青奥会期间南京市雾霾灾害事件及气溶胶特性分析

气溶胶对可见度、人体健康、气候变化有重要影响。基于2014年夏季南京江心洲地区外场观测实验数据,对气溶胶的数浓度、粒径谱分布,粒子密度、混合状态,以及黑碳含量进行了分析。结果表明,观测期间气溶胶粒径集中分布在50~120 nm之间,平均粒径79 nm,总数浓度波动较大,范围为2 000~50 000 cm~(-3),平均值在9 000 cm~(-3)左右;在本次观测中,新粒子生成事件较少;气溶胶主要为内混状态,存在少量外混状态(约占1.5%);气溶胶密度主要分布在1.2~1.7 g/cm~3之间,气溶胶粒径越大,密度越大,表明大粒子中无机物含量多,有机物含量低;粒子密度日变化与化学成分日变化相关性较好;70%的气溶胶中含有黑碳,200 nm气溶胶中黑碳质量分数最高为7.07%。气象因素对气溶胶微物理特性有明显影响。     

兰州市沙尘天气及其对空气质量的影响

利用1971~2000年和2001~2004年兰州市观测站资料,分析了兰州市沙尘天气的气候特征和2001~2004年沙尘天气特点及产生原因。研究表明,兰州市区的沙尘天气30年来呈明显减少趋势,但近几年明显增多。兰州市的沙尘天气以浮尘、扬沙天气为主。沙尘天气春季(3~5月)最多,4月占全年天数的24.2%。利用2002~2004年主要污染物浓度资料和2006年4月5~15日逐日的PM10浓度资料研究了沙尘天气对兰州市区主要污染物浓度的影响,结果表明,沙尘天气发生时,伴随的大风等气象条件有利于SO2和NO2的扩散,而强沙尘天气容易导致PM10日均浓度迅速升高。在分析的一次强沙尘天气个例中,兰州市区PM10日均浓度陡然升高到1.86 mg/m3,是前一日的10.4倍。     

基于多源数据的夏威夷大气低层火山灾害影响分析

自2018年5月3日起,位于美国夏威夷大岛上的Kilauea火山(19.41°N,155.28°W)开始了为期数月的剧烈喷发活动。为了探讨此次火山灾害活动对局地大气所造成的影响,综合利用地面环境监测站数据、MODIS Level 1B数据、GDAS再分析资料以及CALIPSO数据对此次火山活动期间的主要污染物浓度特征、火山灰气溶胶的水平分布特征及光学特性展开分析。结果表明,由于赤道东风带的存在,近地面火山口以西地区受喷发活动影响较大。在火山活动期间,西部沿海细粒子和SO_2浓度较3～4月明显上升,逐三小时SO_2浓度的中位数环比上升一个量级,PM_(2.5)浓度中位数则均达到前两个月数值水平3倍以上;利用MODIS和CALIPSO遥感数据分析得到,平均气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)的高值区总体上自夏威夷大岛往西呈现东北-西南向带状分布,西部沿海的部分区域平均AOD甚至超过1.6;此次火山活动过程中陆地部分的低层气溶胶类型以烟尘型为主,平均色比(Color Ratio, CR)达到1.2～1.5;平均粒子退偏振比(Particulate Depolarization Ratio, PDR)在2 km高度以上多分布在0～0.06范围内,以球形颗粒物居多,而在2 km以下区域则由非球形颗粒物占主导。研究显示,此次火山灾害事件中,夏威夷大岛以西地区在东风带输送下近地面污染物浓度剧烈上升,生成的颗粒物多为粒径较大且不规则的烟尘气溶胶。     

沙尘天气强度特征指数研究——以北京地区为例

利用1970—2000年北京及其周边地区以及影响北京沙尘天气的上风向共14个基准气象站的沙尘天气与相关气象因子资料，分析了沙尘天气与各因子之间的相关性。研究发现，风速、相对湿度与沙尘天气的相关关系最显著；同时，对能见度与沙尘浓度观测值的分析得出，二者存在非线性关系。在上述分析的基础上，用能见度、风速、相对湿度构建了沙尘强度特征指数，该指数与这3个因子均呈非线性关系，指数值越大表示沙尘天气强度越大，反之，指数值越小表示沙尘天气强度越小。经验说明，沙尘强度特征指数与相应沙尘浓度观测值有着较一致的变化趋势，该指数从气象和环境两个方面反映了沙尘天气的强度特征。     

