北京市大气重污染过程中AQI的时空扩散特征及其预测模型

通过对北京市大气重度污染时段AQI与气象因子分析,探讨AQI的时间和空间变化特征,并建立了AQI的空间预测模型。结果表明:1)风速>2.5 m/s,且持续时间长(超过5 h)时,AQI曲线特征呈现倒"V"型。若其在1.7 m/s中部>北部,4 d后则中部>南部>北部。3)各方向上中部和北部的AQI预测模型中幂函数模型精度最高,且两者受西南方向的影响最大。     

影响红沿河核电厂区热带气旋特征及最大强度估算

红沿河核电厂区位于我国北方海域的辽东湾东海岸,经常受到北上热带气旋的侵袭和影响。观测和统计表明,在辽宁登陆的热带气旋,强度能够达到台风,不容忽略。影响红沿河的热带气旋基本出现在7、8月份,以进入渤海后向西北移动和穿越山东半岛向北在辽东半岛登陆的两类热带气旋对红沿河区域影响最大,建国56年来最强的热带气旋在红沿河附近区域造成的最大风速达到25～33m/s,极大风速达40m/s以上。使用概率论方法和梯度风公式估算红沿河核电厂区可能最大热带气旋的强度参数,得到:百年一遇的可能最低气压估值为961 hPa,最大风速为35.4m/s,极大风速为46.0m/s;千年一遇的可能最低气压估值为939 hPa,最大风速为42.2m/s,极大风速为54.9m/s。     

南京城市下垫面变化对夏季臭氧浓度的影响研究

利用南京基准地面气象站1951~2010年的气象数据分析南京气象要素的长期变化,利用2007年南京草场门大气污染物监测数据探讨O3同气象要素之间关系并分析气象要素改变对污染的可能影响,结合WRF-CALGRID模式基于2008年7月的情景模拟研究1990年代以后南京城市下垫面变化对气象要素变化的贡献,并分析其对O3浓度的影响.结果显示,南京气温呈现增长趋势,平均风速、大气湿度、日照时数呈现降低趋势.气温与O3浓度呈一定的正相关关系、较小的风速和相对湿度有利于O3的生成.城市下垫面的增加使得南京城区气温增高超过1℃、风速减小0.4m/s、湿度下降0.5g/kg、混合层高度增加100m.气象要素的改变使地面NOx浓度减小,最大减小量超过6×10-9.对O3浓度的影响有增有减,南京市北部、西部增加,增加量超过2×10-9,主要受温度增加、风速减小以及NO的垂直输送影响;主城区的南部、东部O3浓度减小,减少量1×10-9~3×10-9,主要受混合层高度增加的影响.     

辽东湾东部秋季海流特征的同步观测研究

基于辽东湾东部秋季7个站点的同步实测海流资料,通过调和分析方法计算了该海域的潮流和余流,并对其进行了分析和比较。结果表明:（1）M₂分潮流是辽东湾东部的优势分潮流,其最大流速介于35.8~69.8 cm/s之间,M₂和K₁分潮流长轴方向基本与岸线走向一致。（2）研究海域北部潮流呈现显著的规则半日潮流性质,中部和南部主要呈现不规则半日潮流特征。研究海域北部和金普湾口南部属于强潮流区,金普湾口北部和中部潮流较弱,各站点最大可能潮流流向大致平行于岸线。（3）辽东湾东部海域余流整体较弱,且呈现沿海岸线向南运移的特征,因此对污染物的长期输运效应不可忽视。     

京津冀重污染大气污染物输送路径分析

基于HYSPLIT模型,模拟2014年2月19日至2月27日京津冀空气重污染气团24 h后向轨迹。结果表明,京津冀区域重污染期间1000 m高空存在西南输送通道,京津冀三地24 h气团源地分别为河北南部、山东聊城或河北邯郸、山西东南或河南北部。重污染期间,近地层100 m处风速气流表现为西南-南风,风速3 m/s时,空气质量会达到五级重度污染及以上水平;近地层100m处气流也可能是较强的东南风,能缓解区域空气染污程度。重污染清除过程中高空表现为下沉气流,且100 m处风速10 m/s。京津冀地区空气质量指数(AQI)与近地层100 m高空风速有显著相关性,相关系数为0.804,可根据低空风速预测空气重污染。     

