混合层高度的估算方法及应用

一、引言混合层高度的研究是空气污染气象学研究的重要课题之一。关于它的估算方法和应用,国内外都做了不少工作。利用混合层高度和平均风速资料进行空气污染潜势预报比较客观,能对不同地区的预报进行比较,从     

某市不同地区大气环境容量、允许排放量的初算及其应用

经统计处理得到的箱式扩散模式,是国内外污染气象学工作者表达中尺度大气污染动态的方法之一。其基本思路是假设大气扩散场为一箱子,箱内污染物混合均匀,不考虑污染物转化等细节,认为污染物的平均浓度与源强成正比,与通风量(即混合层高度H与混合层内平均风速V之乘积)成反比,即C=QL/HV。本文应用单点的气象观测资料,经统计处理建立了某市城北工业区、城区、河西部分工业区的箱式模式,并根据近两年的有关监测资料,初算了上述不同地区冬季大气中SO_2的允许排量,导出经统计处理得到的用气象参数来近似计算地面浓度的预报算式。     

混合层高度的季节变化

前言大气混合层高度与逆温的形成和消散过程有密切关系,混合层底面对烟气的向上扩散起着抑制作用,混合层高度的变化影响着大气污染物的浓度分布,它是影响大气扩散的一个因素,其变化规律值得我们弄清楚,本文将对混合层高度的季节变化进行一些探讨。《云南环保》1989年第2期上刊登了《山区大气混合层深度估算方法研究》一文,(下面简称《研究》),在该文的研究结果与分析中提出:混合层深度的平均值在冬季最小,夏季最大,春秋季次之。并解释为:冬季气温低,温度层结稳定,混合层主要由机械湍流形成,因而深度较浅,而夏季气温高,温度层结不稳定,热力与机械湍流共同起作用,使混合     

京津冀冬季大气混合层高度与大气污染的关系

大气混合层高度(MLH)是影响大气扩散的主要因子之一,其对大气质量评估和污染物的存储量及分布起着重要作用.本实验利用云高仪对2014年污染严重的2月京津冀区域4个站点(北京、天津、石家庄和秦皇岛)MLH进行了同步连续观测,分析了其各自及其区域总体变化特性.结果表明,秦皇岛MLH月均值最高,达到865 m±268 m;石家庄最低,为568 m±207 m;北京和天津介于这两城市之间,分别为818 m±319 m和834 m±334 m;结合气象数据分析发现,辐射和风速是影响混合层高度的主要因素;对4个站点颗粒物浓度与混合层高度的关系研究表明,混合层低于800 m,4个站点细颗粒物浓度均会超过国家二级标准(GB 3095-2012,75μg·m-3),观测期间北京、天津、石家庄和秦皇岛这4个站点混合层高度低于800 m天数所占比例分别为50%、43%、80%和36%.石家庄虽然近地层污染物浓度较高,但是大气混合层以内污染物负荷并不高,不利的大气垂直扩散条件是石家庄近地面长时间高浓度污染的主要原因.研究结果对于认知京津冀区域污染分布现状具有重要意义,并可为区域内污染源合理分布提供科学参考.     

华北地区冬半年空气污染天气客观分型研究

利用2013—2016年冬半年ERA-interim再分析资料,以及同期空气污染资料、地面常规气象观测资料和探空资料,采用PCT (Principal Component Analysis in T-mode)客观分型方法对华北地区冬半年海平面气压场进行天气分型,并探究不同月份不同天气型对应的空气污染状况及污染气象参数分布特征,进而从污染气象学的角度揭示重污染潜势天气型的气候特征.结果表明:冬半年海平面气压场共对应9种天气类型,其中,5型(均压场型)、6型(高压内部型)和8型(高压后部型)为3种重污染潜势天气型,冬半年对应的PM_(2.5)均值浓度分别为144.11、136.99和148.26μg·m~(-3),而1型(T型高压前部型)和3型(低压底部型)为两种清洁天气型,冬半年对应的PM_(2.5)均值浓度分别为97.12和80.83μg·m~(-3);重污染潜势天气型对应的边界层结构呈现出稳定能量大、混合层厚度和通风系数小的大气层结稳定的静稳天气特征,其能够反映大气污染潜势;研究还发现,即使是同一天气型,其在不同月份对污染物的扩散影响也存在差异,因此,建议在今后的污染潜势天气型研究中分月份进行.本研究可为华北地区空气污染潜势预报及大气重污染预报预警的客观化、自动化提供科学依据和技术支持.     