承德市近50年沙尘灾害时空分布特征及成因分析

基于1960-2009年承德市9个气象站的气象数据资料,探讨了承德市风沙灾害的时空分布特征。研究发现:沙尘灾害在承德市的空间差异十分明显,3种沙尘天气的发生日数以丰宁县最多,扬沙日数多年平均达到3.85次/a;3种沙尘灾害发生的空间分布除了整体上呈现由西北到东南递减趋势外,均有一个突出的舌形等值线。这条等值线基本上沿着"丰宁—滦平—承德县"向东南方向延伸,正好与滦河河谷的走向基本一致;从近20年沙尘天气发生的时间分布来看,2000-2002年是近20年来沙尘灾害最为集中和强烈的时期;从月际尺度而言,沙尘天气的发生呈现出"双峰一谷"型的变化,每年以3-5月沙尘天气发生的频次最多,冬季有一个沙尘天气次多期。     

气溶胶在华北地区霾期间中低对流层中随高度的季节变化

采用美国宇航局(NASA)的CALIPSO星载正交极化云-气溶胶激光雷达(CALIOP)的监测数据,对2007年1月1日至2008年12月31日华北地区霾期间中低对流层气溶胶散射强度、粒子规则性和粒径大小随高度的季节变化进行了研究。结果表明:霾期间在4 km以下的中低对流层大气中,春季气溶胶粒子的出现频率最高,且散射最强的气溶胶出现高度春季和秋季在1~2 km,夏季在3~4 km,冬季在0~1 km;四个季节均以球形或接近球形的规则性气溶胶为主,其中夏季气溶胶的规则性最强,春季气溶胶的不规则性最强,除春季外气溶胶的规则性随高度的增大而增大;春季气溶胶粒径大于其他季节,且随高度增大而增大,其他季节气溶胶粒径大致随高度增大而减小。多数情况下各层均以小粒径气溶胶为主。     

西安世园会开、闭幕式期间灾害性天气风险分析

为了给有关部门应对可能出现的灾害性天气提供科学依据,利用西安气象站1951-2010年各种气象要素逐日观测资料,应用极值统计、单日概率计算和易损性分析等方法,分析了西安世界园艺博览会开、闭幕式期间出现各种灾害性天气的可能性,以及可能带来的风险及影响。结果表明:开幕式期间,尤其是2011年4月28日开幕式当日,西安出现暴雨的可能性小,出现干旱、沙尘天气可能性大,出现连续降水天气可能性较大,出现其它灾害性天气可能性小。闭幕式期间,尤其是2011年10月22日闭幕式当日,西安出现暴雨的可能性小,出现连续降水可能性大,出现沙尘、强降温、霜冻可能性较小,出现其它灾害性天气可能性小,但闭幕式前出现初霜可能性大。连续降水天气可能对参加开、闭幕式游客数量和经济收入产生明显影响。     

裸露地表近地层土壤风蚀运移过程的模拟研究

土壤风蚀是造成土壤肥力下降和沙尘天气的重要原因。通过建立大气边界层对流扩散运动方程、裸露地表起尘模式和土壤颗粒的扩散方程等,采用大涡模拟方法对表层土壤侵蚀的迁移特征进行了数值模拟研究。计算结果表明:小粒径运动土壤颗粒受流场的影响比大粒径沙尘明显;随着土壤颗粒组粒径的增大,土壤输移量也增大,且逐渐趋于底层输移,小粒径土壤颗粒的输移量很小,主要偏重于高处,中等粒度颗粒输移量随高度缓慢减小;在较高处,小粒径土壤颗粒数目所占的百分比却较大,随着高度的降低,中等粒径土壤颗粒数目所占的百分比逐渐增大,而贴近床面处,大粒径土壤颗粒数目百分比较大。     

黑龙江省西部地区一次大范围强飑线过程分析

应用多种气象监测资料,其中包括气象要素、红外卫星云图、闪电定位和雷达回波等对2007年6月11日黑龙江省西部地区的一次大范围强飑线天气过程,进行了从宏观到微观结构详细特征的深入分析,通过对比红外卫星云图、闪电定位资料与雷达回波发现,3种非常规气象资料在系统影响时间、强度变化和移动方向等方面具有很好的对应性,这一特性可供今后预报此类天气参考.     

