海南岛地区大气输送和扩散特征的数值模拟

采用中尺度气象模式WRF及风场诊断模式CALMET,结合轨迹分析和拉格朗日随机游走模拟方法,分析了海南岛地区低层大气中尺度水平输送和扩散特性,并计算了各季平均大气扩散模态.结果表明,该区域大气污染物的扩散和输送主要受到大尺度背景环流、海陆风等局地环流及地形绕流等的影响.海陆风局地环流是沿海城市源排放的大气污染物向海南本岛输送和扩散的主要机制.北部城市海口的大气扩散对岛内影响最大,冬季平均影响范围可覆盖西北半部;春、秋季主要影响西北和北部区域;夏季对本岛的影响仅限于北部沿岸.南部城市三亚的大气扩散对岛内影响较小,秋季向西南海面的扩散对本岛几乎没有影响;冬、春季对三亚以西沿岸的影响有所增加;夏季扩散影响全面指向岛内,并因地形的作用而东、西向大角度扩展,影响海岛南部的大部分沿岸地区.西北部昌江的平均输送扩散方向与当地海岸线的走向基本一致,污染影响不易深入到岛内.其中,秋季扩散影响以偏西南方向为主,仅对昌江西南部分海岸有少量影响;冬、春季扩散形态类似但影响范围扩大到以东方市为代表的低山盆地地带;海岛西北部大部分沿海地带可受到昌江夏季扩散的影响,但平均扩散方向指向东北偏北的海面.     

福建惠安沿海中尺度大气流动和扩散特征研究

采用拉格朗日随机粒子扩散模式和三维风场诊断模式以及实际气象观测资料,模拟分析了福建惠安核电厂所在沿海地区的大气流动和气载污染物的中尺度扩散情况。结果表明:①该区域低层大气的流动决定于各季盛行风背景、天气系统和局地海陆-山谷风环流系统的共同作用。②冬、春、秋季区域中尺度扩散总体沿西南海岸或偏西内陆方向,夏季总体沿东北海岸线方向进行。局地中尺度环流带来的向岸流和离岸流对具体扩散形态有重要影响。③污染物扩散输送出模拟区域的平均去除时间约为18～21h。污染物在200km×200km模拟区域内滞留24h以上的情况在各季分别可占1 4～1 3。      

长江三角洲地区大气污染物水平输送场特征分析

以长江三角洲地区为研究对象,探讨城市群环境污染规律.利用区域中尺度大气数值预报模式MM5模拟2004年1,4,7和10月长江三角洲地区的气象场.结果表明:冬季,长江三角洲地区近地面及500 m高度层主要为西北风控制,输送气流主要来自西部内陆地区;春季,盛行东南风和偏东风,存在明显的东南向西北方向的输送气流;夏季,则以偏南输送气流为主,杭州湾地区海面向内陆方向以及太湖湖面风速较大,输送扩散能力较强;秋季则转为东北风,近地面杭州湾以北盛行北风,以南主要受海面东北风的影响.结合HYSPLIT-4三维轨迹模式计算分析该地区典型污染过程时污染物的输送气流轨迹,证实了污染过程伴随500 m高度处东北主频气流的“外源”输入现象.      

温州城区大气污染特征数值模拟与来源解析

文章以位于温州城区的瓯海区为例,在建立大气污染源清单的基础上,利用WRF-CMAQ、CALPUFF模型分析了外来污染物区域输送对瓯海区的影响,模拟了瓯海区主要大气污染物浓度分布,解析了区域大气污染物排放来源。WRF-CMAQ模型模拟结果表明,区域大气污染物SO_2、NO_2、PM_(10)和PM_(2.5)的输送对瓯海区的贡献影响均呈现冬季(1月)>春季(4月)>秋季(10月)>夏季(7月)的变化规律,这可能与大气污染物来源有关。CALPUFF模型模拟结果显示,瓯海区SO_2和PM_(10)的年平均浓度达标,但NO_2和PM_(2.5)出现超标现象。除SO_2均能达标外,部分敏感目标处NO_2、PM_(10)和PM_(2.5)年平均浓度有不同程度的超标现象。来源分析结果表明,瓯海区大气污染物SO_2和NO_2主要来自本地源排放,而PM_(10)和PM_(2.5)本地源与外来源的排放贡献相当。     