近地面大气污染模拟模型的建立与应用研究

针对以往把整个混合层作为大气扩散研究对象的问题,研究了近地面大气污染带概念,建立了大气污染模拟模型。又考虑到目前大气污染模型仅注重研究铅直面上的二维扩散变化,而较少研究平面二维扩散问题,运用有限差分方法建立了近地面大气污染带的平面二维数值模型。通过应用证实,该大气污染模拟模型能够真实反映近地面大气中污染物的扩散趋势及空间分布特征,对城市大气环境污染预测和防治具有实际意义。     

空气污染潜势-统计结合预报模型的建立及应用

建立了一个空气污染潜势预报和统计预报相结合的模型,该模型以特征气象因子和大气扩散清除因子为基础,并考虑不同因子的权重,定义空气污染潜势指数APPI.所考虑的因子包括:地面风速、混合层高度、混合层内平均风速、风向日变化、稳定度级数、垂直扩散系数、SO2干沉降速率、NO2干沉降速率、PM10干沉降速率、降水时长、地面天气形势.进一步利用统计方法建立空气污染指数API与APPI之间的关系.利用南京地区2009~2010年气象资料计算APPI,通过3项式拟合得到API与APPI的统计方程.结果表明,拟合得到的API与实际API相关系数为0.67,具有显著的相关性,且等级准确率为76.7%.进一步利用2011年1~12月中尺度气象模式WRF预报的气象场开展实况预报.研究表明,24h预报、48h预报、回顾预报的逐月等级正确率分别为44.4%~87.5%,46.4%~100%和63.0%~80.0%,年均等级正确率为60.6%,62.4%.和73.1%.若定义预报API与实际API相差±20以内为正确,则24h预报、48h预报、回顾预报的正确率分别为58.1%, 59.4%和63.8%.在IBM x3500并行集群服务器上计算,48h预报需要机时3h.可见,该模型具有较好的预报性能, 相对数值模型计算效率很高.     

天津静稳指数建立及在环境气象预报和评估中的应用

基于2014—2015年NCEP再分析资料及天津地区PM_2.5质量浓度数据,构建天津地区静稳指数以期反映大气综合扩散能力,为天津霾、空气质量预报和大气环境气象条件评估提供支撑.研究结果表明：本文构建的静稳指数可作为评估天津地区细颗粒物大气扩散能力的重要指标参数,其建模产品与天津地区PM_2.5质量浓度相关系数为0.62,在评测期间（2016年6月1日—2018年5月31日）,基于EC模式的静稳指数24 h预报产品与天津地区PM_2.5质量浓度相关系数为0.67,1~7 d预报产品与PM_2.5质量浓度相关系数超过0.53,8~10 d预报产品随着时效增加指示能力有所下降,相关系数为0.4左右,但通过显著性检验.对比同期基于GFS资料和WRF/Chem构建的天津中长期环境气象数值模式,其相关系数接近,趋势预报效果相当.同时,由于静稳指数综合了水平风速、混合层高度、相对湿度等多项指标,可以综合反映一个地区大气扩散能力,在大气环境气象条件评估中可发挥积极作用,以同排放源不同气象条件的数值模拟为基准定义细颗粒物大气扩散条件,2013—2018年逐月大气扩散条件同比上年改善的占总样本41%,同比转差的占总样本59%,利用静稳指数对大气扩散条件月同比变化趋势进行判断,识别准确率可达80%.     

