天津一次雾-霾天气过程的近地层温湿结构和湍流特征分析

采用地面大气能见度、PM_(2.5)质量浓度、梯度气象资料、塔上湍流观测资料等多种资料及后向轨迹方法,分析近地层温湿结构和湍流特征对2016年12月16日—21日天津地区一次严重持续雾霾天气演变过程的影响.结果表明,本次雾霾天气过程可以明显的分为霾、雾的生成和发展、雾成熟和雾霾消散等4个阶段,近地层温度、相对湿度和风的垂直分布及湍流特征对各阶段的雾-霾转化起到了重要作用.霾生成期间,偏南气流盛行,地面风速降低,RH不断增大,湍流不活跃;地面辐射降温引发了近地层内显著的强逆温,并导致RH由地面到高空逐渐增大,有利于雾的生成和发展;感热通量和潜热通量爆发式增长,导致逆温层瓦解,雾顶继续抬升,雾进入成熟阶段,湍流活动减弱;受西北气流影响,湍流活跃,高空的干冷气团向下取代地面暖湿气团,结束本次雾霾天气过程.采用近地层温湿结构和湍流特征资料,可用于雾-霾天气的演变及其转化过程精细分析.     

天津城市热岛效应演变特征研究

城市热岛效应对城市生态环境影响极大,城市热岛及其环境效应的研究有利于城市合理规划和可持续发展。本文利用天津市1964—2003年城郊气温,1993年6月15日和2001年5月12日不同时间陆地卫星遥感资料分析了天津市热岛演变特征,结果显示天津城市发展对热岛效应影响明显,随年代以0.11℃/10a速率加强;2002年最强为1.2℃,是60年代末的2倍。7月份的热岛强度增强趋势明显;用平均气温分析热岛强度变化趋势表明:热岛强度在秋季最强春季最小,分别为0.16℃/10a和0.06℃/10a。平均最高气温差在四季中均有微弱上升趋势,平均为0.06℃/10a;平均最低气温差在秋季和冬季上升幅度最大,分别为0.16℃/10a和0.12℃/10a。不同年代遥感亮温场也表明天津城市化对热岛空间分布的影响。热岛分布基本与建成区一致,热岛中还包括许多大小不同、形状各异、强度有别的小热岛群;而且随着城市的发展,热场范围呈扩大趋势。最后对热岛变化规律的成因进行了初步分析。     

天津地区霾天气特征研究

基于2014~2017年天津地区PM_2.5质量浓度，能见度和相对湿度监测数据开展霾天气特征研究.结果表明：天津中度以上霾过程分为五类：高压后部型，北部弱高压型，低压槽型，均压场型和锋前低压型.在现行标准下，中度霾一般对应重度污染天气，重度霾对应重度到严重污染天气；五级重度污染天气一般有中-重度霾发生，六级严重污染天气有重度霾天气发生.2013年“大气污染防治行动计划”开展以后，天津PM_2.5质量浓度和霾日均显著减少，2017年相比2013年霾日减少了55%，中度及其以上霾日由2013年的41d下降到2017年的20d，下降幅度超过50%.基于实况监测的PM_2.5质量浓度，能见度和相对湿度，可以较好的构建区域能见度计算方程.统计数据显示，其估算的能见度和实况值相关系数为0.94，相对误差为18.6%，非霾日辨识准确率为85%，霾日辨识准确率为95.6%，轻微霾辨识准确率为83%，轻度霾辨识准确率为78%，中度霾辨识准确率为93%，重度及以上霾辨识准确率为94%，对于判断霾等级，有较强的适用性.将该方程与空气质量模式结合开展霾等级预报，2015~2017年24h预报产品检验显示：能见度预报值与实况值相关系数为0.75，预报均值13.9km，实况均值14.1km，相对误差为29.6%，FAC2（预报值在实况值两倍范围内百分比）为98.1%，霾日预报准确率81.4%，霾日漏报率18.6%，霾日空报率20.6%，如果容错1级，轻微霾日预报准确率为96%，轻度霾日预报准确率为85%，中度及以上霾日预报准确率为69%，可有效支撑天津霾等级预报的开展.     

区域大气颗粒物干沉降采集及金属元素分析方法

以颗粒物为载体,从大气向水体、土壤和植被沉降的金属元素污染日趋严重.为了解其在京津冀区域的污染程度和沉降规律,利用聚氨酯泡沫膜片(PUF膜)为代用面,在区域内布设10个站点同步采集大气颗粒物干沉降.选择HNO3-H2O2-HF为消解酸体系,建立了微波消解-电感耦合/等离子体质谱(MAD-ICP/MS)测定其中20余种金属元素的方法,并通过分析2种国家标准物质的条件实验确定了优化的分析方案.结果表明,2007~2008年冬季京津冀地区大气颗粒物干沉降通量变化为85~912 mg.(m2.d)-1,其中河北保定地区金属元素沉降通量最高,兴隆最低;北京、天津和唐山市区明显高于郊区站点.地壳元素(A、lFe、Mn、K、Na、Ca、Mg)干沉降通量变化为151~16 034μg.(m2.d)-1,明显高于人为源元素(Cu、Pb、Cr、N i、V、Zn、Ba)1~3个数量级[14~243μg.(m2.d)-1];Zn和Ca分别是区域内干沉降通量最高的重金属和地壳元素,Mo、Co、Cd、As、Be沉降量较少;Pb和Zn出现明显富集.     

