珠三角地区典型浓雾和灰霾天气过程气象条件对比研究

为深入探究雾、霾天气发生发展过程中气象要素特征的差异,提升环境天气预报预警业务水平,选取2017年3月10-12日和2016年3月29日-4月3日分别出现在珠三角地区的典型浓雾、灰霾天气过程,基于国家自动气象站资料、广州番禺大气成分站数据以及NCEP/NCAR再分析数据,通过相关分析和天气学分析,从环流形势、地面气象要素特征和边界层特征等方面对两次过程进行对比研究。结果表明,(1)浓雾、灰霾个例中均具有较为稳定的环流背景场,高层(500hPa)为纬向平直西风环流,地面受均压场控制,等压线稀疏,稳定的高低层环流配置极有利于雾、霾天气过程的出现和维持,伴随环流形势调整,雾、霾消散。(2)雾、霾过程能见度均与相对湿度呈负相关,与风速、气温呈正相关。灰霾过程能见度与各气象要素的相关性整体高于浓雾过程,且灰霾过程中湿度和能见度的相关系数最大,其次是风速和气温;相对湿度和风速大小是影响浓雾天气的重要气象条件,相对湿度的减小是浓雾天气消散的主要原因,风速增大和降水是灰霾天气消散的主要气象条件。(3)边界层特征分析表明,浓雾天气低层有一个较浅薄的小风速层(1 000-950 h Pa),而灰霾天气存在一个深厚的小风层,小风层厚度从近地面上升至850 hPa左右,两次过程在低层均为一致下沉运动。低层风速增大、出现上升气流,是雾、霾天气开始消散的重要信号。从热力条件来看,两次过程均存在逆温层,浓雾过程逆温层出现在50 hPa附近,灰霾过程逆温层出现在近地面附近,浓雾过程对湿度条件的要求较灰霾天气更高。     

辽宁中部城市群大气污染分布及典型重污染的成因

通过分析2002年辽宁中部城市群的大气污染分布状况,将1月17~19日作为典型污染日,分析其污染状况及对应的气象条件,得出该地区典型重污染的气象条件是:风速小,日均风速小于2m/s,且都是局地风的影响;逆温严重,贴地逆温持续的时间长,大约持续到中午11时左右,逆温层的厚度大,5个城市逆温层的平均厚度大约在550~600 m,逆温层的强度大,5个城市的强度大约在0.9℃/hm~2.6℃/hm之间变化;从天气形势上来看,该地区冬季典型污染日主要受长白山小高压及东北地形槽的影响,大气状态非常稳定。     

基于AQI的深圳大气污染特征及其典型环流形势分析

随着中国城市化加速以及机动车保有量的大幅增加,城市环境问题日益突出。深圳地处珠江三角洲城市群,空气质量恶化引起社会各界广泛关注。利用深圳市11个国控站空气质量时平均、日平均监测资料、欧洲中心中期天气预报(ECMWF)再分析资料以及温度、湿度等自动气象监测数据,采用数理统计和典型环流分型等方法,在分析2013—2015年深圳市大气污染时空分布特征的基础上,探讨了深圳污染日典型环流形势特征,以期为深圳大气污染的预警预报、防治及其影响评估提供科学依据。基于空气污染指数(AQI)的污染分析表明:2013—2015年深圳市空气质量呈转好趋势,污染以轻度污染为主(92.4%);引起污染天气的主要污染因子是PM_(2.5)(75%)、O_3(19%)和NO_2(4.8%),PM_(2.5)和NO_2引起的污染天气呈下降趋势,而O_3引起的污染天气呈上升趋势,这表明光化学污染已成为深圳大气污染的重要形式。深圳的大气污染过程持续时间短,以1~2 d为主,污染天气集中出现在冬季,且易出现长时间持续(≥5 d)的污染过程。主要污染物季节特征明显,冬季为PM_(2.5),夏季O_3,春秋季PM_(2.5)、O_3和NO_2均会出现。深圳污染天气空间差异性较大,总体呈现西多东少的分布,东部沿海地区是深圳空气质量最好的区域。深圳污染日典型天气形势可分为大陆高压型、热带气旋型两类,其中秋冬季为大陆高压型,夏季为热带气旋型,在空气质量预报预警服务中,不同季节应关注不同污染物浓度变化和天气形势演变。     

