武汉市一次污染过程的局地流场和边界层结构的数值模拟

利用2013年11月武汉市逐日空气质量资料、地面气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和L波段雷达探空资料，通过WRF模式模拟空气污染生消过程中的局地气象条件变化，探讨特殊地形条件下边界层结构变化和局地环流在污染物生消过程中的作用和影响。结果表明：（1）武汉地区当背景环流场强的时候，由地形引起的局地流场对污染物扩散的影响就弱，反之当背景环流场弱的时候, 地形对流场影响明显:夜间为山风，白天为谷风。夜间山风与偏西北气流及偏东气流在武汉及周边地区辐合，形成气流汇聚带，在武汉地区形成一个反复污染带,即由地形引起的局地流场对污染物扩散的贡献就大；（2）武汉地区发生空气污染时，地面湿度较高，边界层呈上干下湿状态，其特征为暖而干且有偏东小风，这导致污染物不断堆积和重污染过程的形成。     

武汉地区夏季和秋冬季大气污染的天气概念模型

利用2013～2019年武汉市生态环境局监测数据、L波段雷达探空资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料,对夏季和秋冬季武汉地区污染日的大气污染特征、边界层结构、环流形势、物理量场进行研究,建立了武汉地区大气污染的天气概念模型.主要结论如下:(1)武汉市空气质量具有季节性变化特征,大气污染程度四季分布表现为冬＞秋＞春＞夏.夏季首要污染物是臭氧,冬季首要污染物是PM2.5.(2)比较挑选出的夏季清洁日和污染日的气象要素特征,污染日逆温的平均强度约为清洁日的一倍,逆温底高一般在600 m以下,空气质量一般为轻度-中度污染;静风频率(37.1％)明显高于清洁日的静风频率(2.9％);污染日平均风速小(0.8 m/s),边界层内相对湿度较低.同样比较秋冬季两类天气的气象要素特征,污染日逆温底高低、厚度小,不及清洁日的一半,不利于污染物的扩散,易出现重度污染天气.静风频率(20％)高于清洁日的静风频率(7.5％),风速小(1.6 m/s),污染日边界层内呈明显上千下湿的格局.(3)建立了夏季大气污染的天气概念模型,污染日副高偏弱位置偏东,长江流域易少雨干旱;地面我国东部大范围地区处于均压场中,武汉地区为偏东北异常小风,不利于大气污染物的扩散.(4)建立了秋冬季大气污染的天气概念模型,长江流域环流平直少波动,配合地面弱低压的天气形势和较强的逆温使得大气污染物聚集在近地面.蒙古冷高压强度偏弱,使得入侵我国的冷空气强度偏弱;武汉地区为偏北小风,对雾霾的移除和稀释扩散作用差.该研究结论可供大气污染预测预警研究和环境管理部门大气污染的联防联控参考.     

湖北省近年11次典型霾过程的气象要素和大气环流特征分析

利用湖北省85个气象台站2004~2013年逐日能见度资料,结合站点比例和持续天数,确定冬季典型霾过程。利用地面气象要素资料和美国国家环境预测中心及国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料数据,采用合成、相关和t检验方法,分析了霾过程发生时的气象要素和对流层中低层大气环流特征。结果表明,地面气象要素中相对湿度和最高气温与霾现象关联最佳;东亚大陆海平面气压降低、季节性北风的减弱和中国东部500hPa的高压异常等因子为霾过程的维持提供了气象条件。线性回归结果表明,地面气象要素和大气环流对霾天气都具有重要的影响。典型霾过程超过3/4的方差可以由这两种气象条件解释。     

2014年廊坊市空气质量与气象条件分析

利用廊坊市环保局提供的环境监测数据及常规气象资料,对2014年廊坊市环境气象特征进行分析。结果表明:廊坊市中北部县(市)的达标天数明显多于南部,2014年廊坊市区空气质量较2013年有较明显改善;廊坊市区首要污染物以PM2.5为主,其次为PM10,O3与NO2出现频率较低;PM2.5与PM10几乎各月均有可能出现,O3主要出现在5月至9月之间,NO2只出现在4月、7月、10月、11月;重度及以上污染主要发生在秋冬和初春季节;从小风速日数、静风出现频率与最大风频特征、接地逆温的发生频率以及逆温层强度等气象条件综合分析表明,2014年与大气污染密切相关的气象扩散条件总体与2013年同期相比略有不利。     

