的区别在于设计了不同的区域网格距,控制试验最细2km,而敏感性试验最细1km.模拟结果表明提高模式分辨率主要明显优化风场的模拟效果,而气象要素模拟效果的提高又间接影响着污染物的传输与扩散.综合各方面因素说明高精度的分辨率是有利于提高模式模拟效果的.     

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...     

南宁市一次严重空气污染期间颗粒污染物特征及气象条件分析

利用南宁市环境保护监测站2010年11月5日至12(污染个案期)在南宁市区振宁花园、市监测点、区农职院、大自然花园4个有代表性的国控环境空气监测点观测到的空气质量数据,分析颗粒污染物PM10和PM2.5的浓度变化及PM2.5的主要化学组分浓度,再利用广西气象服务中心观测的天气数据分析污染个案期的气象条件。结果表明:此次长时间空气污染重,南宁市大气中的颗粒物出现显著升高,颗粒物为此次诱发长时间空气污染物的首要污染因子,颗粒物中的组分以有机质OM和硫酸盐为主;观测时段内气象因素对空气污染存在重要影响,来自湖南方向的污染气团对南宁市的长时间轻微污染也存在一定影响。     

冷锋天气系统对天津市空气质量的影响分析

利用2005—2006年PM10、SO2、NO2月平均浓度数据分析了天津地区空气质量状况,发现冬半年是天津市空气污染最为明显的时段。气象条件是影响空气质量的主要因素之一,冷锋系统对天津市的空气质量有明显的影响。利用天津本地气象观测资料及历史天气图资料,选取3个不同路径的冷锋系统,对应3项污染物的小时浓度值进行了分析,结果表明3条路径的冷锋系统对天津市空气质量的影响有所不同。     

AERMOD与CALPUFF模拟复杂地形空气质量的对比

根据兰州新区总体规划的产业布局,通过污染源识别出对兰州新区空气质量产生影响的污染源主要为石化园区与燃煤电厂,分别利用AERMOD与CALPUFF模拟了兰州新区SO_2小时平均、日平均和年平均质量浓度的空间分布,探讨了两种模式模拟结果的差异.结果表明,两种模式模拟的污染物质量浓度高值区均集中在石化园区附近,AERMOD模拟结果影响范围较小,主要与该模式只采用单点气象数据代表模拟范围内的气象场有关;两种模式模拟的峰值差异较大,CALPUFF模拟的污染物质量浓度普遍高于AERMOD,主要原因是CALPUFF扩散模型在复杂下垫面考虑烟团遇障碍物回流造成质量浓度叠加,从而导致污染物质量浓度较大.     

2014年5月武汉市输入型沙尘污染案例分析

结合地面颗粒质量浓度、金属元素含量、垂直消光系数和地面气象观测资料、后轨迹模型及天气分析图, 分析2014年5月25-26日湖北武汉市监测的沙尘天气过程。结果表明, 这次沙尘暴源起新疆南部塔卡拉玛干沙漠和内蒙巴丹吉林和腾格尔沙漠, 随着冷空气向东向南传输, 兰州和银川PM₁₀小时浓度分别超过2000 μg/m³ 和1000 μg/m³, 武汉PM₁₀小时浓度超过500 μg/m³, 沙尘在传输过程中逐渐减弱。沙尘期间武汉市以粗颗粒污染为主, PM₁₀浓度陡升, PM_2.5占PM₁₀ 的含量下降到约35%。沙漠粉尘示踪元素Ca, V, Ba和Fe 浓度增加4 倍以上, 所占的总量百分比也增加一倍以上, As, Se, Cr, Cu, Zn 和Pb 等当地的人为污染源排放的金属元素浓度约为先前的1/5~2/5, 所占总量百分比下降明显。激光雷达观测到两次明显的沙尘沉降过程, 在近地面层(500 m 左右)存在均匀的消光系数大值区(最大0.086 km^-1)。以此例说明结合气象和环境的多种观测手段综合分析输入型空气污染的方法。     

兰州地区大气环境研究的回顾与展望

兰州市是我国建国后首批重点建设的工业城市之一,兰州西固区又是我国最早建成的一个重要石油化工基地．工业污染源、生活污染源排放量大,加之该市所处的特殊地理位置、地形条件和气象条件,使之成为国内外空气污染最严重的城市之一．因此,近 ２０ 多年来,我们就兰州市的大气环境问题开展了一系列广泛而又深入的研究工作．揭示了西固地区光化学烟雾污染的时空变化规律及其成因;提出了有效的防治对策;指出了兰州市区河谷盆地内大气边界层和大气扩散及城市气溶胶的基本特征及其相互作用以及与平原城市的某些差异;建立了城市边界层气溶胶辐射性质的参数化方案．通过对城市空气污染预报理论和方法以及污染治理方案的研究,为该市空气污染预报业务系统的建立奠定了基础,也为兰州市大气污染综合治理方案的制定提供了重要的科学依据．同时为今后的深入研究,特别是应用卫星遥感资料反演城市气溶胶的研究提出了新思路．这些重要的研究成果,进一步丰富和发展了复杂地形上大气边界层和大气扩散的理论,为其它山地城市空气污染预报业务工作的顺利开展和污染防治措施的制定提供了有益的借鉴     