民勤沙尘源区近地面降尘特征研究

借助近地面沙尘暴监测系统进行沙尘暴监测,分析民勤沙尘源区近地面降尘分布特征.结果表明:民勤降尘量与沙尘天气发生频率密切相关,春季3,4月沙尘高发期月降尘量分别为9.0和9.5 mg/cm2.降尘随距地面高度的增加而减小,最大降尘出现在近地面1 m处,月降尘量为9.7 mg/cm2;降尘受下垫面条件影响较大,从荒漠区到绿洲边缘,风速减弱4.11%,总降尘量由25.0 mg/cm2减少到20.6 mg/cm2;绿洲内部受防护林作用,风速减弱30.45%,总降尘量增到24.6 mg/cm2,最大降尘量提高到近地面9 m处,与绿洲防护林冠层平均高度相吻合.风速对近地面20m内的降尘影响明显,平均降尘量2.5 mg/cm2.距地面9 m的高度范围内,降尘随持续时间变化迅速增加,降尘增量可达3.1 mg/cm2.      

表面活性剂协同荷电水雾增效除尘实验研究

为研究湿式电除尘效率和应用范围的拓展特性,设计了针对铁矿粉尘的表面活性剂协同荷电水雾除尘实验装置,采用表面活性剂增效润湿、水膜捕尘、荷电捕尘理论,探究了风速、电压、喷雾压力和格栅目数对除尘性能的影响.实验中优选复配表面活性剂溶液,选取了0.3%LAB SA/0.5%X-100、0.3%LAB SA/0.5%AES、0.5%X-100/0.5%AES三种复配溶液进行荷电水雾除尘实验.结果表明:复合电除尘可以在提高处理风量的同时增加除尘效率,风速在0.8m/s以前与除尘效率正相关;复配溶液在水压为6MPa时都达到除尘效率最大,其中以0.3%LABSA/0.5%AES表现最为突出,其除尘效率相较于水提升达到15.36%,不同水压的平均除尘效率提高也达到了11.73%;复合电除尘除尘效率与电压在40kV之前正相关,超过后会发生电晕放电,降低除尘效率;当格栅孔径大小为40目时除尘效率最大,其中复配溶液0.3%LABSA/0.5%AES达到了96.74%的除尘效率,继续减小孔径反而会减小除尘效率;对粉尘润湿性越强的表面活性剂参与除尘后对除尘效率提升越大.     

沙质农田作物不同间作采收模式休耕期的防风效应

油沙豆(Cyperus esculentus)是集粮、油、牧、饲于一体的高利用价值新兴经济作物,在我国沙区调整种植结构及沙化土地改良中有重要作用. 油沙豆茎块在采收过程中易破坏表层土壤、引发风蚀,因此,探究油沙豆防风阻沙的保护性耕作模式是实现油沙豆在沙区种植的重要前提. 本文基于乌兰布和沙漠油沙豆农田现有间作模式,通过风洞模拟试验,探究不同风速下6种间作模式(2种间作作物×3种带间距)的防风蚀效果. 结果表明:①不同带间距模式在各风速下的风速廓线均呈对数形式,粗糙度随带间距的增加而减小. ②间作作物对垂直流场结构分布特征有显著影响,间作玉米各带间距模式近地表风速均低于当地起沙风速(6 m/s);间作向日葵各带间距模式近地表风速均高于起沙风速,约为9 m/s. ③风速对各间作模式的防风效能具有显著影响,防风效能随风速的增大呈减小趋势. ④间作带的防风效能随带间距的增加而减小,表现为带间距8 m>带间距16 m>带间距24 m. 间作玉米模式的防风效能大于间作向日葵模式,其中,玉米带间距8 m及16 m的模式其近地表防风效能均大于50%,是油沙豆农田防风阻沙的最优模式. 研究显示,考虑到农田的经济效益,带间距16 m的间作玉米模式是油沙豆农田兼顾生态效益和经济效益的最优间作模式.      