全球气候变化与区域气象及空气质量的关系研究——以成都市为例

区域气象条件及空气质量或与全球气候变化关系密切。研究通过分析不同气候条件下成都地区1951～2017年主要气象要素及其2013～2017年大气污染物浓度变化趋势,并结合大数据挖掘技术探究厄尔尼诺/拉尼娜事件与成都地区气象及空气质量的关系。结果表明,全球气候变化对区域气象及空气质量影响明显。异常气候造成成都地区气温、降水、风速、日照时长等气象条件发生明显变化。这些变化通常利于大气扩散条件的改善而使污染物浓度下降,但相应时期的臭氧浓度却有所升高。研究同时利用KNN大数据挖掘算法评估不同气候条件下气象和减排对空气质量改善的贡献。结果显示,在全球厄尔尼诺发生频繁的2015年,成都地区重污染天数明显减少,气象和减排的贡献率分别为27%和73%;而在全球拉尼娜现象频发的2016年,成都地区空气质量也有明显改善,重污染天数的减少有42%归功于气象条件的变化,几乎与大气污染物的减排贡献相当。因此,为实现空气质量的有效改善,空气质量改善管理政策的制定,既要从源头上控制污染物的排放,同时也应考虑全球气候变化的影响。     

重庆市主城区空气污染天气特征研究

利用2003～2008年重庆市主城区大气污染监测资料，分析了轻度污染以上天气的变化特征。结果表明重庆主城区的主要污染物为PM10，PM10浓度具有独特的“双峰双谷”日变化特征；污染天气具有明显的季节特征，主要污染期为秋末到初春；污染天气具有连续性特征，污染天气持续时间尺度主要集中在2～7 d；污染天气过程具有典型的大气环流和天气特征，本地地面天气类型主要以低压或均压场为主，中高纬度高空以纬向环流或西北气流为主，天气以阴天或阴晴相间为主；污染天气过程中本地气象要素变化呈现规律性，地面24 h气压变化总趋势为负变压，24 h变温为正变温，平均相对湿度维持在72%～85%，风速的变化趋势不大，基本维持在1～2 m/s，低层逆温明显。污染天气过程结束时气压明显回升，温度显著下降，相对湿度显著增加。     

一次春季强降雪过程相态变化的成因分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2013年4月19日山东一次强降雪过程的相态变化进行诊断分析。结果表明:1前期冷空气入侵形成冷垫,西南暖湿气流沿冷垫爬升,是一次典型的回流形势下的强降雪过程;雨雪分界线随时间自西北向东南方向推进,地面2℃线可以作为这次过程雨转雪预报的一个参考点;20℃层下降到925h Pa以下可以做为降水相态转为雪的识别判据;3降雪时刻H700-850从148~155dagpm,H850-1000≤129dagpm;44月份出现如此低的温度除了有利的大尺度环流背景外,地形也发挥了重要作用。     

重庆近48年来高温天气气候特征及其环流形势

利用重庆23个气象观测站1960~2007年逐日最高气温观测资料，NCEP/NCAR再分析数据集中的高度场格点资料，运用EOF、REOF等方法，探讨重庆高温日数的空间分布特征，并对多高温天气的2006年和少高温天气年7~8月的环流特征进行了分析。结果表明：重庆高温天气主要出现在7~8月份，高温日数具有显著的年代际和区域性差异，20世纪70年代最多，80年代最少，沿长江、乌江为高温多发带。一致性异常分布是重庆高温日数的最主要空间模态；高温日数的异常空间分布可分为以下3个关键区：重庆中西部、重庆东南部、重庆东北部。乌拉尔山至鄂霍次克海地区阻塞高压偏弱，东亚大槽偏浅；100 hPa 高空南亚高压偏东,500 hPa 高空副高偏北偏西，形成一种上高下高的叠加形势是重庆7~8月出现多高温天气的主要原因。     

