基于集合卡尔曼滤波的区域臭氧资料同化试验

基于集合卡尔曼滤波方法和嵌套网格空气质量模式系统建立了一个区域空气质量资料同化系统(RAQDAS),并利用该系统开展了京津冀地区2008年北京奥运会期间的地面臭氧观测资料同化试验,分析了同化系统订正臭氧初始场对24 h臭氧预报的影响.试验结果表明采用50个集合样本的集合卡尔曼滤波同化不仅改进了观测站点的臭氧预报,也提高了观测以外区域的臭氧预报技巧,使得臭氧预报的均方根误差平均下降了15％,并且当集合样本数减小到20时也可达到相近的预报改进效果.为了解决滤波发散问题,分别采用了放大集合离散度和扰动模式误差源两种方法.其中放大集合离散度能避免滤波发散,但没有提高臭氧预报技巧,反而导致预报误差的增加;扰动模式误差源不仅解决了滤波发散问题,也使同化导致的臭氧预报均方根误差下降比例从15％进一步提高到20％.     

2018年春节期间京津冀及周边区域空气质量分析

分析了2018年春节期间京津冀及周边区域空气质量状况,结果表明,京津冀及周边区域2018年春节期间空气污染较重,以石家庄、邢台、邯郸、晋城、长治为中心的区域污染最重,此次重污染过程呈污染范围大、持续时间长的特点。受微风、高湿、逆温等不利气象条件影响,颗粒物污染不断积累和二次转化。除夕(2月15日)至初六(2月21日),北京首要污染源为机动车尾气源,张家口、保定、太原、郑州为燃煤源,太原和廊坊烟花源占比高于其他城市。自除夕(2月15日)下午开始,区域内各城市烟花爆竹燃放相关离子浓度有不同程度的增加,北京、保定烟花源贡献率与贡献浓度与2017年春节期间相比有所下降。2018年春节期间PM_2.5浓度明显高于2015—2017年,区域南部空气质量较差,重污染区域主要集中在以石家庄、邢台、邯郸、长治、晋城为中心的区域。     

京津冀北流域生态补偿机制初探

从京津冀北流域生态保护面临的难题分析入手,借鉴国际流域生态补偿的经验,从四个角度提出京津冀北地区可以选择的生态补偿类型。就京津冀北地区而言,更多地要从政府介入的层面来探讨其生态补偿的机制,同时考虑补偿的实施效果,把生态保护融入区域经济发展之中,从而真正达到生态补偿的目的。本文亦给出京津冀北流域生态补偿机制的路径选择;即首先建立流域水权交易政策;其次探索“流域水质水量协议”;第三是做好利益转移估算。最后开展流域“异地开发”实践。     

城市群雾霾污染的空间分异及动态关联研究——基于京津冀城市群的实证分析

污染治理联防联控是解决区域雾霾问题的重要手段,雾霾污染的城市联动和交互作用是雾霾区域协同治理的关键问题。本文运用探索性空间数据分析法和标准偏差椭圆方法,分析了京津冀雾霾污染的空间关联特征和空间重心转移轨迹,运用空间计量模型,测算了京津冀雾霾污染的空间溢出效应和驱动影响因素。结果表明:京津冀雾霾污染具有显著的空间集聚特征和空间异质性,雾霾污染的空间溢出效应明显,经济增长、城镇化发展、产业结构、人口密度等均对京津冀雾霾污染产生正向影响,外商直接投资对雾霾污染产生负向影响。本文从构建区域污染协同治理机制、区域产业资源的高效配置、城市空间管控等方面提出了城市群雾霾污染治理的对策建议。     

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。     

京津冀机场群飞机LTO大气污染物排放清单

基于国际民航组织(ICAO)标准排放模型,调查搜集京津冀机场群9个机场实际航班情况,充分考虑了大气混合层高度的影响,采用EPA方法修正运行时间,精确估算了2018～2019航季年(364 d)京津冀机场群飞机起飞着陆循环(LTO)大气污染物排放清单.结果表明, 2018～2019航季年京津冀机场群飞机LTO循环NO_x、 CO、 SO_2、 HC和PM排放总量分别为10 720.5、 3 972.2、 407.8、 508.0和53.7 t.其中,冬春航季排放量分别为4 290.2、 1 646.7、 168.3、 220.1和22.4 t;夏秋航季排放量分别为6 430.3、 2 325.5、 239.5、 287.9和31.3 t.从空间分布来看,北京首都机场是该机场群大气污染物排放量最多的机场.从时间分布来看,07:00～08:00处于排放量最高峰, 12:00～20:00处于中等偏高排放水平, 21:00之后排放量相对较低.飞机在LTO循环中NO_x和CO排放量较多,PM排放量最少.各污染物不同工作模式下的排放情况差异明显.在该机场群起降所有机型中,B777单位LTO循环排放污染物最多,B737最少,B787单位LTO循环排放HC最低.     