用常规地面气象资料估算大气混合层深度的一种方法

一、前 言 在大气环境质量评价和污染预报的研究中,混合层深度是十分重要的参量之一.通常我们在求取混合层深度时不是直接由湍流场参量来决定,而是用受湍流混合直接影响的气象参量如风速、风向和温度廓线等来估     

浅析气象条件对大气污染时空分布的影响

本文讨论了一些主要城市边界层污染气象条件及其与浓度分布的关系。经研究发现,城市空气污染的长期平均状况与污染系数有直接关系。风向脉动方差能够反映出湍流扩散的强度;混合层厚度及通风量对大气污染也有重要影响。     

水温分层对三峡水库香溪河库湾春季水华的影响

三峡水库蓄水以来,其支流库湾年复一年暴发严重的春季水华.为找出支流库湾春季水华的关键影响因子,2010年春季对三峡水库库首最大的支流香溪河库湾进行了原位定点连续监测,主要监测指标包括水温、水体透明度、水下光照及营养盐浓度等环境因子.结果表明,春季水温分层发育导致水体混合层深度突然减小是春季水华暴发的直接诱因,真光层与水体混合层之比(Zeu/Zmix)与叶绿素a(Chl-a)的皮尔逊相关系数达0.934(P<0.01).表明Critical Depth模型可用于解释三峡水库典型支流库湾水华生消机制.本研究将为三峡水库支流库湾水华预报及防治提供重要参考.     

东莞市夏季大气边界层风、温场结构与特征研究

利用2008年5月4-20日东莞市探空观测资料,分析该地区夏季大气边界层内的风场、温度场特征进行研究,结果表明:1)各规定层高度主导风向为WNW,其风向频率值大于15%;2)风速随高度的增加而增大;3)接地逆温大约在20:00左右生成,02:00以后逐渐消失,从06:00到17:00没有观测到接地逆温,一天中接地逆温大约维持12 h左右;4)混合层高度在清晨厚度较薄,午后混合层厚度较厚,有利于污染物的扩散。     

环境气象学、环境空气动力学

关研究开发人员的意见,本文对该调查工作进行了归纳和整理。图6表2(张玉奎译)X16 9801292关于确定大气混合层高度的几种方法/程水源…(清华大学环境工程系)//环境科学进展/中科院生态环境研究中心一1997,5(4)一63~67 环信X一4 阐述了大气混合层高度研究在环境保护中的作用,论述了大气混合层高度确定的几种方法。分析了各种方法的特点及应用前景,同时也讨论了目前在我国大气混合层高度研究中提出的一些新方法。参15X16 9801293东北亚地区污染物输送的等嫡轨迹分析一周边国家对中国的影响/盛裴轩二(北京大学地球物理系)//气象学报/中国气象…     

城市小区气象条件与污染扩散精细预报研究

从城市小区气象条件与污染扩散精细预报的科研需求和城市大气环境应急响应的应用需求出发,利用新一代全球/区域同化预报系统、城市小区尺度气象和污染扩散模式以及城市尺度污染扩散模式,对城市小区气象条件与污染扩散进行了精细预报试验,并进一步研究了城市小区尺度气象和污染扩散的精细模拟对城市尺度污染扩散模拟的影响.初步建立了城市小区气象条件与污染扩散精细预报方法,即:气象部分由全球到小区逐级单向嵌套、污染部分由小区到城市逐级单向嵌套的方法.预报试验结果表明,这种方法是合理可行的.小区尺度精细模拟对城市尺度污染扩散模拟的影响较大,但其模拟效果还有待利用观测资料进一步验证.     

