霾污染环境大气能见度参数化方案的改进

霾污染是高浓度大气气溶胶造成低能见度的大气现象,为了完善目前空气质量模式的大气能见度参数化方案,以准确地预报霾污染过程的能见度变化,基于已有的大气总消光系数与大气能见度的关系,依据Mie理论和大气分子的消光特性,计算颗粒物和NO₂的消光系数,提出一种改进的大气能见度参数化方案.为了验证这一改进的参数化方案的大气能见度预报性能,①利用空气质量模式WRF-Chem3.7模拟2013年12月南京地区两次霾污染个例,并且与实际观测数据对比,证实其能够准确地模拟大气颗粒物和NO₂的浓度变化;②利用模拟的大气颗粒物和NO₂的浓度数据,分别采用改进的能见度参数化方案及已有的IMPROVE方案和CHEN的能见度参数化等3个方案,计算两次霾污染个例的大气能见度变化;③与观测能见度比较,评估3个能见度参数化方案的模拟准确性。评估表明,改进的参数化方案模拟的两个霾污染个例能见度的平均标准化偏差和平均偏差分别为17.19%、3.18%和517、173 m,并且和观测能见度的相关系数分别提高到0.76、0.87,其能见度模拟的准确性优于其它两种已有的参数化方案,并在不同相对湿度（RH）和能见度范围内改进的参数化方案模拟的标准化平均误差均小于其它两种参数化方案,其中,在RH < 80%和能见度≥ 1 km范围内标准化平均误差均低于50%.研究显示,改进的大气能见度参数化方案能够有效地提高空气质量模式的霾污染环境大气能见度的预报准确性.      

1961-2013年四川盆地气溶胶光学厚度的长期变化及与气温的联系

首先分别对西南地区84个气象站1980年前后的能见度资料进行了均一性处理,建立了各站1961-2013年的能见度长序列数据,再结合水汽压、天气现象资料反演建立了1961-2013年西南地区的气溶胶光学厚度（AOD）长时间序列资料,研究了四川盆地的气溶胶光学厚度的长期变化及其与气温的关系.结果表明,西南地区AOD在四川盆地形成一高值区,四川盆地AOD明显大于云贵高原和川西地区.四川盆地AOD阶段变化明显,从1961-1996年不断增加,线性增加趋势十分显著,高达0.046/10 a,尤其是从1980年代到1990年代中期显著增加且维持在较高值,到1990年代中后期（1996年左右）转为下降趋势.四川盆地在1997年左右开始的显著增暖比全国和全球1980年代中期开始的增暖明显滞后,气溶胶的冷却效应在一定程度上可以解释四川盆地在1980年代至1990年代中期气温偏低.从季节来看,春季AOD的显著增加与四川盆地春季气温变冷的关系相比其它季节更密切.此外,四川盆地AOD与气温日较差存在显著的负相关关系,AOD从1961-1996年不断增加,对四川盆地温度日变化幅度有明显减缓作用.从季节来看,春季AOD与气温日较差的负相关关系相比其他季节更为明显.     

基于环境模式PM2.5的渤海及其西岸能见度预报技术优化研究

基于2019年12月1日—2020年11月30日渤海及其西岸地区能见度观测和数值模拟,研究了该区域海岸陆能见度演变特征及其预报方法,并通过引入PM_2.5浓度及建立相应的消光方程,提升该地区能见度预报准确率.结果表明：渤海及其西岸地区海岸陆能见度演变特征存在差异,就年平均能见度而言,海上（含港口）高于陆地,并且前者的能见度日变化较后者更趋平缓,低能见度（<3 km）天气陆地主要出现在0:00—8:00,海上（含港口）则全天均有可能出现,海上（含港口）0～500 m低能见度天气多于陆地,500～3000 m低能见度天气少于陆地.渤海及其西岸地区能见度预报需要考虑气溶胶消光的影响,欧洲数值模式（ECMWF）和天津气象台主观能见度预报产品,在该区域预报与实况的相关系数为0.2～0.3,相对误差为40%～50%.引入天津环境模式PM_2.5浓度预报,基于ECMWF相对湿度和环境模式液态水含量,通过消光方程可以较好地改进预报该区域能见度的效果,其产品陆地和港口能见度预报与实况的相关系数分别为在0.8和0.5以上,相对误差分别为20%和40%左右,小于...     

天津市冬季空气湿度对PM2.5和能见度的影响

空气湿度是调节能见度变化和大气污染发展的重要气象因素,利用2015~2020年天津市冬季的相对湿度、比湿、PM_2.5质量浓度和能见度的历史数据,分别分析了PM_2.5质量浓度和能见度与相对湿度和比湿之间的关系.2015~2020年冬季,天津城区PM_2.5质量浓度整体呈下降趋势,6 a下降了28.0%.10 km以上能见度天气的发生频率在2015~2018年冬季逐步上升,但在2019年和2020年的冬季重新下降.其中,2020年1月和2月天津市平均相对湿度达到63%和67%,显著高于30 a的历史同期均值,低于2 km的极端低能见度天气发生频率反弹至与2016年冬季相当的水平,空气湿度的升高在视觉上掩盖了PM_2.5的减排效果.天津市水汽的外部来源主要包括西南方向和东部渤海湾方向的输送,其中渤海湾方向传输的水汽占比约为59%,明显高于西南方向的25%.但东风相对清洁,对PM_2.5质量浓度的增长贡献有限,更多影响的是能见度.相比之下,当地面主导风向为西南风且比湿>2.0 g ·kg^-1时,大气污染的发生频率高达83.6%.短时间内,比湿的变化与相对湿度相比较为平稳,冬季利用比湿的变化在一定程度上可以预测大气污染事件的发生及污染程度.冬季平均相对湿度>80%或比湿>3.0 g ·kg^-1时,PM_2.5质量浓度>75 μg ·m^-3的发生频率分别为78%和80%.在冬季的环境气象预报中,要尤其警惕比湿高于3.0 g ·kg^-1的天气条件.     