京津冀电子废弃物回收利用潜力预测及环境效益评估

电子废弃物是京津冀区域重要的"城市矿山"之一,全面系统地评估该地区电子废弃物产生量及其回收利用的资源环境效益,可为该区域通过电子废弃物协同精准管理来解决资源环境问题提供科学依据和方法支撑.基于改进的保有量系数法、物料系数法、市场价值法及污染系数法,通过估算废弃电视、电冰箱、空调、洗衣机和计算机5类主要产品（"四机一脑" ）的产生量、资源可回收量、资源回收价值及资源环境效益等,对2010~2025年京津冀电子废弃物的回收利用潜力及环境效益进行预测和评估.结果表明,2010~2025年京津冀废弃"四机一脑"产生量不断增加,2010~2018年期间年均增长率为7.75%,此后预计将以年均3.07%的速度递增,2025年废弃"四机一脑"总量将达到1861.74万台,可回收普通金属27.19万t、塑料12.75万t和贵金属19.45 t.2019~2025年期间,废弃空调和计算机的资源回收经济价值较高,二者之和占年回收总价值的77.22%;铜和金的回收经济价值贡献比分别为43.37%和19.82%,显著高于其他资源.预计2025年资源回收总价值达50.24亿元,是2010年的3.13倍,其中普通金属、贵金属和塑料的回收价值分别为28.68、13.27和8.29亿元.若2025年产生的电子废弃物全部被规范回收利用,能够减少原生矿石开采913.23万t,减少标准煤利用122.71万t,减少废水、废气、废渣及重金属排放量分别为1231.19、473.89、785.10和6.08万t,减少温室气体排放32.92万t （以CO₂-eq计）.废弃空调的回收利用潜力最大,但资质处理企业废弃空调回收处理能力亟待提高.为高效回收利用京津冀电子废弃物,未来应尽快完善基金补贴制度,加强对非正规拆解部门的监督与管理,通过建立区域信息共享平台,实现电子废弃物全生命周期区域协同管理.     

基于PCT方法的京津冀冬季PM2.5重污染天气型分析

T模态斜交主成分分析法（PCT）分析的天气过程时间尺度越长,该算法的优势越明显,天气分型结果也更完整,可信度越高.利用京津冀地区2014年冬季-2019年冬季（每年12月-翌年2月）的环境监测资料,以区域平均PM_2.5日均值大于150 μg·m^-3为标准,筛选出72个京津冀地区PM_2.5重污染日,采用ERA5提供的0.25°×0.25°气象再分析资料,应用PCT算法将72个PM_2.5重污染日海平面气压场客观地分为高压前部型、锋前低压型、高压后部型、均压场型和弱低压型5种类型,分别占总PM_2.5重污染天数的34.72%、20.83%、16.67%、16.67%和11.11%.另外,对2017年2月12-16日京津冀地区PM_2.5重污染过程的分析表明,重污染天气过程中随着逐日天气型的演变,污染物浓度特征、近地面风场和大气污染物污染传输路径均发生相应变化.     

辽宁中部城市群一次灰霾天气过程的外来影响程度研究

利用中国科学院大气物理研究所自主开发的嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS)及其污染源在线追踪技术,对2011年10月27—30日辽宁中部城市群发生的一次灰霾过程的外来影响贡献率进行了模拟计算和分析.研究结果表明:NAQPMS模式能较好地模拟辽宁中部城市群PM10浓度的时空演化,特别是代表性城市沈阳的PM10浓度的时间变化,这为利用污染源在线追踪技术研究外来影响的贡献率奠定了基础;在此次辽宁中部城市群灰霾天气期间(10月27—30日),外来贡献率随着城市与京津冀地区距离的增加而减小,从营口的61%减小到铁岭的23%,而辽宁省本地贡献率则逐渐增大;京津冀城市群相对于胶东半岛城市群是主要的外来影响源地;在辽宁中部城市群近地层PM10浓度先后达到峰值时段,京津冀地区对营口、鞍山、沈阳、本溪、抚顺和铁岭的贡献率分别为60.6%、42.8%、31.8%、34.9%、30.7%和19.7%,因此,至少可以说京津冀地区对此次灰霾过程中营口、鞍山、沈阳和本溪等地的空气质量恶化具有决定性的作用.本文研究表明,虽然开展区域调控是解决区域灰霾污染的有效措施,但也要注意灰霾污染的跨控制区影响问题.     

京津冀突发事件总体应急预案量化评价

应急预案是应对突发事件工作的重要抓手,加强应急预案管理已成为新时期我国各级政府应急管理工作的重要任务。为提高京津冀应急预案质量,通过构建PMC指数模型来评价该地区突发事件总体应急预案,为预案优化提供建议。选取京津冀5项代表性突发事件总体应急预案为研究样本,首先,基于对预案文本的挖掘与分析以及借鉴已有研究关于应急预案评价指标的设定,建立了包含9个一级变量和57个二级变量的评价指标体系。其次,通过测算得出各个预案的PMC指数分值,据此对每项预案进行分析与优化。结果表明,5项预案的PMC指数均值为7.89,根据评级划分标准,5项预案总体表现良好,其中2项等级为优秀,3项等级为良好。除了在事件分类分级标准、恢复与重建这两个一级变量上没有失分外,在其他一级变量上都有失分,具体可以依据二级变量在这几个方面实施优化。