近53年山东省霾季节性特征的年代际变异

为了进一步认识山东省霾日长期变化特征,从而为政府决策和空气质量预报提供科学依据,基于山东省80 个气象站53 年（1961-2013）的观测资料分析,利用多项式及线性回归拟合、定义表示随季节和年际变化程度的变量如季节变化率、年际变化率等多种统计方法分析了近53 年来山东省霾日季节性的年际、年代际长期变化及空间分布规律,结果表明,山东上个世纪明显的冬季霾高发的典型季节性特征演变为本世纪模糊的季节差异,即霾多发时段随年际增长逐渐由冬季蔓延至秋季,夏季和春季.全省平均霾日的季节变率从60 年代的84.0%,70-80 年代的72.4%~73.6%,到90 年代跌至56.4%,而在本世纪的13 年低达42.3%,体现了山东霾日变化季节性的年代际特征,即近53 年季节差异在不断减小,霾趋于常年化发生的大气污染事件.霾日季节性的空间分布及年际变化特征还表明：近53 年山东霾日呈持续上升趋势,1990 年之前呈显著的增长趋势,1990 年之后上升缓慢,但维持霾高发的水平.霾日高发区域主要集中在济南地区,济宁-泰安-莱芜一带,枣庄-临沂一带,青岛地区和聊城西部地区,其中,高中心依次为济南的80.9 d·a^-1,临沂的78.2 d·a^-1 和青岛的69.0 d·a^-1.山东中东部的霾日年增长率整体高于西部地区,鲁中、鲁南及半岛南部地区是霾日年际增长高值区.山东省霾日年际变化趋势以夏季增长率最高,大部分地区的年际增长率都在4.5%·a^-1 以上,其次是秋季、春季霾日年际变化趋势,冬季霾日年际变化趋势普遍增长率最低,且大部分地区的变化率值为1.5%·a^-1 以上,近53 年来山东大部分地区出现了霾日模糊季节性变异.     

城市化对北京霾日数影响统计分析

近年来,随着超大城市/城市群大气灰霾等复合污染加剧,引起人们对区域生态环境与及公共健康问题越来越多的关注。应用北京地区1980—2012年气候资料及同期城市发展统计指标,统计分析了城、郊区间霾日数的变化特征,并在此基础上探讨了北京城市化及局地气候差异对霾日数的影响。分析表明：北京城区霾日数要明显多于郊区,在2007年以前城、郊区站点均有相似的波动增长趋势,但城区站霾日数增加速率（约21 d/10 a）要远大于郊区站（约7.2 d/10 a）;北京各地霾日数与主要城市发展指数之间的相关系数均超过0.001显著性水平,随着城市化而迅速增加的能源消耗和机动车尾气排放是导致北京地区灰霾天气逐渐增多的主要污染源,污染源的不均匀分布是导致城、郊霾日数差异的主要因素。分析还发现,城市化导致的区域气候差异对局地灰霾亦有较明显的影响。伴随着城市化的快速发展,城、郊区气候差异逐渐变大,城市下垫面粗糙度增加导致近地面层风速减小。大城市热岛效应背景下,更容易出现较厚的逆温层,这将阻碍空气垂直方向的对流输送。此外,城区气温持续上升,相对湿度下降,平均风速减小,小风频率增加,也会阻碍空气的水平流通,使得城市排放颗粒污染物的扩散难以扩散,有利于霾日增加。这表明北京地区城市气候效应对区域生态环境具有不可忽视的影响。     

云贵高原1961-2006年大气能见度和消光因素变化趋势及原因

根据云贵高原203个气象台站1961—2006年大气能见度、降水、相对湿度、风速和天气现象等观测资料,采用倾向率方法对能见度和大气消光系数的变化趋势进行了分析。还应用Mann-Kendall方法对19km能见度、霾日数和消光系数的多年变化进行了气候突变检验。结果表明,有84.2%台站出现了能见度减少趋势。减少最多为-11km·10a-1,最少为-1km·10a-1。减少的平均气候倾向率在1961—1979年为0.96km·10a-1,1980—2006年为1.6km·10a-1,高原平均能见度从60年代的约34km下降到目前的约27km。另一方面,有15.8%台站能见度有增加趋势,且多集中在人类活动较为稀少的高海拔山区。有71%的台站19km能见度频率出现减少的趋势,平均倾向率为-2%·10a-1,主要出现在高原东部和中部人口和工业稠密区。该地区同时也出现霾日增加的现象。Mann-Kendall检测结果表明,19km能见度频率减少和霾日数增加现象出现突变的时间相同。年平均消光系数发生突变的时间稍推后。认为能见度下降、消光因素增加的原因与人为排放污染物浓度增加有密切关系。     

