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。     

2015—2021年采暖季华北平原污染过程气象条件分析

华北平原是中国三大平原之一，特殊的地理位置、较多的重工业企业及采暖季相对更高的污染排放，导致采暖季极易出现大范围、长时间的污染过程，PM_2.5浓度明显高于周边区域。为了更好地了解天气系统及气象要素对采暖季华北平原城市空气质量的影响，以北纬32°—40°、东经114°—120°华北平原地区50个城市为研究对象，分析2015—2021年采暖季(11月至次年3月)气象条件对华北平原采暖季大范围重污染过程的影响。研究表明，华北平原发生重污染时，高空500 hPa环流曲率减小，环流相对更加平直，垂直方向逆温出现概率增大，水平及垂直方向更加静稳，污染物扩散能力减弱，近地面山东中南部、河南异常偏南风导致区域升温、增湿，有利于颗粒物吸湿增长及二次转化，河北中西部异常偏东至东北风，导致污染物受太行山山脉影响，在太行山东侧堆积，易在山前形成大范围污染过程，且与山东中南部、河南的异常偏南风形成区域风场辐合，污染物扩散条件不利。分析2021年1月20日至28日一次污染过程发现，污染发生期间华北平原高空大气环流相对平直，地面以均压场控制为主，多静风辐合，湿度持续较大，整体污染扩散条件不利，...     

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。     

天津市津南区一次持续性污染天气特征及气象条件分析

2018年3月9日～14日天津市津南区出现了一次持续性空气污染过程,利用津南区PM2.5质量浓度观测资料和地面气象要素观测数据,从天气形势和气象要素2方面对此次重污染过程进行分析。结果表明,此次持续性污染过程PM2.5质量浓度达271μg/m3,以细颗粒污染物为主;高空主要为高压脊前偏西风或平直的西风气流,低层受西南风控制;地面位于高压后部或低压前部,西南风不断将污染物从河北中南部向津南区输送。分析认为,高相对湿度、低风速和较低的混合层高度是造成此次持续性污染天气过程的主要气象要素,其中PM2.5质量浓度与混合层高度具有负相关。     

MM5模拟垂直风剖面的准确性探讨及在垂向气象场的分析应用

通过调整垂直方向的垂直层分布及增加垂直层数,提高MM5对近地面及中高空风、温度等气象场的模拟准确度,更好地模拟垂直风剖面随高度的变化.特别地,由于模式中2 000 m以上中高空的垂直层比较稀疏,加密垂直层能比较显著改善中高空气象场的模拟结果,这对于研究对我国影响较大的西南风低空急流和高空急流等气象现象有较重要的意义.讨论研究了土地利用的更新对垂直风剖面造成的影响,对比分析了新旧土地利用类型下珠江口三个垂直剖面的流场变化.土地利用的更新会产生不同的地面热通量和水汽通量,并通过垂直方向上的湍流输送进一步影响到高空气象场,从而改善垂直风剖面数值模拟的准确度.     

中国暴雨时期热带低空急流与高空急流的特征

在1971—1983年之间,长江中上游出现56次暴雨,据此,求出暴雨的日雨量与24小时前印度季风区各站850hPa和200hPa纬向风的相关系数分布图,得出暴雨与南亚低空急流和高空急流存在着很高的相关关系。进而对其中3次暴雨过程低空和高空流场及空间结构进行了分析,其形势十分相似。暴雨期间,索马里低空急流和阿拉伯海高空东风急流强而稳定,高低空散度场也较强。沿经圈剖面的季风环流圈、哈得来环流圈和中纬度环流圈都十分显著。当低空和高空急流减弱时,暴雨也明显减弱。     