重庆近48年来高温天气气候特征及其环流形势

利用重庆23个气象观测站1960~2007年逐日最高气温观测资料，NCEP/NCAR再分析数据集中的高度场格点资料，运用EOF、REOF等方法，探讨重庆高温日数的空间分布特征，并对多高温天气的2006年和少高温天气年7~8月的环流特征进行了分析。结果表明：重庆高温天气主要出现在7~8月份，高温日数具有显著的年代际和区域性差异，20世纪70年代最多，80年代最少，沿长江、乌江为高温多发带。一致性异常分布是重庆高温日数的最主要空间模态；高温日数的异常空间分布可分为以下3个关键区：重庆中西部、重庆东南部、重庆东北部。乌拉尔山至鄂霍次克海地区阻塞高压偏弱，东亚大槽偏浅；100 hPa 高空南亚高压偏东,500 hPa 高空副高偏北偏西，形成一种上高下高的叠加形势是重庆7~8月出现多高温天气的主要原因。     

近60多年来滇池流域干旱特性及重现期分析

根据滇池流域3个气象站、3个水文站、2个水位站、14个水库站建站(1950 s)至2014年的逐月(日)气象、水文观测系列,采用标准化降水指数(SPI)、标准化径流指数(SRI)以及干湿指数(Ia)三类干旱指标,按游程理论识别干旱事件、确定干旱历时和干旱烈度两个特征变量;通过小波分析揭示干旱历时和烈度的周期性规律;运用Gumbel Copula函数构建干旱历时和烈度的联合分布,计算干旱联合、同现重现期,及前一场干旱影响下的后一场干旱发生的条件重现期。结果表明,滇池流域干旱趋于严重;气象、水文、农业3类干旱的干旱历时或烈度,均具有100年以上变化周期;近期的干旱(2012-02~2013-04)为1950 s以来最严重干旱,联合、同现重现期分别达120.48和224.41 a,受上一场特大干旱(2009-05~2010-03)的影响,条件重现期高达271.82 a,持续干旱的叠加效应加剧了旱情和灾害程度。从滇池水位变化、区域大气环流异常、三类干旱规律、干旱史料文献及湖泊沉积物等多方面对比分析,印证了成果的科学合理性。     

试论湖北省伏旱的环流特征

通过对湖北省几个典型伏旱年的同期环流特征的分析,揭示了与湖北严重伏旱灾害密切联系的几中大气环流系统,并进行了分型。指出,造成严重伏旱的主要天气系统有西太平洋副热高压,西风带环流和西太平洋台风,并根据伏旱期大气环流的不同型式,将造成湖北伏旱的环流特征主要归结为两类,一是副高势力强盛,西伸强烈,稳定控制长江中下游地区;中高纬度向环流占优势;台风活动较少,另一类是副高压势力较弱,主体位于太平洋面上空,西     

华北西部区域城市API时空分布特征及其与气象要素关系分析

据华北西部区域四个主要城市2003-2012年API日报数据和相应时段的地面气象要素数据,分析API时空分布特征以及API与气象要素的关系来探索区域大气环境污染形成与控制因素。结果显示:1四座城市空气污染状况在2003-2012年呈逐步改善,空气质量季节变化明显,冬季空气污染最严重,夏季最轻。2四城市气象因子可降维为高温天气、大风天气、降水天气三个因子。3四座城市API与降维后的气象因素存在相关性:API与高温天气呈现显著负相关,与大风天气呈现不同相关性,与降水天气无相关关系。     