云贵高原1961—2006年大气能见度和消光因素变化趋势及原因

根据云贵高原203个气象台站1961—2006年大气能见度、降水、相对湿度、风速和天气现象等观测资料,采用倾向率方法对能见度和大气消光系数的变化趋势进行了分析。还应用Mann-Kendall方法对19km能见度、霾日数和消光系数的多年变化进行了气候突变检验。结果表明,有84.2%台站出现了能见度减少趋势。减少最多为-11km·10a-1,最少为-1km·10a-1。减少的平均气候倾向率在1961—1979年为0.96km·10a-1,1980—2006年为1.6km·10a-1,高原平均能见度从60年代的约34km下降到目前的约27km。另一方面,有15.8%台站能见度有增加趋势,且多集中在人类活动较为稀少的高海拔山区。有71%的台站19km能见度频率出现减少的趋势,平均倾向率为-2%·10a-1,主要出现在高原东部和中部人口和工业稠密区。该地区同时也出现霾日增加的现象。Mann-Kendall检测结果表明,19km能见度频率减少和霾日数增加现象出现突变的时间相同。年平均消光系数发生突变的时间稍推后。认为能见度下降、消光因素增加的原因与人为排放污染物浓度增加有密切关系。     

成都市空气质量指数与雾霾的关系研究

统计分析成都市空气质量指数(AQI)日数据与6项指标小时浓度数据,结合大气能见度与相对湿度日数据,采用非线性拟合等方法对成都市AQI与雾霾天气的关系进行研究,并分别分析能见度与相对湿度、AQI之间的线性和非线性关系。结果表明,成都市现阶段AQI和颗粒物污染密切相关,2013年和2014年AQI变化趋势大致相同,4—9月份较低,以良和轻度污染为主,秋冬季大气污染是一年中的高峰期;2014年的逐月AQI普遍较2013年低,一定程度上反映了空气质量的改善。2013年和2014年平均大气能见度变化趋势也大致相同,均表现为春夏较好,而秋冬较差,秋冬季是雾霾多发的季节;随着相对湿度的逐渐增加,大气能见度与AQI的非线性相关系数逐渐升高,具有较好的相关性;在不同的空气质量等级下,相对湿度与能见度的非线性相关系数R_N普遍高于线性相关系数R_L。本研究所得出的AQI与雾霾的非线性模型在判别霾日程度上准确度一般,而在判别雾日方面准确度极高,全年平均准确率达到98%以上,尤其在春季表现得更为明显,拟合值和观测结果吻合度达到100%。同时,该模型在判别霾日或非霾日方面较准确,尤其在雾霾多发的秋冬季节,非霾日的准确度最高分别可达89.44%和92.78%,霾日的准确度最高分别可达88.89%和85%。在季节判断上,分季度模型比全年模型更加准确。     

基于CA-Markov模型土地利用对景观格局影响辨识

采用CA-Markov模型方法,研究挠力河流域不同时段土地利用对湿地景观格局干扰强度的差异性.结果表明:(1)流域湿地景观格局变化显著.1967-2000年,挠力河流域湿地类型景观最大斑块指数逐渐减小,耕地和水域斑块的面积周长分维数逐渐减小,而沼泽和居民地的散布与并列指数变大,草甸和耕地聚集度指数增大;湿地景观破碎化程度增加;湿地景观空间分布逐渐由流域周围高地势区向中心河流廊道退缩.(2)流域土地利用变化明显.耕地和居民用地数量迅速增加,耕地趋于集中连片分布,土地利用呈由自然湿地逐渐转化为耕地的变化过程,耕地成为主导的土地利用类型.(3)流域土地利用强度存在阶段差异.1967-2000年,流域内人类活动对湿地景观的干扰强度逐渐加剧,人为景观面积比例由1967年的26.5%上升至2000年的67.8%.土地利用影响强度指数由1967年的1.690上升至2000年的2.394.2000年模拟的流域土地利用影响强度比2000年实际土地利用影响强度小,由此可以识别1983-2000年人类对湿地景观的干扰强度比1967-1983年有所增大;利用居民地和沼泽面积的变化可以识别流域人口增长和排水活动对土地利用影响的时段差异性.     