福州近地层臭氧分布及其与气象要素的相关性

利用2009-2010年福州市近地层臭氧的连续观测资料,分析了其时空分布特征,并结合气象要素进行了相关性分析,找出了易导致臭氧浓度超标的天气类型。结果表明,在工业源、交通源较密集的监测点,臭氧浓度较高;臭氧浓度月分布呈"双峰型",峰值在5月、10月,谷值在1月;浓度的季节排序为秋季>夏季>春季>冬季,绝大部分浓度超标日出现在春末和夏季,冬季则没有;臭氧浓度日分布呈"单峰型",清晨开始明显上升,最高小时浓度出现在午后,夜里维持在相对稳定的低值区;臭氧浓度与温度、日照、太阳辐射显著正相关,与云量、相对湿度、降水量显著负相关,受偏南和偏东风影响时臭氧浓度较高,在SSE方位上小时浓度超标率最高;超标日天气型主要有变性冷高压、地面倒槽和锋前暖区等强暖性、且非常不利于污染物扩散的天气系统。     

辽宁气候变化及若干气象灾害的事实分析

利用辽宁省1961~2005年39个气象观测站的常规地面观测资料,采用趋势分析等统计方法,分析了辽宁省近45年的气候变化特征。采用沙道夫干湿指数分析了辽宁省近45年的旱涝变化趋势;同时研究了辽宁省夏季低温冷害和沙尘天气的变化。结果表明,近45年来辽宁气温升高、降水减少,气候向暖干化方向发展。在气候变暖背景下,近45年来辽宁的干旱有增加趋势、洪涝减少,夏季低温冷害明显减少,沙尘日数减少。     

湖南2008/2011年两次低温雨雪冰冻灾害成因与影响对比分析

针对2008年1月13日-2月2日和2011年1月1-23日两次低温雨雪冰冻过程,从天气学成因、对交通、电力影响情况和特点等方面进行综合对比分析,揭示了两次过程的强度和造成灾情差异的原因,并提出了如何进一步防御和减轻极端天气气候事件灾害的能力,为暴雪冰冻灾害防御提供经验和依据。     

聚氨酯型固沙剂改性土室内试验研究

对自主研发的PUA、PUB和PUC 3种聚氨酯型固沙剂改性土的强度、抗冲刷性、抗风蚀性等性能进行了室内试验研究,并结合聚氨酯分子结构和功能对固沙剂改良原理进行了分析。试验结果表明:3种聚氨酯型固沙剂改性土的无侧限抗压强度、内聚力得到了提高,抗冲刷和抗风蚀性能得到了明显增强;3种固沙剂改性土的无侧限抗压强度和内聚力均随着固沙剂浓度的增加而增大;PUA、PUB和PUC浓度为3g/cm3的改性土试样的冲刷率分别只有4.4%、14.7%和0.6%,而参照样高达79.5%;PUA、PUB和PUC浓度达到1g/cm3以上的改性土风蚀后表面保持完整,没有风蚀破坏痕迹。因此,聚氨酯型固沙剂可以很好地增强土体粘聚力、促进表层固化、减少水土流失,可用于坡面防护、水土保持、防尘固沙、沙漠化治理等领域。     

在降雨量极少的条件下日本琵琶湖北湖主要环境因子的动态变化和机理的研究(Ⅰ)

琵琶湖是日本第一大淡水湖,20世纪60年代以来,由于经济的发展,湖水水质逐步变坏.1977年湖的北部出现赤潮,1983年湖的南部出现了湖泊富营养化的产物微囊藻.多年来,在深水区湖水温度分层情况下,叶绿素α或浮游植物主要分布在湖的表层.但在1 994年夏季降雨量极少的情况下,在深水区叶绿素α或浮游植物主要分布在温跃层的附近,这种现象在琵琶湖是罕见的.分析发现叶绿素的峰值在湖水温度分层时出现在温跃层的上部,而且底边界层同时出现了低溶氧和高浊度的现象.叶绿素α和溶氧、浊度的对应关系表明温跃层是一光合成活跃的区间.本文通过流体力学方程计算,结果表明随着温度的降低,粘滞力就会增加,在温跃层出现了随水深增加,粘滞力急剧增大的情况.由此可见颗粒物在温跃层顶的上部沉降速度比温跃层内快,因此颗粒物高浓度出现在温跃层内.计算结果同时发现,在水深10～20 m(对应于温跃层),分子扩散系数最小,一旦颗粒物进入这一区间就不易扩散出去.由于温跃层是一分子扩散系数小、粘滞力高的区间,所以温跃层是颗粒物和营养盐的富集区,出现了藻类和叶绿素浓度的峰值.     