遥感气象多源观测的一次雾霾事件分析

由于气溶胶的不确定性、复杂性等特点,因此对霾天气的多角度综合分析具有重要意义.本文利用地基、遥感卫星及星载激光雷达3种手段共同观测大气气溶胶在水平及垂直方向上的状态,结合气象因素分析雾霾天气的演变和成因,并利用HYSPLIT模型追踪大气污染物输送及扩散轨迹,最后根据气溶胶成分确定污染物类型.对北京市2013年10月27~29日的一次空气重污染过程进行分析,结果表明:此次大气污染以城市近地面输送为主,主要成分为硫酸盐气溶胶,主要类型为"污染型"气溶胶.最初气溶胶颗粒物主要分布在距地面5km以下的低空区域且垂直分布较均匀,以规则球形细粒子为主;而后随着时间的发展气溶胶粒径吸湿增大,粗粒子增多,垂直剖面明显分层;受静稳天气控制,主要集中降沉至地面,最后由于降雨致使污染程度得以缓解.     

2018年9月7日宁德市大暴雨过程分析

利用常规资料及EC、NCEP逐6小时再分析资料对2018年9月7日福建省连续大暴雨天气过程研究分析,结果表明:(1)此次区域暴雨、大暴雨过程影响系统主要是西南涡和切变线.6日20时西南涡开始影响,其向北偏东移动,7日08时前高空经向度加大,槽加深,低空西南涡经过,超低空在暴雨、大暴雨区有偏东风与东北风辐合,造成宁德一带的暴雨、大暴雨,是最强降水时段以短时强降水为主.(2)700 hPa存在西南急流输送水汽,大气静力不稳定加强,有助于中尺度系统和暴雨的发展,配合850 hPa偏东风及超低空偏东风,造成了强降水.0 km～3 km垂直切变大有利于上升气流不断发展,持续较长时间,影响范围大.(3)700 hPa涡度以曲率涡度为主,涡度场低层正涡度高空负涡度的状态持续时间短,降水结束迅速的一个表现.大暴雨中心附近存在低空辐合、高层辐散,在暴雨发生、发展时,高空的辐散较明显,但低层辐合区较暴雨落区偏南.(4)此次过程850 hPa比湿峰值为10 g·kg~(-1)～12 g·kg~(-1),924 hPa为12 g·kg~(-1)～14 g·kg~(-1),大值区一定程度上指示了暴雨落区.(5)850 hPa假相当位温图上,强降水区处在北伸的高能舌中.     

九江市一次低温雨雪冰冻天气垂直温度层结分析

运用收集到的资料分析了2018年1月25～28日九江市阴雨雪和低温天气形成原因,分析了阴雨雪低温的恶劣天气的演变过程和水气环流特征,得出了江西地区冻雨的温度垂直分布特征结构和在九江地区具体应用情况的结论。结果表明:此次过程副高稳定,冷空气强盛500 hPa、700 hPa西南区域易产生逆温层,850 hPa东北气流使暖湿空气随着空气不断上升,更容易产生暴雪。水汽的输送过程非常频繁,同时该地区的辐合比较明显导致雨雪天气处于经常变化的情况;低层冷空气天气对冬天降水的形态起着非常关键的作用,此次过程冻雨灾害严重,经分析,25日为融化层位于850 hPa的情况,925～1 000 hPa区域迅速降温,850 hPa区域高于0℃,700 hPa和925 hPa区域温度低于0℃,1 000 hPa时温度在小于1℃,地面温度低于0℃,25日白天出现冻雨。27日融化层处于700 hPa左右温度大于0℃,925 hPa和850 hPa时温度低于-2℃,925～700 hPa有非常明显的温差;但由于1 000 hPa时温度在-3℃左右,所以27日白天九江地区降水相态复杂,大部分地区以降雪为主,部分地区出现冻雨。上述的阈值范围是九江地区冻雨的天气阈值。研究还表明,随着地面的温度降低,冻雨天气越容易产生,冻雨一般发生在最低气温低于0℃,同时一天的平均气温低于1.0℃。     

一次飑线引发的强雷暴大风大雨分析

利用常规探测、地面加密观测资料和850～500 hPa高空图环流形势及影响天气系统,对2009年4月15日22时广南县发生的1次飑线天气过程进行综合分析.结果表明:飑线发生在冷暖气流的汇合前缘,导致上干冷下暖湿的不稳定层结中,高空急流入口区与低涡切变快速移动对不稳定能量的释放有触发作用;飑线是在深厚冷温槽扩展到低层增温增湿中形成的,并在风速垂直切变条件下发展成熟.偏南气流水汽输送和能量积聚是这次飑线过程的能量来源.     