苏州郊区主要大气污染物的演变特征及其影响因素研究

大气灰霾污染已经成为了大气环境领域的研究热点之一,但是目前国内针对背景地区站点的大气污染形成机制和输送规律的研究仍然有限。利用PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_2、O_3、NO_2等6种大气成分质量浓度数据、常规气象要素观测资料、结合HYSPLIT后向轨迹模式,对2015年1月15—28日发生在江苏省苏州市东山镇的一次持续十余天的空气污染过程进行了分析。结果表明,此次污染过程东山镇经历了一次完整的灰霾生成-积聚-消散的演变过程,其中包括两个主要污染时段,1月15—19日轻污染时段和1月22—26日重污染时段。ρ(PM_(2.5))/ρ(PM_(10))平均值达到62.8%(30.0%~93.4%),表明PM_(2.5)对东山大气颗粒物污染贡献显著。6种大气污染物相关性分析发现CO和NO_2与PM_(2.5)和PM_(10)相关性最好,人为燃烧源和交通源对灰霾形成贡献显著。高空较稳定的环流形势和地面弱气压场的配合以及低压高温高湿的不利气象条件,阻碍了污染物的垂直和水平扩散,是此次持续性灰霾天气形成的客观原因。通过风向、风速统计和后向轨迹分析发现,此次污染过程,在大风下颗粒物以远程输送为主,微风下颗粒物以局地排放为主。外来源的输送和本地源排放的叠加造成了灰霾的形成和积聚。轻污染时段,高浓度污染气团主要来自西北方向的远距离输送,来自山东、河北等工业发达地区的排放源对东山地区灰霾的形成影响显著。重污染时段,污染气团主要来自偏南方向的局地输送,此外来自湖南、江西一带的大规模生物质燃烧生成的高浓度污染气团输送也是污染加重的重要原因。来自东北方向的气流对此次区域灰霾污染起到了清洁作用。     

天气条件对福州近地层臭氧分布的影响

利用2009—2010年福州市近地层臭氧连续观测资料,并结合气象资料分析不同天气型对臭氧浓度变化的影响,以及臭氧浓度与气象要素的相关性。结果表明:在高压后部、地面倒槽等6种天气型影响下,福州市臭氧浓度值较高;在低涡锋面、台风(热带辐合带)等4种天气型影响下,臭氧浓度值较低。导致福州市臭氧平均浓度值最高的天气型是台风(热带辐合带)外围,最低的是低涡锋面系统。高压后部、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型易造成臭氧浓度超标。臭氧浓度与气象要素关系密切,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,平均风速较大时,臭氧浓度较高,在SSE方位上臭氧小时浓度超标率最高。     

天气条件对福州近地层臭氧分布的影响

利用2009—2010年福州市近地层臭氧连续观测资料,并结合气象资料分析不同天气型对臭氧浓度变化的影响,以及臭氧浓度与气象要素的相关性。结果表明：在高压后部、地面倒槽等6种天气型影响下,福州市臭氧浓度值较高;在低涡锋面、台风（热带辐合带）等4种天气型影响下,臭氧浓度值较低。导致福州市臭氧平均浓度值最高的天气型是台风（热带辐合带）外围,最低的是低涡锋面系统。高压后部、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型易造成臭氧浓度超标。臭氧浓度与气象要素关系密切,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,平均风速较大时,臭氧浓度较高,在SSE方位上臭氧小时浓度超标率最高。     