关于机动车几何嵌入对城市街谷影响的研究

文章基于机动车几何体嵌入建立了城市街谷内空气流动和污染物分布模型,应用FLUENT 6.3进行了数值模拟,将尾气排放模化为速度输入边界条件,探究了不同来流风速下,街谷内流场和污染物分布。结果表明:机动车空间几何模型的构建更为细致地模拟了街谷近地层的空气流动及污染物分布。由于车辆模型的嵌入,街谷近地面污染物浓度不再呈现单调一致的变化规律;当来流风速为0.3 m/s时,在横向车辆之间局部子涡的影响下,污染物浓度呈增大-减小-增大的趋势;当来流风速增至1 m/s时,近地层污染物浓度先增大后减小,道路中部污染物浓度达到最大;随着来流风速的进一步增大,即3 m/s和5 m/s工况下,街谷内的风场环境由来流风占主导,污染物浓度自迎风面至背风面呈宏观上增大,在背风面有小幅衰减,污染物浓度最大值出现在背风侧机动车道。研究可为预测城市街谷近地层内污染物分布提供依据。     

湖泊水动力对蓝藻生长的影响

对铜绿微囊藻的水动力模拟实验研究表明,流速和温度以及营养盐浓度对藻类生长有着密切影响,且可能存在一定的临界流速.不同营养状态,临界值不同,在N:P为4.5:1情况下推测临界流速为0.50m/s;在N:P为2.7:1情况下推测临界流速为0.30m/s.经太湖湖泊水动力过程的野外实地观测,风速在2.0～4.0m/s时,与水中叶绿素a浓度呈负相关;当风速≥5.0m/s时,叶绿素a浓度降幅最大,并一直维持在该水平.风力导致的水动力条件变化,影响藻类的生长和聚集状态.水动力因素对蓝藻的生长及聚集有着较大影响.     

宜昌地区中低空风速变化特征分析

利用宜昌1958—2013年逐日探空风资料,通过趋势系数、滑动t检验和小波分析等方法,分析宜昌中低空规定高度平均风速的时间变化,并和同期地面风速变化进行对比。结果表明：1）500和1 000 m高度月平均风速变化均呈双峰曲线,1 500和2 000 m月平均风速变化趋势较为一致,3 000 m月平均风速波动较大。2）从季节分布来看,500~2 000 m平均风速均为春季最大,3 000 m平均风速冬季最大;不同高度层季平均风速随高度上升增幅不同。3）500 m年和四季平均风速的年际变化最剧烈;500~2 000 m,年平均风速的离差系数随高度上升明显减小。4）1971—2013年,宜昌地面10、 500、 2 000、 3 000 m年平均风速显著减小;1 000和1 500 m年平均风速略有增大但未通过显著性检验。5）宜昌中低空平均风速主要经历了20世纪80年代由下降到上升和90年代由上升到下降的突变;冬季平均风速的突变次数最多,夏季平均风速突变次数最少;各高度年、季平均风速的突变次数随高度上升而减少。6）各高度普遍存在8~14 a的较长周期和2~4 a的较短周期,其中较长周期主要出现在夏、秋季,较短周期主要出现在春、冬季。     