Variation pattern of water-soluble ions in atmospheric at Lin＇an regional background station

为研究我国长江三角洲地区气溶胶污染的区域特征,2008年4月、7月、10月和2009年1月,在临安区域本底站利用安德森（Andersen）分级采样器进行了大气气溶胶采样,样品用离子色谱（IC）进行了分析.结果表明,临安区域本底站SO2/4-、NH4＋、K＋的浓度在粒径0.43—1.1μm出现峰值;Ca2＋、Mg2＋的浓度在粒径3.3—5.8μm出现峰值;NO3-、Cl-、Na＋的浓度在粒径0.43—1.1μm和3.3—5.8μm出现峰值.气溶胶各个粒径段上的阳、阴离子电荷比均小于2.在降水过程个例分析中,降水之后临安区域本底站的总离子浓度增加了10.9μg·m-3;粒径分布除SO2/4-和K＋有明显变化以外,其它离子没有明显变化.通过霾日和非霾日的浓度变化分析发现,细粒子中SO2/4-、NH4＋的浓度的增加是造成霾天气的主要原因.     

临安本底站大气气溶胶水溶性离子浓度变化特征

为研究我国长江三角洲地区气溶胶污染的区域特征,2008年4月、7月、10月和2009年1月,在临安区域本底站利用安德森(Andersen)分级采样器进行了大气气溶胶采样,样品用离子色谱(IC)进行了分析.结果表明,临安区域本底站SO24-、NH4+、K+的浓度在粒径0.43—1.1μm出现峰值;Ca2+、Mg2+的浓度在粒径3.3—5.8μm出现峰值;NO3-、Cl-、Na+的浓度在粒径0.43—1.1μm和3.3—5.8μm出现峰值.气溶胶各个粒径段上的阳、阴离子电荷比均小于2.在降水过程个例分析中,降水之后临安区域本底站的总离子浓度增加了10.9μg·m-3;粒径分布除SO24-和K+有明显变化以外,其它离子没有明显变化.通过霾日和非霾日的浓度变化分析发现,细粒子中SO24-、NH4+的浓度的增加是造成霾天气的主要原因.     

污染物跨界输送对珠三角旱季霾的影响过程研究

利用EOF分析方法和HYSPLIT-4轨迹模式对珠江三角洲2005-2015年旱季共251个霾日的天气形势及气团后向轨迹进行聚类,分析了外源污染物跨界输送对珠三角旱季霾发生的影响过程.以2015年1月20日为典型霾日个例,从天气学和物质输送角度对该个例进行研究.结果表明,引起珠三角地区旱季霾发生的外源污染物主要来自珠三角以北的中国大陆地区.霾形成过程中,华北地区700 h Pa高压脊前负涡度平流对应海平面至850 h Pa均有一高压系统,高压东北向气流有利于污染物由从长三角地区输送至珠三角地区.长三角地区平均空气质量通量为负,有质量输出;珠三角地区平均空气质量通量为正,有质量输入.珠三角地区在高压影响的下沉气流控制下,Q矢量散度为正,污染物易积聚成霾.     

近年来长江流域气溶胶光学厚度时空变化特征分析

利用2000年3月至2011年2月MODIS Level3遥感反演大气气溶胶光学厚度（AOD）产品数据,结合中国地形的3大阶梯分布,分析近年来长江流域气溶胶光学厚度的时空变化特征。结果表明,近12年来,长江流域的年平均AOD值在0．38,～,0．44之间变化,其中“第一阶梯”年平均AOD呈极显著下降趋势（P〈0．01）,“第二阶梯”和“第三阶梯”则呈上升趋势,但趋势不显著（P〉0．05）;4季平均AOD除春季呈下降趋势,其他3季均为上升趋势,其中冬季上升速率最快,线性倾向率为0．004·a-1（P〈0．05）,春季AOD与其他季节的差距在逐步减小;长江流域3大阶梯AOD具有鲜明的季节变化特征,基本上是春夏季较大,秋冬季较小,具体表现为春季最大,从夏季到冬季逐渐减小,冬季到来年春季跳跃性增高,但由于地理位置、地形、气候、人类活动等因素的影响,不同区域又有所差异;AOD年平均值和四季平均值均表现为“第三阶梯”〉“第二阶梯”〉“第一阶梯”。长江流域年平均AOD变化空间差异显著,其中显著减少区域占整个流域面积的17．54％,主要分布在“第一阶梯”;显著增加的区域仅占流域总面积的5．23％,主要分布在“第二阶梯”和“第三阶梯”。另外,由于海拔、地形及山脉阻挡等诸多因素影响,导致在地形阶梯间高程突变线左右两边的狭窄区域,AOD分布存在低处明显大于高处的现象。这些结果有助于长江流域的区域气候变化和环境研究。