成都市灰霾与正常天气下大气PM2.5的化学元素特征

为研究成都市灰霾期间PM2.5中元素的特征,于2009年4月和5月采集环境大气中PM2.5样品,用X-射线荧光光谱法测定元素含量.研究结果表明,成都市非灰霾与灰霾期间PM2.5的质量浓度分别为124.9 μg·m-3 和152.8 μg·m-3;Na、Mg、Al、Si和Ca的质量浓度在非灰霾期间略高于灰霾期间,其它元素则基本上是灰霾大于非灰霾期间.富集因子分析表明,Na、Mg、Al、Si和Ca在不同天气下主要是地壳来源,而Cu、Zn、Mo、Pb、Br、S、Cd、As和Cl在灰霾期间更容易富集,与人类活动密切相关.因子分析显示,灰霾期间重金属元素主要来源于机动车排放、地面扬尘、冶金化工.     

沈阳地区霾的环境特征研究

利用沈阳市1961—2009年的气象资料,分析了霾天气出现的年季特征及其天气形势特征。利用边界层气象资料与污染物质量浓度资料对特定的霾过程从边界层到污染物质量浓度条件进行了分析。结果表明：沈阳地区霾的出现呈现逐年上升的趋势,近5 a平均每年为120 d左右,目前霾天数已经占到了全年的30%~40%。冬秋季节出现霾天气较多,秋冬两季霾日数占全年霾日总数的75%。凌晨到上午是霾出现的高发期,02—08时霾出现频率占总霾数的44.5%。霾的出现主要发生在冬秋季节冷空气势力不强,大气扩散能力较弱,边界层出现逆温时刻。接地逆温层厚度常常稳定在200~300 m高度左右,PM10质量浓度与能见度（霾）呈负相关,相关系数-0.402 7。风速与能见度（霾）呈正相关,相关系数为0.886 4。     

基于关键气象因子和天气类型的广州空气污染预报方法应用

以广州市环境监测站2007年1月—2009年12月监测的空气污染指数(API)以及SO2、NO2、PM10等污染物为研究对象,探讨了广州市空气污染的变化规律;并分析它们与常规观测的地面气象资料之间的关系;建立了API指数以及SO2、NO2、PM10等污染物的预报方程;为了弥补单纯基于数学模型预报的不足,分析和确定了造成广州严重空气污染的典型天气类型和相关指标,以便在具体的业务预报中可以根据天气形势和相关指标做进一步的订正;该预报方法于2010年10月起应用于广州市环境监测中心站,作为2010年16届亚运会广州空气质量预报预警服务的重要工具之一,运行服务效果良好.     

福州市CO时空分布特征与影响因素

国家环境保护部2012年修订的"环境空气质量标准"将CO列入环境空气污染物基本项目,因预报业务迫切要求构建福建省重点城市福州CO的预报概念模型。利用2011─2013年福州市6个环境空气国控点CO小时质量浓度观测资料,结合NO2、O3等污染物浓度、气象常规观测资料以及通过聚类分析法将天气进行环流分型,分析CO的时空分布规律,与其它污染物浓度的相关性以及天气形势、气象要素等对CO质量浓度变化的影响。结果表明,福州CO年平均质量浓度的高值出现在工业源较多、交通源密集的监测点;市区浓度高于郊区和高山站点,24 h平均质量浓度没有出现过超标现象。冬季平均质量浓度最高,其次是春季、秋季,夏季最低是冬季的0.68倍;峰值出现在1月和4月,冬半年CO质量浓度整体高于夏半年。日分布高峰出现在7:00─10:00和17:00─20:00,低谷出现在13:00─16:00,白天浓度值波动大,夜间稳定处于低值区。CO与NO2质量浓度呈现显著的正相关性,秋季最高相关系数0.658;与O3质量浓度呈现反相关性(夏季除外)。CO质量浓度出现相对高值的天气型依次是锋前暖区高压后部切变、高空槽地面倒槽;出现相对低值的天气型依次是副热带高压台风(热带辐合带)外围台风(热带辐合带)副热带高压边缘高压脊高压底部。大气扩散条件的好坏、光化学作用是否明显以及风速的大小是决定CO质量浓度高低的主要因素,与降水量关系不大。     