京津冀地区重污染天气过程的污染气象条件数值模拟研究

通过采用全球再分析格点资料的统计分析和WRF中尺度数值模拟,从天气学和大气边界层气象学角度分析了2013年12月和2014年2月两次重污染过程中京津冀地区天气尺度大气停滞气象条件和大气污染扩散气象条件的特征及其作用,并根据WRF模式精细化模拟结果分析了太行山和燕山对京津冀地区城市大气污染形成的作用.研究结果表明,两次重污染天气过程中京津冀地区500 h Pa等压面上的平均风速均表现为明显的气候异常特征,500 h Pa平均风速较近10年同期分别下降了约30.8%和50.4%,大气停滞系数较近5年同期分别偏高10%和20%以上;京津冀地区发生严重污染时,WRF模式模拟的日平均混合层高度低于200 m,日平均地面10 m风速低于2 m·s-1,日平均通风量可降低到1000 m2·s-1以下,空气质量指数与日平均通风量成负相关,重污染期间的平均通风量比近5年同期平均通风量偏低29.3%~52.8%,这些不利于污染扩散的天气条件持续数日,导致了重污染天气的发生.此外,太行山对西风气流的阻挡是河北中南部地区大气污染加剧的一个重要原因,而当主导风向为偏南风时,偏南气流遇燕山后或转向回流、或爬坡,导致近地面风速减小,不利于污染物扩散,亦加剧了京津冀地区中南部城市的大气污染.     

四川盆地大气边界层风速廓线探讨

本文总结有关四川盆地大气边界层风场特征研究成果,对其风速特征、边界层风速廓线进行探讨。结果表明,四川盆地具有风速小,且风速垂直梯度亦小的特征;风速随高度分布基本遵循经验爱克曼螺线,这一经验公式可在四川盆地内推广应用。     

天津市郊区冬季大气边界层风、温场结构与特征

利用天津市郊区探空观测资料,对该地区冬季大气边界层内的风场、温度场结构与特征进行研究.结果表明,测试期间风向随着高度增加呈顺时针旋转, 由东风、东南风逐渐右转,转为西南风、西风,遵循Eckman螺线的规律;不同高度层风速日变化规律不同.一般来说,在较低高度风速白天变大,夜晚变小,而较高处则相反;接地逆温大约在20:00开始生成,随着时间的增加,逆温逐渐加强,平均逆温厚度在02:00达到最大值;混合层高度在早晨厚度较薄,午后混合层厚度较厚,有利于污染物的扩散;天津市市区10m和100m高度层风速的日变化规律与郊区相同,200m高度层风速日变化规律不同;市区与郊区相比,不同高度层风速随着时间起伏变化较小.     

北京地区冬夏季持续性雾-霾发生的环境气象条件对比分析

在北京地区,除冬季供暖期外盛夏也是雾-霾天气的高发季节,与我国南方不同.使用微波辐射仪、风廓线和常规气象探测资料、NCEP再分析资料以及大气成分观测结果,通过对比分析揭示了冬、夏季持续6 d的2个雾-霾过程形成和维持机制的异同.冬季雾-霾过程出现在高空西北气流、低层多短波活动的背景下,其形成和维持的主要机制是边界层内始终有逆温层、地面弱风场、底层湿度逐渐增大.逆温层昼高夜低、湿度昼小夜大是影响PM2.5质量浓度和能见度日变化的重要环境因子.在雾-霾天气持续期间地面弱风场能够维持主要源于冷空气势力弱、常不能影响到地面.此外,入夜后地面迅速辐射降温、边界层上层有暖平流以及空气过山后下沉增温在逆温层的形成中起了关键作用.然而,对于夏季持续性雾-霾天气,气溶胶区域输送、环境大气保持对流性稳定、空气的高饱和度是其发生的重要条件.在副热带高压长时间控制下对流层低层盛行偏南风,北京的PM2.5质量浓度随着偏南风风速增大升高.对流层底层系统性偏南风与北京附近的山谷风共同构成了从北京以南气溶胶累积地向北输送的机制.夏季雾-霾过程低层没有逆温,但是北京上空一直维持超过200 J·kG-1的对流抑制能量,它同样限制了污染物的垂直扩散.夏季自由对流高度也存在昼夜变化,其对PM2.5浓度和能见度的作用与逆温层高度升降相同.因此,冬、夏个例分别代表了2种不同类型的持续性雾-霾过程,导致差异的根本原因在于大气环流型.     