三峡库区航运气象条件分析

利用三峡库区9个沿江测站气象要素,分析了长江航道的(三峡库区段)江面风、水温、能见度资料。就能见度强度和低能见度的时空分布特征、变化情况和航道出现典型低能见度的天气形势进行了研究。结果表明：①该航段的风向风速和水温对航行安全没有明显的影响;②能见度成为影响三峡河道航运极其重要的因素;③三峡库区航道低能见度天气存在比较明显的时空分布差异：冬季较夏季易出现影响航道安全的低能见度天气,重庆到忠县段出现低能见度的机率较大,而万州至巫山段较少出现低能见度现象;④长江航道低能见度在年际间除重庆和忠县外总体有减小的趋势,季节分布中在冬季出现最多,其次是秋季、春季,夏季最少;低能见度现象持续时间大部分在2小时以下;⑤造成长江航道低能见度出现的原因除城市环境外,主要的天气原因是由于盆地受地面冷高压控制,为阴天或阴雨天气,形成雾或雨雾。     

信息数字化与雾的细化预测

在先前工作的基础上,尝试了信息数字化细化取样的细化分析方法.结果表明:雾的分析和预测效果更能得到"落点"预测的实效性改善.     

近53年宜昌市霾的演变特征及气象因子诊断

利用1955～2007年宜昌地面观测站相对湿度、能见度资料，2001～2007年08时高空探测规定层气温资料，在对霾记录进行订正处理的基础上，研究了霾天气的气候特征以及霾与地面风向风速、地面气压场、地面气温、连续不降水日数以及高空逆温层、等温层的关系。结果表明，宜昌霾天气从70年代中后期开始迅速增加，从80年代至今每年的霾日数基本在125 d以上；冬季和初春是宜昌霾天气多发的季节，尤其是1、12月几乎有一半的时间会出现霾；5～9月降水季节由于雨水的冲刷作用，宜昌霾天气出现的较少；气压场的减弱、地面气温的增加等气象因子有利于霾天气的出现；连续无降水日数比较多的月份，对应地该月的霾日一般也比较多。同时，研究也初步揭示了近些年宜昌霾日增多除了与城市工业快速发展、生态环境遭到破坏，从而使滞留在空气中的污染物增多有关外，还与宜昌静风多、风速小，低空常存在逆温层、等温层的气候特点，以及宜昌的盛行风方向多化工企业这些因素有关.     

南京北郊气溶胶散射特性观测研究

南京北郊是重工业区,空气污染严重。该文利用浊度仪对大气气溶胶散射系数进行了四季观测,研究了该区气溶胶散射系数、后向散射比、质量散射系数及散射系数与能见度的关系,结果表明,观测期间散射系数波动较大,平均值为344.84 Mm^-1,标准差为215.99 Mm^-1,散射系数季节差异明显,主要受气象条件和外界污染排放的影响;后向散射比平均值为0.139,春季变化剧烈,夏、秋、冬季在波动中缓慢上升,大气中细粒子污染严重且含量有增加的趋势;散射系数与PM_2.5质量浓度相关系数达到0.91,质量散射系数平均值为1.87m²/g;散射系数与能见度之间存在-0.66的相关性,两者呈负幂函数关系。     

建立空气质量综合评价指数的探讨

分析了空气污染指数(API)系统在评价空气污染水平中的不足，提出了在原API系统基础上进行指标拓展，增加能见度和PM2.5评价指标，建立空气质量综合评价指数（AQI）；分析了扬州市区PM2.5和能见度在雾霾日及正常日的百分位分布，确定了PM2.5和能见度分级值，并利用扬州市区环境空气质量监测数据进行了验证。     

考虑不同场景的砖木结构古建筑火灾特征研究

为探明砖木结构古建筑火场下的特征,定量分析不同火灾场景下,建筑内部温度、烟气浓度等参数的变化。选取中国北方典型的砖木结构体系的四合院韩城党家村贾祖祠为研究对象,采用PyroSim建模分析,研究不同火灾场景下不同时间点的温度、CO浓度、能见度等变化。研究结果表明:贾祖祠主厢房较封闭,火灾中火源周围温度峰值可达750 ℃,CO质量浓度达到0.003 kg/m3,能见度几乎为0 m,风速最高为10 m/s且极不稳定;四合院中主厢房空间布局高,火灾中这些参数的影响会导致严重的轰燃现象发生,故此处发生火灾更易产生严重危害。对不同场景的砖木结构古建筑重要火灾因素发展规律的研究,能为古建筑的性能化防火提供科学参考依据。