2011年长江中下游春旱的气候特征分析

利用我国高分辨率逐日降水资料，从降水量、无降水日数、连续无降水日数、气象干旱指数（CI）等指标对2011年春季长江中下游地区发生的气象干旱进行了分析评估。结果表明，2011年春季长江中下游地区降水量为近60 a同期最少，无降水日数、气象干旱影响范围均为近60 a同期最大，重度以上气象干旱日数为近几十年来同期罕见。此次严重气象干旱具有强度强、持续时间长、干旱范围广、影响程度重等特点，为近60 a来长江中下游地区春季发生的最严重的气象干旱，对水资源、水产养殖业、农业生产等造成了重大影响。还从大气环流、水汽输送角度对气象干旱的成因进行了初步分析，认为2011年冬春季北方冷空气势力强大，向南扩张明显，南方热带对流系统不活跃，向长江中下游地区水汽输送弱，是造成此次气象干旱的主要原因     

华东沿海热带气旋移动和降水特征研究

基于TRMM 3B42RT 3 h降水资料和欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的500 hPa分析场资料,借助于GIS空间分析方法,对热带气旋降水大值区的分布落区与移动路径之间的空间关系进行了统计叠置,分析了2000～2009年共29个登陆华东沿海或进入华东近海海域的热带气旋的路径、强度、降水的空间分布以及500 hPa环流形势对其影响的规律。结果表明：不同500 hPa环流形势对登陆热带气旋的移动路径及降水的空间分布型态有规律可循,其中中高纬西风带环流形势（50°N以北）以及副高西脊点所处的位置在热带气旋路径和降水分布型的业务预报中起着重要的指示作用     

基于环境承载力的京津冀雾霾治理政策效果评估

雾霾污染治理是京津冀协同发展需要解决的重大问题。2013年9月颁布的"大气污染防治行动计划(大气国十条)"明确提出了京津冀地区雾霾治理目标,各地区也制定了雾霾污染治理的政策措施。本文旨在环境承载力分析的基础上评估雾霾治理的政策效果。首先,分析了京津冀地区大气环境污染特征,并结合相关文献确定京津冀地区雾霾治理的主要影响因素为污染物排放、风力以及相邻地区的传输效应等;其次,将影响PM_(2.5)浓度主要因素进行统计建模,并采用分位数回归模型进行矫正,大大提高模型的拟合精度;再次,基于大气国十条规定的京津冀各地区的PM_(2.5)年均浓度目标计算各地区的大气环境承载力;最后,在假定风力等气象条件不变的情况下,根据大气国十条规定的京津冀地区的污染物排放量利用统计模型模拟2017年的雾霾污染水平,模拟除张家口、承德和秦皇岛以外其余10个地区年均浓度60μg/m~3和70μg/m~3目标下PM_(2.5)日均浓度发生频率的变化情况,评估和讨论大气国十条提出的京津冀雾霾治理目标。结果表明:按照大气国十条减排计划的京津冀地区污染物排放量普遍高于其PM_(2.5)浓度目标下的大气环境容量(邯郸市除外),即大气国十条所规定的减排措施难以实现既定的PM_(2.5)浓度目标;PM_(2.5)年均浓度目标从60μg/m~3上升到70μg/m~3,重污染天气发生频率上升有限,大气污染物的减排量却显著下降。因此,要实现既定的雾霾浓度控制目标,天津和河北需要进一步加大污染物减排力度;雾霾治理应注重减少重污染天气的发生频率,治理重点应转向重度雾霾发生频率较高的冬季污染物排放控制;在科学确定环境承载力的基础上,确定切实可行的PM_(2.5)浓度控制目标,制定具有可操作性的污染物减排计划。     

基于遥感与地理探测器的长江三角洲空气污染风险因子分析

大气颗粒物是目前主要的大气污染物,卫星遥感反演气溶胶光学厚度(AOD)数据可弥补大气颗粒物地面观测站点空间覆盖的不足。以长江三角洲16个主要城市为研究区域,将Terra和Aqua两颗卫星MODIS传感器2013年的AOD产品,经过垂直订正和湿度订正转换成近地面气溶胶消光系数,以此反映该地区的空气污染情况。基于地理探测器方法,定量地分析长江三角洲地区空气污染的主要风险因子以及各因子的影响强度。空气污染风险因子包括GDP、人口、坡度、土地覆盖类型、平均气温、平均降水量和平均风速。结果表明:长江三角洲地区的空气污染分布呈现北高南低的特征;气象类要素对空气污染的空间分布影响显著,其中降水量的影响最大;各个风险因子对空气污染分布的影响有明显的交互增强作用。     