三峡库区大石板滑坡涌浪预测

以三峡库区大石板滑坡为例,运用经验公式法和条块运动学分析法两种涌浪计算方法,预测滑坡不同工况下的滑动速度、初始涌浪最大浪高及滑坡入江体积,结果表明该滑坡最大入江体积为420.44万m3,最大初始浪高达21.42 m,涌浪灾害严重,计算结果为其防灾减灾工作提供了科学依据.     

万宁地区近地面氯离子沉积速率的影响因素研究

目的 研究热带海洋大气环境中不同地貌下氯离子沉积速率的分布规律及主要影响因素。方法 通过挂片法采集万宁地区的氯离子沉积速率,并分析离海距离、地形地貌对氯离子沉积速率的影响,以及其与海水因素、自然环境因素间的相关性。结果 近海开阔区域氯离子沉积速率受离海距离和地貌的影响显著,在300 m处降低至90 m处的1/3左右,地貌的变化导致同一距离点处的氯离子沉积速率相差30倍。另外,高的海水有效波高、风速和东风占比使春季氯离子沉积速率高于夏季。结论 不同地貌下的氯离子沉积速率均与海水有效波高、风速间呈较强的正相关性。     

城市街道峡谷内机动车排放污染物的扩散规律

街道峡谷中机动车排放污染物的扩散取决于屋顶风向和风速,并受街道峡谷宽高比、峡谷两侧街区建筑物高度的对称性和高度分布及街区形状等因素的影响.街道峡谷宽高比接近1时,递升型峡谷以及宽阔街道有利于污染物的扩散;可以通过改变街道线源附近街区内建筑物的高度来明显降低污染物浓度.城市建筑规划中若科学考虑上述影响可以减少街道峡谷内污染物的积聚.      

跃移层风沙输运数值模拟

利用fluent软件,选用欧拉-欧拉法对跃移层风沙输运进行模拟,分析了粒径、风速对沙粒体积浓度的影响。结果表明:风沙流发育分为增长、回落和稳定3个阶段;风沙流稳定后沙粒体积浓度沿高度按层分布;输运层主要集中于地表30 cm以下;同一粒径沙粒,随着风速的增大,沙粒体积浓度最大值与最大值出现的高度增大;同一种风速下,粒径增大,体积浓度最大值减小,最大值出现的高度则增高。     

街道峡谷对近地层风场影响的观测和模拟分析

城市街道峡谷结构对近地面边界层的风场环流等气象要素具有重要影响,可导致城市局地空气污染分布发生变化.随着城市化发展及城市空气质量变化,街道峡谷的城市空气污染影响日益突出,分析街道峡谷内部风场成为认识和治理我国城市空气污染的一条重要途径.鉴于目前我国鲜有城市街道尺度大气边界层精细气象观测研究,本文分析了美国俄克拉荷马大学的街道峡谷精细气象观测数据及其FLUENT模拟.结果表明:街道峡谷内风场结构变化依赖大气背景风向,当背景风向平行于街道峡谷走向时,街谷两岸风速几乎没有差异,而在背景风向垂直于街道峡谷走向时,由于高空风进入街谷形成的涡旋气流对街道峡谷风场有补充作用,峡谷两侧中层高度风场差异变大,风速差值大约为0.5 m·s~(-1),且街道峡谷两岸风速差异得到了FLUENT模式的验证,但模式对迎风岸的风速模拟存在高估,模拟的中层高度处两岸风速差值为1.6 m·s~(-1).观测资料分析揭示大气边界层稳定度条件对街道峡谷内风场分布也有很大影响,中性稳定条件下街道峡谷两岸近地层风速差异最大,输送进入峡谷空间的风速增量比原峡谷内风速大约高1倍,其它稳定度条件下街谷两岸风速差异被削弱.