基于增强回归树的城市PM2.5日均值变化分析:以常州为例

利用2014年12月至2015年11月常州市区6个国控监测站空气污染物浓度逐时数据,分析了PM_(2.5)浓度季节变化特征,采用增强回归树模拟分析了PM10、4种气态污染物和7个气象因子对ρ(PM_(2.5))日变化的贡献.结果表明,常州市区PM_(2.5)污染季节差异明显,冬季污染严重且持续时间长,夏季污染较轻.四季ρ(PM_(2.5))空间分布特征存在一定差异,但各季内不同监测站差异较小.增强回归树对ρ(PM_(2.5))日均值进行模拟和验证得到,训练数据的相关性为0.981,交叉验证的相关性为0.957.此外,模拟值与实测值的标准化平均偏差为1.80%,标准化平均误差为10.41%,可见模型拟合效果较好.PM10、气态污染物、气象因子和区域输送及扩散这4种影响类型对全年ρ(PM_(2.5))日均值差异的贡献率分别为23.4%、28%、36.2%和12.6%,表明在对ρ(PM_(2.5))日均值差异的影响上,气象因子二次形成一次源区域输送及扩散.在对ρ(PM_(2.5))日均值差异贡献率大于5%的因子中,ρ(PM_(2.5))日均值与PM10、相对湿度、CO和O3正相关,与温度、SO2和混合层高度负相关,与大气压和NO2关系较复杂.区域输送及扩散方面,东南风向、偏西风向和偏北风向等上风向周边城市的污染物输送对常州市区PM_(2.5)污染存在较大的负面影响.     

杭州地区污染天气型及冷锋输送清除特征

基于Lamb-Jenkinson天气分型方法对影响杭州四季的大气天气型进行频率划分,并结合杭州气候观测站的PM_(2.5)观测数据分析各季典型天气型的污染特征.针对杭州秋冬季冷锋活动时PM_(2.5)浓度值变化的不确定性,进一步分析了冷锋过程对杭州大气污染物的输送和清除特征.结果表明,冬季是杭州的主要污染季节,以高压控制和暖区发展天气型为主;春、秋季其次;夏季基本不发生高污染个例.其次,结合变温和风速气象要素特征发现,24h负变温范围在0~2℃之间或者平均风速低于2m/s条件下的弱冷锋环境以污染输送作用为主,而24h负变温幅度大于4℃以及平均风速大于4m/s的较强冷锋环境以污染清除作用为主.     

长江口及其邻近海域营养盐与DSi余流通量的分布和季节变化

分别于夏季(2005年7月)、秋季(2005年11月)和春季(2006年4～5月)对长江口及毗邻海域进行观测,并根据水文数据、盐度与营养盐数据计算DSi余流通量.结果表明:三个季节SiO_3~(2-)平均浓度分别为54.31 μmol/L(秋季)、43.61 μmol/L(春季)和45.39 μmol/L(夏季).杭州湾区域PO_4~(3-)浓度一般比长江口高,与SiO_3~(2-)的分布情况不同,可能与悬浮物吸附与解吸附过程有关.调查区域内NO_2~- 和NH+4的浓度偏低.NO_3~-分布呈现出较好的保守性.NO_3~-占总氮的百分比平均为94.28%(夏季)、97.24%(秋季)、98.33%(春季).受陆源污染物排放的影响,在14号站位附近发现一个无机氮高于120 μmol/L的中心区.比较三个季节DSi余流通量东西分量和南北分量的绝对值,一般大潮大于小潮,表层大于底层.表层余流的方向一般向东,东南或南,底层流向主要是向西或西北.DSi的余流通量在近口门处站点较大,长江口前缘(SH1、SH2)和南缘(SH5)、杭州湾(ZJ1,ZJ2)的余流通量较大.     

