基于微波辐射计分析低能见度的液态含水量特征

利用广州国家基本气象站2013年11月~2014年4月的能见度（Vis）、相对湿度（RH）、微波辐射计液态含水量（LPR）小时资料和云资料,分析了广州地区能见度的时间变化,以及低能见度时液态含水量变化特征.结果表明广州地区Vis<10km的出现频率为66.37%;Vis ≤ 1km只在RH ≥ 95%情况下出现,1km < Vis ≤ 2km只在RH>90%出现,Vis>5km在RH>95%区间出现频率为0,Vis>15km在RH>90%的出现频率为0;低能见度事件出现的频率高低顺序依次为早 > 晚 > 中,与相应时段低空LPR的平均值高低一致,说明低能见度事件与低空大气中高液态含水量存在一定的正相关;当Vis<10km时,大气液态水含量都处于较高的水平,在3000m以下存在一个大于0.02g/m³的高含水量层,液态含水量出现最大值的高度在1550m左右;当Vis ≥ 10km时,大气液态含水量都处于较低的水平,液态含水量出现最大值的高度大约在2000m,未出现有大于0.02g/m³的情况;广州地面低能见度过程不是低云（或低云接地为雾）过程导致的概率基本在50%以上,Vis ≤ 1km情况下LPR值基本为0（微波辐射计没有监测到液态水）,但由于RH>95%接近饱和且出现高浓度的颗粒物,说明广州地区低能见度（Vis ≤ 1km）应为雾霾混合情景.表明只有联合利用微波辐射计的液态含水量、相对湿度与颗粒物浓度等要素变化特征的综合分析才能为雾、雾霾混合与霾现象分辨提供一定的参考.     

珠江三角洲气溶胶光学厚度的观测研究

利用2004年1月至2007年6月的多波段太阳光度计数据反演珠江三角洲地区的气溶胶光学厚度(AOD),对仪器定标方法和反演结果进行了分析,并以反演结果为基准,比对检验MODIS的AOD产品.分析表明:在使用Langley法进行仪器定标时,用迭代方法进行数据筛选处理,定标结果更为合理.统计结果显示:珠三角区域春季AOD值较大,秋夏季次之,冬季较小;4个站点AOD的季节变化特征具有一致性;珠三角区域AOD的年平均值大于0.7,气溶胶造成的到达地表的直接可见光辐射透过率衰减至少有50%一60%,造成严重的霾天气;从频率分布看,AOD值主要集中在0.4～0.6区间.4个站点的α值在1.2～I.6区间内所占的比例很高.频率分布类似,表明此区域内气溶胶粒子平均有效半径较小且较一致,同属于城市-工业型气溶胶类型;α与AOD没有明显的可辨析关系,通过样本统计和典型个例分析,表明区域内清洁与污染过程气溶胶粒子模态稳定,平均半径变化不大,粒子数浓度上的差别是产生消光效果不同的主要原因.以地面太阳光度计反演的AOD为基准,验证MODIS卫星遥感的AOD,结果表明,MODIS卫星遥感AOD在珠三角区域具有较好的量化精度,并初步建立珠三角区域卫星遥感AOD的订正公式.     

广州番禺大气成分站复合污染过程VOCs对O3与SOA的生成潜势

通过对广州番禺大气成分站(GPACS)的历史观测数据进行分析,结果表明在P1(2011-09-02~2011-09-05)和P2(2012-06-12~2012-06-15)期间发生典型灰霾过程并伴有高臭氧(O_3)值事件的发生.在P1和P2复合污染过程中,日能见度变化范围分别为5.78~6.91 km和5.60~9.25 km,最大8 h O_3体积分数分别为92.14×10~(-9)和91.29×10~(-9).在检测到的55种挥发性有机物(VOCs)中,烯烃和芳香烃的活性最高,对等效丙烯浓度和最大O_3体积分数的贡献分别为41%、39%,28%、54%(P1过程)和35%、46%,22%、61%(P2过程).利用气溶胶生成系数(FAC)估算污染过程的二次有机气溶胶(SOA)的生成潜势,发现烷烃、烯烃、芳香烃对SOA的生成潜势分别占13.2%、21.4%、65.4%(P1过程)和4.6%、13.8%、81.6%(P2过程).甲苯、异戊二烯、乙苯、间/对二甲苯是对O_3与SOA生成贡献大的物种.污染物从城区的输送、持续静小风、高温低湿以及强烈辐射共同导致这两次灰霾过程中高臭氧浓度事件的形成.     