Protection versus culture-driven exploitation of wild plant resources: the case on Changbai Mountain

Under Chinese culture it is believed that herbal medicine is always safe and wild food is always healthy. Generally, the rarer a plant, the higher its value. The booming economy in China has promoted tourism development in wilderness areas and wild medicinal and food plants are part of the attraction to tourists. Conflicts between wild plant exploitation and protection have emerged in many parts of China, such as Changbai Mountain. Changbai Mountain supports numerous medicinal and food plants but many have become rare and endangered. This paper numerically evaluates 30 plant species that have relatively high conservation value for each type (medicinal, ornamental and food), and briefly describes the uses of four to five top ranked species per type that need more protection on Changbai Mountain. This paper also addresses some tree species with important timber values on Changbai Mountain. Over 90% of China's medicinal, ornamental and food plant species, as well as valuable timber trees are found in the conifer–broadleaf mixed forest zone across the boundary of Changbai Mountain Nature Reserve. It is a major challenge to protect the native biodiversity of mixed forest on Changbai Mountain and more efforts need to be made to protect rare and endangered plant species with high economic value.     

生态足迹与生态承载力动态变化研究——以辽宁省为例

利用生态足迹理论和计算方法、生态承载力分析方法分析了辽宁省1998--2007年十年期间的人均生态足迹和人均生态承载力变化过程。结果表明：辽宁省人均生态足迹由1998年的2．9187上升到2007年的4．3578,人均生态承载力由1998年的0．6676下降到2007年的0．6520,生态赤字逐年增加,生态系统处于人类过度开发利用状态之中;万元GDP生态足迹始终处于下降的趋势,表明辽宁省对区域生物生产面积利用效率逐年提高,但与全国平均水平相比还有提高的空间;从供需结构分析,辽宁省土地供给以耕地为主,但是从消费结构来看以化石燃料土地为主。     

城市生态气象监测评估初步研究与实践——以北京为例

气象条件作为影响生态系统最活跃、最直接的驱动因子,影响着生态系统的质量和人类生存的环境,关系着生态保护和建设的成果,而城市生态系统具有与其他系统不一样的气候特征,目前还未形成一套有关城市的生态气象监测评估方法。基于生态气象学理论,分别从城市气候环境、与气候相关的陆表环境、大气环境、人居环境以及城市高影响天气气候事件等5个方面选择不同的要素和指标开展了城市生态气象监测评估初步研究,并以北京为例,利用2018年国家和区域自动气象站资料、大气成分观测资料、2002—2018年MODIS卫星资料、Landsat及环境一号卫星资料,开展了2018年北京城市生态气象监测评估。监测评估显示,(1)2018年北京城市“热岛”和“干岛”气候特征明显,并在北京二环与五环之间存在一个“冂”形风速低值区。(2)2018年北京陆表生态环境、大气环境、人居环境进一步好转:其中植被覆盖度达61.6%,创2002年以来新高,气象条件贡献率达50%,生态涵养区植被生态质量处于正常偏好的面积比例达93.2%;中心城区陆表温度为2011年以来最低值;重要水源地密云水库、官厅水库水体面积均为2000年以来最大值;气溶胶光学厚度、霾日数、大气静稳指数分别较过去4年平均值下降14%、31%和8%,大气扩散条件偏好,对霾日减少贡献率达21%,外地污染传输对PM2.5贡献达到53%;城市生态冷源较2013年明显增加,城市“热岛”得到缓解。(3)历史罕见的夏季高温闷热、冬季阶段低温、极端强降水以及持续无降水等高影响天气气候事件给城市安全运行和生态环境带来不利影响。综合评估表明2018年北京气象条件总体利于陆表生态环境改善,有利的气候条件提高了生态环境的质量,但城市生态质量仍面临着极端天气气候事件、城市热岛、低风速以及外来大气污染输送等风险。     