基于综合立体观测网的京津冀地区污染过程分析

为揭示大气污染的演变规律,推动京津冀及周边地区空气质量的持续改善,针对大气重污染发生—演变—消散全过程的核心科学问题,在京津冀及其周边地区建立大气污染传输通道立体观测网,围绕2017年秋冬季和2018年春、秋、冬三季开展重污染时段和重污染过程的地基和车载走航观测,评估区域大气污染输送和城市间大气污染的相互传输量.结果表明:北京市污染呈明显的区域性特征,春季主要受区域不利扩散条件及沙尘传输影响,秋季主要受西南通道传输影响,冬季主要受西南、南部、东南通道混合层内传输与区域扩散条件不利的共同影响.秋冬季京津冀地区NO₂、SO₂污染物垂直柱浓度整体低于西南、东南和南部输送通道区域,当弱南风静稳天气条件主导时,北京市易受到污染物输送的影响,形成局域污染过程.研究显示,北京市重污染时段外来污染物各类尺度输送通道中,西南通道污染传输为主导,部分时段还受到东南和东部通道污染传输的影响.      

空气污染气象指数在成都地区的适用性分析

文章利用2014-2018年常规气象观测资料、多种再分析资料以及空气污染资料,对成都市空气质量和气象条件进行了初步分析,对描述水平和垂直方向上扩散条件的滞留指数、通风系数、综合二者构建的空气污染扩散指数以及基于后向轨迹模拟PSCF贡献因子构建的描述污染物输送的空气污染输送指数进行了计算分析,结论如下:成都冬半年的污染物浓度较高,尤其在冬季的1月、2月和12月,冬半年气象条件不利于污染物的扩散。滞留指数、通风系数以及空气污染扩散指数与PM_(2.5)浓度均有一定的相关关系,空气污染扩散指数与PM_(2.5)浓度相关系数为0.303 1,高于滞留指数和通风系数的相关系数。四川盆地内部的气团对成都空气污染物的贡献较大,输送指数与成都PM_(2.5)浓度存在极强的正相关关系,对成都地区的污染预报预警业务存在一定的指导意义。     

基于WRF-Chem模拟的玉溪市大气环境容量精细估算

云南高原的清洁大气环境及其潜在变化是一个值得深入研究的大气环境问题.本文选择云南高原重要工业城市—玉溪作为研究区域,基于中尺度空气质量模式WRF-Chem,开展玉溪市的大气环境容量模拟估算.同时,以2015年冬、春、夏、秋季主要大气污染物模拟为基础,采用以我国环境空气质量标准(GB3095—2012)为约束目标的WRF-Chem模拟迭代大气环境容量算法,设置3 km的精细分辨率,计算得到2015年玉溪市一次PM_(10)、一次PM_(2.5)、SO_2、NO_x和CO的大气环境容量分别为1.284×10~4、0.854×10~4、1.917×10~4、1.796×10~4和51.556×10~4t·a~(-1).最后,研究了整个玉溪市区域和城区大气环境容量的季节变化特征,结果发现,各污染物冬季大气环境容量最小,除PM_(2.5)外的污染物均在春季大气环境容量最大.玉溪市城区剩余容量占全市的比例均在40%左右,反映了工业发展和城市化带来的大气环境的城乡差异及可能的环境变化效应.     

台湾海峡及周边海区气溶胶时空分布特征的遥感分析

首次利用连续3年(2002～2004)的MODIS气溶胶卫星遥感资料分析了台湾海峡及周边海区的气溶胶时空分布特征.研究表明,台湾海峡及周边海区气溶胶多年平均光学厚度沿岸呈带状分布且表现出随离岸距离呈指数降低的空间分布特征.各典型海区中,台湾海峡多年平均气溶胶光学厚度最高;其次为东海南部和南海北部,西北太平洋海区的气溶胶光学厚度最低.4个季节的气溶胶光学厚度时空分布特征明显不同,呈现出春季高、冬季略高于秋季、夏季低的特点.春季受我国北方沙尘天气影响,整个海区气溶胶光学厚度高于其它季节,达到0.32;沙尘气溶胶在冬季季风的作用下能够向南跨越东海,最远传输到西北太平洋海区上空,使得该海区的气溶胶光学厚度值达到0.22,明显高于其它季节,夏季则由于东南季风和多降雨天气的影响,陆源污染物向海扩散条件差,气溶胶光学厚度低,仅为0.12,气溶胶类型分布分析表明,近岸海区的气溶胶类型主要以来自陆源的污染和烟尘气溶胶为主,春、秋以及冬季在大气动力的作用下可以输送到较远的海区上空;远岸海区的气溶胶类型则可能主要以海盐气溶胶或沙尘气溶胶(春季)为主;近远海之间海区的气溶胶类型分布则主要以污染气溶胶和海盐气溶胶(或沙尘气溶胶)混合为主.     