大气污染控制有效性的评估模型及应用

基于小波分析理论及BP神经网络,建立了大气污染控制有效性的评估模型.利用该模型解析天津市污染源排放及气象因素对大气污染物环境浓度的影响.结果表明,SO2浓度波动主要由污染源的季节变化引起,与天气过程有关的短期波动也不容忽视;而PM10浓度波动主要由污染源排放及气象条件的短期变化引起.2002~2003年的气象条件总体上不利于大气扩散,使SO2日均浓度长期分量增加约为3μg/m3;而2004年的气象条件有利于大气扩散,使SO2日均浓度长期分量减小约为5μg/m3.PM10日均浓度长期分量也有类似的规律,2002~2003年的不利气象条件使PM10日均浓度长期分量增高更显著,约为10μg/m3.     

东莞市夏季大气边界层风、温场结构与特征研究

利用2008年5月4-20日东莞市探空观测资料,分析该地区夏季大气边界层内的风场、温度场特征进行研究,结果表明:1)各规定层高度主导风向为WNW,其风向频率值大于15%;2)风速随高度的增加而增大;3)接地逆温大约在20:00左右生成,02:00以后逐渐消失,从06:00到17:00没有观测到接地逆温,一天中接地逆温大约维持12 h左右;4)混合层高度在清晨厚度较薄,午后混合层厚度较厚,有利于污染物的扩散。     

天津市近郊地表风蚀型开放源对中心城区影响估算研究

可吸入颗粒物(PM₁₀)是我国大部分城市环境空气的首要污染物,地表风蚀尘是其重要来源,需要对该源的贡献量进行定量估算.基于TM遥感影像对天津土地利用类型进行分类并在近郊布设94个点采集地表土壤样品,进行粒度分析,基于GIS进行克里格插值计算,得到土壤粒径分布.结合风向、风速等气象数据,计算得出2009年分季节近郊四区（北辰、西青、津南和东丽）土壤风蚀模数、风蚀量、释尘模数和释尘量.结果表明,天津市近郊春、夏、秋和冬的风蚀量分别为21236.31、 4435.21、 7272.13和17204.40 t;北辰、西青、津南和东丽的全年风蚀量分别为6380.23、 32881.13、 8340.67和2546.02 t;全年耕地和林草地的风蚀量分别为49 599.20和548.85 t.天津市近郊2009年释尘量分别为9352.92 t（粒径＜10 μm）、 20587.99 t（粒径10～15 μm）和13873.74 t（粒径15～20 μm）.天津市近郊输入中心城区20　μm以下的尘量为20592.91 t, 10 μm以下的尘量为4395.89 t,占21.35%.     

2009年天津城区地面O_3和NO_x的季节变化与相关性分析

作为城市污染大气的首要光化学污染物,臭氧的变化特征与NO、NO2密切相关.分析天津城区2009年全年O3、NO和NO2体积浓度变化特征,结果表明,O3体积浓度春夏季高,这种分布特征与短波辐射的季节分布有关,日照时数和云量的分布证实了这一点.NO浓度冬季最高,夏季最低,NO2浓度秋季最高,夏季最低;相关性分析表明有NOx...     

2011年冬季天津PM2.5及其二次组分的污染特征分析

2011年11月—12月于天津城区和武清采集PM2.5样品,分析其中的二次水溶性无机离子(NH4+、NO3-和SO24-)、有机碳(OC)和元素碳(EC),估算二次成分浓度,并分析采样期间气象因素对一次持续重污染过程的影响.结果表明,天津地区冬季PM2.5污染严重、城区和武清PM2.5质量浓度平均值分别为166.9μg.m-3和180.0μg.m-3;城区样品中SO24-、NO3-和OC在PM2.5的比例依次为19.4%、16.7%和15.4%,武清样品中则为19.2%、15.5%和20.4%;二次组分占PM2.5质量浓度的47%(城区)和46%(武清),雾霾日二次组分含量明显高于非雾霾日;高湿和静小风等不利气象条件是造成PM2.5质量浓度持续增加以及二次组分浓度迅速升高的重要原因.     

天津市大气能见度与颗粒物污染的关系

利用天津市大气边界层观测站2009年能见度、相对湿度、风速逐时观测资料和2009年3月9~21日期间颗粒物的膜采样数据,分析天津市大气能见度与颗粒物污染的关系.结果表明,颗粒物质量浓度与能见度变化总体呈负相关,小粒径颗粒对能见度的影响作用明显,随着能见度的降低,小粒径颗粒与大粒径颗粒浓度的比值明显增加.能见度与颗粒物中总碳质量浓度变化呈负相关. SO42-,NO3-,OC和EC对大气消光贡献平均值分别为28.7%,6.1%,27.6%和19.2%.表明观测期间颗粒物中SO42-,OC对能见度的影响明显.