辽宁省气候-植被指标时空变化特征及森林适宜性分析

基于辽宁省56个气象站的气象资料,利用Kira的温暖指数（WI）、寒冷指数（CI）和徐文铎的湿度指数（HI）分析辽宁省近40年（1967-2006年）气候-植被指标的时空变异。结果表明,就辽宁省区域平均值而言,WI指数呈升高趋势,每10年增加幅度为2.47℃·月,CI指数呈下降趋势,每10年下降幅度为2.31℃·月,HI总体呈下降趋势,波动较WI和CI明显,从气候—植被指数变化趋势看,对红松Pinus koraiensis Sieboldet Zuccarini、长白落叶松Larixolgensis等不利,而对油松Pinu stabulaeformis Carr、栓皮栎Quercus vari abilis Blume等树种有利。空间变化特征表现为,温暖指数界限呈向西北移动的趋势,表明暖温带落叶阔叶疏林带的适宜面积增加,而温带针阔叶混交林带的适宜面积减小;HI指数减小并且向东移,表明随着指数带的北移和东移缩小限制了原有针叶树种的生长,而对栎树Phytophthora ramorum等阔叶树种有利。     

长白山区沟谷乌拉苔草Carex meyeriana沼泽湿地气候效应

通过对长白山区沟谷沼泽典型乌拉苔草湿地土壤温度、乌拉苔草群落相对湿度、叶片温度、风速、光量子通量密度以及蒸腾速率的日变化和蒸腾速率的季节变化的研究,初步揭示沟谷乌拉苔草沼泽湿地的气候效应。结果表明长白山沟谷沼泽湿地具有三江平原沼泽同样的冷湿效应。土壤化通时间比三江平原化通时间提前1个多月,蒸腾速率日变化不同季节趋势基本一致,不同层次叶片的蒸腾速率日变化趋势基本一致,最大值在7至8月份蒸腾速率(H2O)达到100~140 mol.m-2.s-1。光量子通量密度与温度成正比,与湿度成反比,大气温度日变化和叶片温度日变化趋势基本相同,相对湿度的日变化趋势和大气温度的变化趋势正好相反,和光量子通量密度的变化趋势相反。沟谷湿地的同样具有小气候效应。     

冬季广州大气能见度影响因子分析

于2005年12月至2006年2月收集了华南所大气观测站大气能见度等7个气象因子及PM2.5浓度观测数据,分析了冬季广州大气能见度变化趋势及灰霾天气主要影响因子,并对能见度与主要影响因子进行相关性分析。结果发现:人为因素和气象条件对大气能见度的影响比较明显,当大气层结受到北方冷空气扰动后,能见度得到明显改善;1月份灰霾天气出现频率高达60.9%,灰霾天气下大气能见度与PM2.5浓度密切相关;大气能见度与PM2.5浓度、温度、相对湿度呈负相关性,与大气压呈正相关性;灰霾天气下大气能见度还与细颗粒物的粒径分布密切相关。     

辽宁省能源足迹变动的分析

采用生态足迹模型与分解分析模型,定量核算了1990-2006年辽宁省能源足迹,分析了其变动趋势及其影响因素.结果表明,1990-2006年,辽宁省能源足迹呈不断增大趋势,总量由3508万hm~2增加到6491万hm~2,人均值则由0.896hm~2扩大到1.542 hm~2,增加了将近1倍,在区域生态压力中的贡献额为30%.在各类贡献因素中,经济发展对能源足迹的贡献远高于其他因素,其次为能源结构效应、人口规模效应,能源强度效应最低.虽然能源强度不断下降,但其对区域生态压力下降的贡献不足于抵消由能源结构不合理和消费水平的提高造成的生态影响,导致辽宁省能源足迹持续增加.