绵阳机场冬季连续浓雾天气成因及特征分析

该文结合Micaps系统平台,NCEP/NCAR的2.5°×2.5°格点的再分析资料及常规资料等对2013年12月28日～2014年1月2日绵阳机场连续浓雾天气过程的天气学环流背景、相关物理量、大气层结和稳定度进行分析,揭示有利于连续浓雾形成和维持的机制及成因。结果表明此次过程发生前700hPa西南气流带来弱暖湿平流为大雾的产生和维持提供了良好的环流背景;中低层充足的水汽及925hPa以下较强的逆温层为大雾维持提供了有力条件;浓雾发生前期,对流层低层风向以东南和偏南气流为主,发生时有弱西北气流扰动,700hPa以下至近地面层均为辐合上升区,700～500hPa为弱辐散下沉区和零辐散区,这种配置使水汽在中低层汇合,有利于稳定性层结的建立与浓雾的维持。     

2012年11月福建省多暴雨过程成因分析

为分析2012年11月福建省降水异常偏多的现象,利用统计学和天气学的分析方法,对11月的降水气候特征和下旬3场暴雨的环流形势、影响系统及水汽输送特征进行了分析。整个11月,200 hPa西风急流偏强,在福建省上空有气流的辐散;500 hPa乌拉尔山脊偏强,贝加尔湖槽偏深,有利于冷空气南下;850 hPa为较强西南急流。下旬3场暴雨期间,500 hPa南支槽位于105°～110°E,副高强度偏强;中低层700,850 hPa有切变线和西南急流,850 hPa比湿大于8 g/kg。结果表明,稳定的环流形势、频繁出现的天气系统以及充沛的水汽条件是发生多暴雨现象的主要原因。     

2013年4月中旬濮阳市一次极端气候事件分析

利用常规观测资料和MICAPS平台提供的相关资料,对濮阳市2013年4月18—20日的大风、强降温、中到大雪、晚霜冻、倒春寒等多种灾害性天气过程,用天气学的方法进行了综合分析.结果得出:1造成大风和强降温的高空影响系统是中路冷空气南压形成的密集的高空锋区,地面影响系统是强势庞大的冷高压.2由于东北冷涡携带的横槽不断分裂冷空气南下,使气温连续下降,致使地面气温降至0℃左右,出现了晚霜冻害,加之冷高压持续控制,使气温持续偏低,出现了倒春寒天气.3500 hPa和700 hPa的低槽、850 hPa的切变线是产生降水的影响系统,850 hPa的强锋区和地面庞大的冷高压提供了动力抬升条件.4500 hPa和700 hPa的中低空西南风急流为强降水提供了充沛的水汽供应.物理量场显示出700 hPa上强烈的辐合上升运动对降水贡献较大.5此次过程降温剧烈,850 hPa气温48 h内下降了19℃,700 hPa和850 hPa气温均降至0℃以下,使降水相态由降雨转成降雪.     