四川空中水资源的稳定性与可开发性研究

利用1948—2008年的NCEP/NCAR逐月再分析资料,计算了四川地区大气中的可降水量、水汽含量相对变率、水汽输送通量和水汽输送通量散度,分析了四川空中水资源的稳定性与可开发性。结果表明:水汽含量的稳定性特征与水汽含量有密切关系,水汽含量高的东南部,水汽含量稳定;水汽含量相对低的西北地区,水汽含量不稳定。盆地月水汽含量的平均年际变化特点为:夏季小、冬季大,东部小、西部大,1948—2008年以来,区域平均的年大气可降水量总体呈偏多—偏少—偏多—偏少的趋势。大部分水汽集中在对流层中下层,主要来自印度季风区孟加拉湾和南海,而对流层中上层,则以中纬度西风带输送为主。春、秋、冬季四川东南地区有较强的水汽辐合中心,结合大气环流和大气湿度分布揭示了区域上空水汽汇聚,可以较好地指导云雨作业。     

海陆风对天津市PM2.5和O3质量浓度的影响

静稳天气下局地环流往往会对污染物的传输扩散起重要作用.根据天津市地处渤海西岸,常年受到海陆风影响的特点,综合气象、环境资料及HYSPLIT模型,针对沿海、市区、城郊、山区等代表性站点,研究了海陆风对天津市ρ（PM_2.5）和ρ（O₃）的影响.结果表明:①2015年天津市海陆风天数为78 d,占全年的22%;海陆风多集中于6-9月,其中,7月海陆风日最多、2月最少.②ρ（PM_2.5）和ρ（O₃）季节性变化和空间分布特征不同.春、夏两季ρ（PM_2.5）山区最高、城郊最低;秋、冬两季ρ（PM_2.5）市区最高、山区最低.春、秋两季ρ（O₃）沿海最高、市区最低;夏季ρ（O₃）山区最高、沿海最低.③海陆风对ρ（PM_2.5）有扩散作用,对ρ（O₃）有增加作用.海陆风对沿海ρ（PM_2.5）扩散作用最为明显,致使冬、秋两季ρ（PM_2.5）分别下降20.2%和7.9%;对城郊ρ（O₃）增加作用最为明显,致使秋、夏两季ρ（O₃）分别升高39.8%和16.2%.④个例研究表明,海风向内陆推进过程中垂直方向最高可达1 000 m,受海风影响天津市ρ（PM_2.5）下降,陆风使得ρ（PM_2.5）小幅上升,海陆风总体起扩散作用;海陆风使天津市ρ（O₃）日变化出现3个峰值,日均值明显增大,其中,城郊增幅（68.2%）最大.研究显示,海陆风对天津市ρ（PM_2.5）有扩散的作用,但会增高ρ（O₃）.      

云南省大气污染扩散输送特征研究

通过分析各种野外探测资料和常规气象资料,全面讨论了影响云南省大气扩散输送能力的各种特征量的变化和特点,并试图说明高原山区的特殊地形及局地小气候条件对这些特征量的影响,认为云南全省大气扩散输送具有以下特征：大气稳定度以中性类居多,频率占50％以上;风速廓线指数值比平原地区大得多,也比一般山区的大;大气混合层高度春冬季较大,夏秋季较小,下午较大,凌晨较小;滇东和滇西北扩散参数较大,滇南较小;辐射雾出现频繁是一种影响当地大气扩散输送的天气现象。     