山区大气混合层深度估算方法研究

一、前言大气混合层深度与逆温的形式及消散过程有密切关系。混合层底面对烟气向上扩散起抑制作用,往往使之成为一个污染物向下反射的界面。因此,混合层深度在某种意义土决定着大气环境容量的大小,它在污染气象中是一个重要因素。目前国内常用确定大气混合层深度的方法是Holzworth的干绝热曲线法。由于这一方法要以探空曲线为依托,探测费用较高,而且受野外工作条件限制,一般性环境影响评价工作     

我国现行大气环境影响评价预测模型的若干问题及其改进

我国现行大气环境影响预测评价模型存在以下几个问题:大气混合层高度求算偏低;稳定条件下大气扩散计算结果不合理;模型未考虑非扩散因素影响(干湿沉积、化学转化);非正常排放模型在小风、静风条件下计算结果偏大;熏烟模型计算的不可操作性等。本文针对这些问题提出相应的改进方法,并进行了实例计算。     

四川盆地冬季两次典型大气污染过程对比分析

为探究四川盆地冬季污染天气过程气溶胶分布和垂直气象场特征,利用MODIS MCD19A2大气气溶胶光学厚度数据、实况格点融合分析数据、环境空气质量监测数据以及探空气象观测数据,对四川盆地2017年12月19日—2018年1月3日以及2018年1月11—24日两次污染天气过程的气溶胶光学厚度(AOD)空间分布以及气象条件进行分析.结果表明:①四川盆地冬季两次污染天气过程中,成都市一直为AOD高值区.②霾天气过程(2018年1月11—23日)中,四川盆地AOD高值区分布区域更广,高低空环流形势稳定,混合层高度偏低,近地层逆温和高湿环境均有利于霾天气的形成与持续.③沙尘天气过程(2017年12月29日—2018年1月1日)中,四川盆地AOD值呈“南高北低”的空间分布特征;冷空气携带沙尘气溶胶自北向南影响四川盆地,对混合层高度有小幅抬升作用,空气质量得到轻微改善;但混合层高度始终偏低,干冷空气使近地层相对湿度下降,本地气溶胶粒子数减少,但沙尘气溶胶粒子数增加,伴随近地层逆温稳定维持,有利于沙尘天气的形成与持续.研究显示,冬季四川盆地混合层高度偏低、近地层逆温稳定维持,均不利于气溶胶粒子垂直扩散,导致四川盆地易出现污染天气.      

环境科学基础理论 环境气象学

X16200701463城市小区气象条件与污染扩散精细预报研究/苗世光…(中国气象局北京城市气象研究所)∥环境科学学报/中科院生态环境研究中心.-2006,26(10).-1729~1736环图X-9从城市小区气象条件与污染扩散精细预报的科研需求和城市大气环境应急响应的应用需求出发,利用新一代全球/     

珠三角空气质量暨光化学烟雾数值预报系统

基于中尺度气象模式(MM5)、排放源模式(SMOKE)和大气化学模式(CMAQ),耦合本地排放源清单,建立了珠三角区域空气质量数值模式预报系统。该套模式系统对清洁、污染过程的一次、二次污染物都有较好的预报能力。冬季,能见度和PM_(2.5)的预报值和观测值的相关系数最高达0.76和0.78。O_3和NO_x的预报值和观测值的相关系数为0.64和0.61。随着预报时效的增加,预报效果没有明显降低。夏季,在2个典型光化学过程中,O_3的预报值和观测值的相关系数分别为0.68和0.81,NO_x分别为0.57和0.64。在相关的边界层气象因子中,地表通风系数和能见度相关度最高,相关系数达0.71。混合层高度、地面风速、比湿和能见度的相关系数分别为0.55、0.50、和-0.37。在灰霾过程中,PM_(2.5)占PM_(10)的质量浓度为78%。在气溶胶质量权重中,硫酸盐所占的比重最高,占PM_(2.5)权重达到33%,元素碳为18%,有机碳为14%,铵盐为5%,硝酸盐仅为1%。灰霾过程的二次气溶胶的质量权重比清洁过程的大。     

单点SO2浓度与通风量、混合层高度及混合层内平均风速的统计关系

一、统计要素的分析 在城市地区,由于“城市热岛”的影响,破坏了夜间城市近地层上空的逆温层,形成了一比较浅薄的城市热岛混合层,而相应在农村地区,则一般仍存在一贴地逆温层,白天,由于太阳辐射的增温作用,在城市区及农村区均存在一混合比较强烈的对流混合层,基于污染物质在混合层内垂直均匀分布的假设,有人提出了一简化的箱体大气扩散模