2015年冬季南京一次污染过程个例分析

城市大气污染在本地排放源稳定的前提下,不仅和局地气象要素相关,还与污染物输送有密切联系。利用大气污染物浓度资料、ECMWF资料以及2015年1月逐日探空观测和地面资料,通过分析天气形势及大气边界层要素在对污染物浓度的影响;同时利用区域风场相关与HYSPLIT后向轨迹模式模拟分析南京地区的污染物来源。结果表明：中高层形势平稳、地面弱高压场或均压场控制下,相对湿度高以及逆温层是污染物积累的重要条件。南京市污染物的主要源地为长三角地区的局地污染、湖南-湖北-安徽和江西-安徽的远距离输送。     

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。     

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。     

河谷型城镇大气污染时空变化规律及影响因子研究

大气污染问题是河谷型城镇目前面临的最严峻的挑战,利用典型河谷型城镇山西省灵石县2005-2009年的主要污染物SO2、PM10和NOx的浓度监测资料与同期的地面气象资料分析了其大气污染物的时空变化规律,研究分析了污染物的扩散、迁移、转化机制与污染机理,研究得出河谷地形与逆温影响是灵石县城大气污染严重的主要原因,并提出了合理、有效的改善河谷型城镇大气环境质量和大气污染综合治理的措施与对策.     

珠江三角洲秋季典型气象条件对O3和PM10污染的影响

利用化学传输模式(CMAQ)系统对珠江三角洲(珠三角)地区2008年秋季的气象场、O₃和PM10的污染状况进行模拟, 研究典型气象条件对O₃和PM10污染的影响。结果表明2008年秋季珠三角受冷空气过程影响, 污染特征具有周期性, 冷空气过境期间空气质量良好, 冷空气过境前期和回暖期污染严重。1) 过境前期如处于冷锋前部型天气控制下, 珠三角近地面形成逆温层, 混合层高度较低, 早晨累积前日夜间生成的PM10, 造成珠三角北部和中部污染; O₃日间和PM10夜间污染区域分布在偏北风的下风向, 造成珠三角南部污染。2) 过境前期如处于高压底部型天气控制下, 将形成逆温层, 垂直输送较差, O₃和PM10沿着东北风向水平传输, 造成珠三角西南部污染。3) 回暖期通常处于变性高压脊型天气控制下, 珠三角近地面形成逆温层, 受静小风影响, 水平输送较差, 导致O₃和PM10的污染分布在珠三角西部、西北部和中部源排放区, 造成持续性局地污染。     

长三角城市群冬季一次重污染天气过程分析

利用NCEP/NCAR和FNL再分析资料,并结合长三角城市群地面气象观测数据,探讨了2014年1月18—25日长三角城市群一次重污染天气过程的气象成因以及污染物路径分析。结果表明,污染期间随着相对湿度和PM2.5浓度的升高,大气能见度明显降低。2014年1月影响我国的东亚冬季风势力偏弱,导致重污染期间冷空气活动偏弱;此外,垂直方向上出现逆温,限制垂直运动的发生、发展。上述因素有利于长三角地区污染物在近地面层堆积,导致重污染天气的发生发展。污染物从温度高的地方向温度低的地方扩散。低空气温低时,不易形成对流,促使污染物在长三角地区堆积。HYSPILT模式模拟显示污染物主要来自山西、河北一带,以平流和弱辐散的方式向长三角地区输送。大气化学模式WRF-Chem可较好地模拟出PM2.5浓度的变化过程,可用作长三角城市群重污染天气预报的业务模式。     

南极大气环流特征探讨

本文应用日本南极昭和基地１９８２年的探空资料＾［１］，讨论了从地面至２０ｈｐａ高度之间的风、温和４００ｈｐａ以下的湿度场的月平均年变化结构及大气环流特征。对位温、相当位温和饱和相当位温与大气环流的关系也进行了分析探讨。为研究全球大气环流的变化与异常及南北半球大气环流的相互作用的时空尺度遥相关提供了参考。     

保定‒雄安地区近地面大气流动与轨迹输送特征

基于2016—2017年22个地面气象站点的观测资料和NECP-fnl数据, 使用CALMET风场诊断模式, 计算保定?雄安地区两个年份的逐时风场和每日输送轨迹。根据风场与流动轨迹特性, 从大气扩散输送的角度, 将当地大气流动划分为系统大风型、局地环流型与弱系统影响型 3 类。统计分析结果表明: 大气流动3个类型的大致比例为10%, 50%和40%; 系统大风型流动的占比较低, 且春夏季较多, 秋冬季较少; 局地环流型流动以秋冬季较多, 春夏季较少; 弱系统影响型的出现频率在全年变化不大, 但在秋冬季出现频率稍低; 大气流动受西北部山地影响, 山地-平原风可控制山前约100 km的范围, 覆盖保定市和雄安新区大部; 山地-平原风的转换可在山前区域形成部分时段的小风状况; 该地区大气输送的主要路径是西南-东北方向, 对应大尺度背景流动情况; 西北-东南方向的横向输送距离较短, 对应山地-平原风地形环流的影响; 在系统大风和弱系统影响下, 冬春季会出现部分直接向东南方向的输送轨迹。