淮河流域近50年降水异常及其大尺度环流特征

根据国家气象中心整编的全国714站月平均降水量资料，运用REOF分析、Morlet小波分析、差值分析等方法，通过对淮河流域代表站点的选取，分析了1960～2009年淮河流域降水的趋势变化特征、周期特征，以及多雨、少雨年的大气环流异常特征。结果表明：（1）淮河流域年降水总量呈缓慢增长趋势，20世纪80年代初期由负距平转为正距平。冬季和夏季降水量呈显著增长趋势，春季和秋季降水量呈显著减少趋势，80年代前期为降水变化的转折期；(2)淮河流域夏季降水存在准3 a的显著振荡周期和准10 a的次显著振荡周期，同时在60～90年代还存在准6 a振荡周期；（3）淮河流域多雨年，500 hPa经向风偏强且范围广，850 hPa上从孟加拉湾经南海向华东地区的水汽输送明显偏强，在江苏、安徽地区有水汽的正涡度辐合区；少雨年，经向风偏弱，华东地区方向的水汽输送明显减弱；（4）多雨年与少雨年的500 hPa风场差值场、高度场差值场分析表明，多雨年贝加尔湖西部和鄂霍次克海地区阻塞高压活动频繁，东北冷涡异常活跃，副高偏强，3者共同作用使得降水偏多。500 hPa温度场差值场分析表明，多雨年中国东部、华北和东北地区冷空气偏强，同时南方大部分地区暖空气也偏强，冷暖空气共同作用使降水偏多     

南京浦口区大气负离子的时空特征及其与气象条件的关系

利用南京市浦口区境内老山森林、农庄、珍珠泉、石桥万诚4个观测点2014年10月~2015年10月大气负(氧)离子观测资料,分析了浦口区大气负(氧)离子浓度的时空变化特征及其与气象因子的关系。结果表明:(1)浦口区日平均大气负(氧)离子浓度为688个/cm~3,最大值约在21:00,为986个/cm~3,最小值约在12:00,为610个cm~3;(2)浦口区年平均大气负(氧)离子浓度为675个/cm~3,其中夏季最高,为728个/cm~3;冬季最低,为538个/cm~3;(3)浦口区大气负(氧)离子空间分布规律为:农庄珍珠泉老山森林石桥万诚;(4)不同天气条件下大气负离子与气象因子的相关性不同,如雨日,大气负离子与降水量、气温、相对湿度显著相关(P0.01);无雨天,大气负离子与日照显著相关(P0.05)。     

济南市空气质量特征及重污染期间PM_(2.5)成分谱分析

根据济南市2010—2017年空气质量监测数据,分析近年来济南市空气质量状况、颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5))污染物浓度变化情况以及重污染天气特征,并利用MARGA离子在线分析仪ADI 2 080分析2016年12月16日—12月30日重污染期间济南市PM_(2.5)组分谱特征。结果表明:2010-2017年,济南市环境空气质量持续改善,环境空气质量以良至轻度污染为主,至2017年济南市环境空气综合指数为6.95,但重污染比例依然很高,且颗粒物(PM_(2.5)和PM_(10))作为首要污染物的比例高达81%,颗粒物污染(特别是细颗粒物污染)仍是济南市环境空气质量污染的主要污染因素,尤其是在冬季采暖季,重污染天气仍在频发,重污染过程中硝酸盐、硫酸盐为主导贡献组分。     

2013-2014年鲁西南冬小麦增产的农业气象条件分析

统计2013~2014年鲁西南冬小麦主要发育期间≥0℃积温、降水和光照等气象资料,并与常年及去年同期值进行分析比较,得出气象条件对冬小麦产量的影响及增产的有利因素。结果表明:冬小麦播期适宜,壮苗越冬,春季农田墒情较好;冬小麦生长后期低温,灌浆期较长是冬小麦增产的主要原因;后期的干热风对产量影响较小,整个生育期农业气象条件较好,2014年鲁西南冬小麦增产。