在降雨量极少的条件下日本琵琶湖北湖主要环境因子的动态变化和机理的研究(Ⅰ)(英文)

琵琶湖是日本第一大淡水湖,20世纪60年代以来,由于经济的发展,湖水水质逐步变坏。1977年湖的北部出现赤潮,1 983年湖的南部出现了湖泊富营养化的产物微囊藻。多年来,在深水区湖水温度分层情况下,叶绿素α或浮游植物主要分布在湖的表层。但在1 994年夏季降雨量极少的情况下,在深水区叶绿素α或浮游植物主要分布在温跃层的附近,这种现象在琵琶湖是罕见的。分析发现叶绿素的峰值在湖水温度分层时出现在温跃层的上部,而且底边界层同时出现了低溶氧和高浊度的现象。叶绿素α和溶氧、浊度的对应关系表明温跃层是一光合成活跃的区间。本文通过流体力学方程计算,结果表明随着温度的降低,粘滞力就会增加,在温跃层出现了随水深增加,粘滞力急剧增大的情况。由此可见颗粒物在温跃层顶的上部沉降速度比温跃层内快,因此颗粒物高浓度出现在温跃层内。计算结果同时发现,在水深10～20 m(对应于温跃层),分子扩散系数最小,一旦颗粒物进入这一区间就不易扩散出去。由于温跃层是一分子扩散系数小、粘滞力高的区间,所以温跃层是颗粒物和营养盐的富集区,出现了藻类和叶绿素浓度的峰值。     

北洛河中游白水段峡谷全新世特大洪水水文学研究

通过对北洛河中游峡谷河段的深入调查研究,在白水县张家船村段河谷台地的全新世黄土古土壤剖面中发现了古洪水滞流沉积夹层。采集了古洪水滞流沉积物典型样品,利用第四纪地质学和沉积学方法,通过磁化率、粒度、烧失量、碳酸钙含量等分析,发现其为中全新世后期(4 500～4 000a BP)特大洪水的典型悬移质沉积物。利用比降法模型计算得出,该组古洪水滞流沉积所指示的洪峰流量在13800～15600 m3/s之间;同时对该断面上游方向150m处的铁路桥1994年9月洪水洪痕进行了测量计算,其结果与水文站实测流量一致,证明古洪水水文学计算方法及相关参数的选取是合理的。该研究成果对北洛河的防洪减灾、交通和水利工程建设具有重要的参考价值。     

广东地区求解环境剪应力场不同方法的常数值的确定

陈培善等推导了多个求解环境剪应力场0τ的公式,利用广东数字地震台网记录到的广东及邻近地区1999年以来163个ML2.0~5.2地震求解不同公式中的常数,假设广东地区环境剪应力场为5 M Pa,求得C3=-5.707,C4=4.678,C5=-0.259、C6=-5.91、C7=-12.01,C3~C7依次代表利用地震波辐射能量、拐角频率、震源峰值加速度、震源峰值速度或震源峰值位移求解0τ时所用到的常数。与其它地区的计算结果比较,显示不同地区的C4~C7较为接近,而C3相差较大。     

2004年主汛期我国强对流天气灾害统计特征

运用全国各省、市、县气象部门直接上报国家气象局的气象灾害数据,对全国各地2004年主汛期(6-8月)对流性天气造成的灾害分布特征和人员死亡情况进行了统计分析,结果表明,主汛期内强对流天气在全国31个省市都有发生,其中黄淮、江淮、江南、西南地区东部为强对流天气灾害死亡人数多发区,且在主汛期内,以7月份强对流天气发生频次最高;在年度所有气象灾害中,除了暴雨洪涝灾害造成人员死亡最多外,雷击事件造成的死亡人数占气象灾害死亡人数的第二位;各大城市均遭遇到强对流天气袭击,造成了严重的交通瘫痪,城市应急响应系统建设亟待加强。