北京地区大气污染物源区特征及与重污染过程的关系

探讨影响北京市区的大气污染潜在源区(印痕)。采用WRF气象模式, 对北京地区的气象场进行15年(2000-2014年)长期模拟分析。利用印痕模式, 计算15年的逐时印痕分布, 统计分析污染物源区的多年平均特性和季节变化。根据空气污染指数API, 筛选13年(2000-2012年)秋冬季的实际重污染事例, 统计分析其与污染物源区的关系。结果表明: 1) 逐日平均印痕的形态和分布变化极大, 说明影响北京的污染物源区是随时间而动态变化的; 2) 多年平均的污染物源区大致呈三角形分布, 偏西南的一角最强, 另外一角偏东, 一角大致偏北, 北京处于三角形中心以北的位置; 3) 源区多年的平均形态和分布随季节变化, 夏秋季(7月和10月)偏南和西南方向的源区范围扩大; 4) 根据局地风向频率来判断污染物来源方向是不可靠的, 印痕模式包含污染物累积等过程和机制, 可以获得合理的污染物源区; 5) 实际重污染过程与其平均印痕的关系显示, 西南方向从石家庄到北京, 再往东到唐山这一宽阔山前弧形地带是影响北京大气的最重要污染物源区。     

一次历史罕见的大暴雨天气过程诊断分析

利用天气环流形势和各种物理量场特征,分析了2012年7月21日忻州市出现的历史罕见区域性暴雨及大暴雨天气过程。结果表明,此次暴雨及大暴雨天气过程形成原因：一是500hPa图上,蒙古国以北庞大冷低压东南下,促使5840gpm线南退,冷暖空气交汇,加之前期584线在河、保、偏一带盘踞,给这里带来高温、高湿、高能;二是500hPa、700hPa、850hPa在忻州市上游一带有西南风急流存在;三是从强降水时段的涡度场、散度场、垂直速度场等物理量场看出,忻州市西北部为辐合区,这些参数和降水量大小分布区吻合较好。     

一次对流性强降水过程的分析及诊断

为了更好地对江苏沿江及苏南地区夏季对流性强降水的预报提供参考和借鉴,利用美国国家环境预报中心资料,对2010年7月22日南京对流性强降水过程的天气形势、水汽输送、对流有效位能和中尺度对流系统作了分析和诊断,给出了该强降水的系统综合示意图。结果表明:500hPa上我国两槽一脊的分布态势及西太副高的西伸造成了弱冷空气和暖湿气流在南京上空的交汇;700hPa和850hPa存在急流和大风核;该强降水发生前,南京及其附近处于对流有效位能高值区,且位势不稳定;造成该强降水的中尺度对流系统是东北西南向强回波带(飑线)以及在该带西南端的中尺度对流复合体。分析表明,南京位于飑线和中尺度对流复合体的结合部是导致该强降水的直接原因。     

北京市大气静稳型重污染的印痕分析

2004年10月1-10日,北京出现了一次典型的大气静稳型重污染过程。利用印痕(footprint)分析方法,结合主要污染物PM10的逐时浓度监测数据,对这次静稳型重污染过程及其影响源地进行分析。结果表明： 1 重污染过程中PM10浓度的日变化特征有明显改变,下午和晚上出现高浓度; 2 北京地区PM10浓度的水平分布总体呈“南高北低”形势; 3 重污染发展阶段伴随着印痕分布区域不断朝偏西南方向延伸的过程,延伸区域达100～200 km,反映西南方向源区对这次重污染的明显贡献。     

利用探空秒数据估算北京地区日最大混合层高度

研究利用北京地区L波段探空秒数据和地面日最大位温,采用气块法反演北京地区日最大混合层高度(MMH)的可行性。将08时探空秒数据以及常规探空数据反演结果分别与对应的微脉冲激光雷达反演结果相比较,发现前者与激光雷达反演结果的一致性好于后者,常规探空数据垂直空间分辨率低可能是导致其反演结果误差较大的原因。分别用春夏秋冬的探空秒数据反演结果与激光雷达反演结果相比较,发现春夏秋反演结果的一致性较好,而冬季较差。利用08时探空秒数据结合地面日最大位温,采用气块法反演北京地区2010—2017年的MMH,发现MMH每年均表现出春夏秋冬逐次递减的分布特征。通过对长期资料的统计分析发现,北京地区日地面最高气温与850 hPa温度差定义的热力稳定度与MMH之间存在较强的正相关性。