广西钦州湾营养状况季节分析与评价研究

根据2009年1月、4月、8月和11月对钦州湾海域调查结果,分析并评价了该海域营养状况的季节变化。结果表明,钦州湾海域总溶解无机氮(DIN)含量范围在0.023 mg/L~1.750 mg/L,硅酸盐(SiO3-Si)含量范围在0.027 mg/L~3.900 mg/L,磷酸盐(PO4-P)含量范围在0.001 mg/L~0.158 mg/L。NO3-N是DIN的主要存在形式,占62%~78%。不同的营养盐季节分布有所差异。DIN季节分布表现为夏季春季秋季冬季;PO4-P季节分布为春季秋季冬季夏季;SiO3-Si季节变化为夏季秋季春季冬季。从营养结构看,与Justic'等提出的营养盐化学计量限制标准比较符合P限制条件,PO4-P可能成为浮游植物生长的潜在限制因子。按照营养状态指数值,钦州湾海域春季、夏季和秋季表层海水处于富营养化状态,钦州湾内湾富营养化程度高,一旦水文气象条件适宜,从春季到秋季该区域随时都会发生赤潮灾害的可能。     

广西铁山港海草生态区无机N的季节变化规律及其相关性分析

根据铁山港海草生态区2008年1月～2008年11月冬、春、夏、秋4个季节的调查资料,首次探讨了无机态N的季节变化规律及其相关因子的影响。结果表明:研究海区无机态N具有春夏季明显高于秋冬季的特征,其中春、夏、秋季以陆源输入影响为主,冬季以海区自身N的补充影响为主;DIN的组成变化受水温影响较明显,水温较高的春夏季主要以NO3-N为主,分别占DIN的57.91%和73.00%,秋冬季则以NH4-N为主,分别占DIN的78.23%和50.59%。相关分析显示,无机态N与环境因子之间的相关性以夏秋季出现显著性较多,春季次之,冬季最少;形态N之间的相关性,则集中体现在春夏季节NO3-N与NO2-N、NO2-N与NH4-N之间显著以上的正相关影响上,而且三种形态N同时成为DIN含量的控制因子;秋冬季节所有形态N之间均无相关性出现,只有秋季的NH4-N成为DIN含量的主控因子;但所有季节NO3-N与NH4-N之间均无相关性的出现,却从另一个角度说明,浮游植物优先吸收NH4-N并与之构成直接循环已成为海草生态区无机态N循环的最大特点。     

甘肃省区域颗粒物时空分布特征及传输路径

基于甘肃省2018~2019年颗粒物质量浓度监测数据,分析了全省大气颗粒物浓度的时空变化及排放特征,并利用HYSPLIT后向轨迹模式研究了颗粒物传输路径.结果表明：颗粒物（PM₁₀和PM_2.5）空间分布呈现区域特征：PM₁₀浓度高值位于河西走廊地区,由北向南呈阶梯式递减;PM_2.5以陇中地区为高值中心,向南北两侧递减,陇南地区为全省颗粒物清洁区.不同地区PM₁₀与PM_2.5地面浓度季节变化特征存在差异,陇中、陇东和陇南地区PM₁₀和PM_2.5浓度变化特征一致,陇中和陇东地区颗粒物（PM₁₀与PM_2.5）浓度冬高夏低,陇南地区则为冬高秋低;河西走廊PM₁₀和PM_2.5浓度季节变化不同,PM_2.5冬高夏低,PM₁₀春高夏低.后向轨迹聚类结果表明全省春季、冬季均受到来自中亚及新疆的偏西气流影响,该路径输送下可吸入颗粒物（PM₁₀）浓度明显高于其他路径,是典型的沙尘输送路径,4大分区受沙尘传输影响程度依次为河西 > 陇中 > 陇东 > 陇南,来自陕西、川渝的偏东路径是陇南地区颗粒物的主要输送路径,该路径下PM_2.5/PM₁₀比值大于0.5,明显高于偏西路径,说明偏东路径人为源污染贡献显著.研究结果有助于全面认识全省颗粒物污染特点、为分区制定颗粒物污染防治政策、以及区域污染协同治理提供科学的参考依据.