黄河小浪底水库地表水中重金属的时空变化与概率健康风险

小浪底水库地表水重金属污染是我国黄河流域水安全的一个重要问题. 2014～2022年期间,调查了6种重金属（Cu、Zn、Pb、As、Hg和Cd）的时空分布并采用重金属污染指数、内梅罗指数和污染程度对其污染水平进行评价.结果表明,重金属污染水平较低（HPI平均值为18.15）,符合地表水Ⅲ类水质阈值. 6种重金属检出率为91.6%～92.9%,浓度中值范围为0.020(Hg)～1.850(As)μg·L-1.呈现出丰水期浓度低于平枯水期,下游断面浓度较高,且在过去的9 a呈现下降趋势的时空特征.重金属污染主要来源于工农业生产和人为排放.此外,结果发现TN、高锰酸盐指数和NH+4-N与重金属浓度有很强的相关性（P <0.05）,这表明水中重金属的迁移、转化和吸附沉降可能受到相关因素的影响.敏感性分析表明,金属浓度（贡献率为56.56%～92.27%）是重金属健康风险评估的主要影响因素.此外,虽然重金属暴露不会对人体造成不良影响,但在极端条件下实际风险可能较高.总之,研究对公共健康和环境管理都有潜在的应用价值.     

用紫外辐射反演气溶胶单次散射反照率的方法研究

利用紫外辐射监测资料,结合对流层紫外与可见光辐射传输模式,反演气溶胶单次散射反照率(SSA).敏感性试验和误差分析表明:紫外辐照度对SSA敏感;气溶胶光学厚度(AOD)对反演SSA的误差影响最大,波长指数次之,地表反照率和其他因素的影响较小.使用该方法计算的珠三角地区的气溶胶单次散射反照率为0.84~0.99,平均值为0.92,与以往研究相比具有较好的一致性.     

广州番禺大气成分站挥发性有机物的污染特征

应用GC/FID在线挥发性有机物(VOCs)检测仪,于2011年6月~2012年5月在中国气象局广州番禺大气成分观测站进行了1a的连续监测,获得了具有高时间分辨率的VOCs组成、含量及其时间变化规律.结果表明:VOCs浓度月变化范围是(40.99~65.400)×10-9,月平均浓度48.10×10-9,冬季VOCs浓度高于夏季.VOCs日浓度变化范围是(35.10~59.13)×10-9.VOCs组分随季节变化所占比例不同,烷烃、烯烃和芳香烃全年平均所占比例分别为58%、16%和26%.采样点在7月份没有周末效应,而在12月份表现出显著周末效应.国庆长假期间的大气VOCs浓度比国庆节放假前、后均有大幅度降低,降幅分别达到39.3%和56.7%.采样点的大气VOCs浓度与风速呈负相关性.当风向为NNE、NE和SSW时,风速较大,VOCs的浓度较低;当风向为WNW和ENE时则相反.由于夏季温度高使溶剂挥发性和植物排放增强,所以导致BTEX(苯、乙苯、甲苯和二甲苯)和异戊二烯的浓度在夏季明显高于冬季.     

广东四大区域污染过程特征与影响天气型分析

根据广东统计年鉴将广东省划分为粤东、粤西、粤北、珠三角四大区域,利用广东省101个环保国控站点2014—2016年期间的AQI六要素与广东省86个地面气象观测站的逐日能见度、相对湿度等资料,在对"区域污染过程"进行定义的基础上,分区域诊断典型污染天气过程,并对影响天气型及特征进行分析.结果表明:广东省四大区域污染过程具有显著协同性,区域污染可归类为6种影响天气型.量化分析表明区域污染过程与区域灰霾过程基本吻合,PM_(2.5)日均最大值均达到中度污染及以上(115μg·m~(-3)).整体区域污染过程影响天气型分类统计表明:珠三角和非珠三角PM_(2.5)易污染天气型中冷高变性出海形势占比超5成;珠三角O_3易污染天气型中副高、台风外围及两者叠加型占比超6成;珠三角NO_2易污染天气型中冷高出海型占比近7成.重污染影响天气型统计表明:区域PM_(2.5)重污染过程主要影响天气型为冷高压变性出海型;区域中度至重度O_3污染过程(集中在珠三角)主要影响天气型为副高、台风外围及两者叠加型;就天气型特征而言,单纯副高控制形势下,副高异常强盛;单纯台风外围形势下,台风强度为强台风至超强台风;副高叠加台风时,华南上空为大陆副高控制.广东地区近年高PM_(2.5)(与低能见度)污染过程逐年减少,但全省臭氧污染呈增加态势,尤其珠三角区域中度至重度O3污染过程次数同比明显增加,极端过程出现概率加大,尤其在秋季副高异常强盛,同时叠加台风外围下沉气流时,可预先根据影响天气型预报,实施珠三角重点区域联防联控预案措施.     

珠三角空气质量暨光化学烟雾数值预报系统

基于中尺度气象模式(MM5)、排放源模式(SMOKE)和大气化学模式(CMAQ),耦合本地排放源清单,建立了珠三角区域空气质量数值模式预报系统。该套模式系统对清洁、污染过程的一次、二次污染物都有较好的预报能力。冬季,能见度和PM_(2.5)的预报值和观测值的相关系数最高达0.76和0.78。O_3和NO_x的预报值和观测值的相关系数为0.64和0.61。随着预报时效的增加,预报效果没有明显降低。夏季,在2个典型光化学过程中,O_3的预报值和观测值的相关系数分别为0.68和0.81,NO_x分别为0.57和0.64。在相关的边界层气象因子中,地表通风系数和能见度相关度最高,相关系数达0.71。混合层高度、地面风速、比湿和能见度的相关系数分别为0.55、0.50、和-0.37。在灰霾过程中,PM_(2.5)占PM_(10)的质量浓度为78%。在气溶胶质量权重中,硫酸盐所占的比重最高,占PM_(2.5)权重达到33%,元素碳为18%,有机碳为14%,铵盐为5%,硝酸盐仅为1%。灰霾过程的二次气溶胶的质量权重比清洁过程的大。     

广州市PM2.5污染特征及潜在贡献源区分析

基于NCEP/NCAR全球再分析气象资料和2015-2017年PM_(2.5)浓度,利用HYSPLIT模型研究不同气流轨迹对广州PM_(2.5)浓度的影响,以及污染输送路径和潜在源区空间分布特征。结果表明:(1)广州2015-2017年PM_(2.5)平均浓度为36.5μg/m~3,逐月平均PM_(2.5)浓度1月份最高,为49.3μg/m~3,轻度污染及以上时次比例达15.66%,6月份最低,为20.8μg/m~3,无轻度及以上污染时次。(2)PM_(2.5)平均浓度在不同情景类型下的浓度高低顺序依次为:污染日干季清洁日湿季,其中污染日的PM_(2.5)平均浓度是清洁日的近3倍,干季的PM_(2.5)平均浓度是湿季的1.4倍;不同情景类型下的PM_(2.5)浓度日变化特征基本都在白天时段低(16时最低),晚上时段高(21-22时最高),日变化幅度为污染日干季清洁日湿季。(3)在干季,影响广州的气流轨迹路径主要有5类:东北路径、东南路径、西北路径、西南路径及偏西路径,其中第2类东南路径对广州PM_(2.5)平均浓度的贡献最高;而在湿季,影响广州的气流轨迹路径主要有4类:偏南路径、东南路径、偏北路径及西南路径,其中第3类偏北路径对广州PM_(2.5)浓度的贡献最高。(4)基于潜在源贡献因子和浓度权重轨迹分析法分析表明,广州PM_(2.5)浓度潜在源贡献较大的区域主要集中在广州东部的东莞、惠州、深圳、肇庆、中山等周边地区,该研究可为确定广州污染潜在源贡献区以及区域联防联控提供参考。     

一次严重灰霾过程的气溶胶光学特性垂直分布

利用激光雷达在广州地区一次严重灰霾过程进行探测,并反演气溶胶消光系数及退偏比,分析边界层结构演变对气溶胶消光系数廓线分布的影响.结果表明,气溶胶主要在1.5km以下.发生灰霾天气时,霾层达到1km,午后可达1.5km,发生严重灰霾天气时,霾层只有500m.气溶胶消光系数随高度分布在清洁过程中呈线性递减,标高为1490m,在灰霾过程中呈指数递减,标高为789.5m.从气溶胶消光系数廓线变化可以很好地反演边界层结构的演变.气溶胶消光系数在残留层顶出现极大值.气溶胶退偏比有明显的日变化,白天的退偏比比夜间的高,午后出现峰值.该次过程气溶胶的退偏比小于0.2.本地气溶胶廓线只有在清洁过程时与Elterman廓线接近.