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。     

湖南省冷空气影响特征

基于1961～2016年湖南省97个地面气象观测站逐日最低气温资料,依据GB/T 20484-2017统计分析湖南省的冷空气活动特征,结果表明:(1)影响湖南的冷空气,其活动周期为3～4 d,并以弱冷空影响为主,占总次数的87.4%;强冷空气和寒潮活动主要发生在春、冬季;冷空气影响次数在空间上呈北多南少分布,较强冷空气以上等级影响次数呈北少南多分布。(2)冷空气影响次数的空间分布存在明显的季节性变化, 1～5、10～12月自北向南递减;6、9月表现为调整期;7～8月呈现为自北向南递增。(3)1961～2016年冷空气影响次数无明显趋势变化,但年代际变化特征明显;强冷空气影响次数则存在显著减少趋势。(4)1961～2016年冷空气过程降温幅度呈显著减少趋势,冷空气过程持续时间呈不显著增加趋势;冷空气过程影响湖南的持续时间基本在5 d之内,降温幅度≥8℃、10℃、12℃的冷空气过程持续时间以3 d占比最大。(5)与1961～1980年相比,1981～2010年湖南大部分县(市)的平均降温幅度减少,平均过程降温持续时间在增加。     

变化中的参考作物蒸散量及其对气候的响应

作为重要的水文气象参数，参考作物蒸散量（ET0）在全球生态系统中发挥重要作用。为深化认识湿润气候区ET0变化，基于湖南省87个气象站1960~2015年逐月气候资料，应用Penman Monteith（P M）模型估算ET0，利用线性趋势、Mann Kendall检验、反距离加权插值等分析了ET0及主要气候因子的时空变化，采取逐〖JP〗步回归函数来确定P M方程所涉及的气候因子对ET0变化的贡献。研究表明：年均ET0降幅为-3346 mm/10 a，〖JP+1〗日照时数和风速下降是ET0减少的主要原因，而相对湿度下降提高了ET0。春、夏、秋、冬四季ET0变化幅度分别为2966、-5451、-0922、-0207 mm/10 a，春季ET0增加是由相对湿度下降和最高气温上升引起的，夏、秋、冬三季ET0减少主要与日照时数和风速下降有关。风速、相对湿度、日照时数呈下降趋势，而气温、降水、湿润指数呈上升趋势，后者表明气候暖湿化趋势。气候变化背景下ET0显示出不同时间尺度（年、季）空间分布的多样性     

洞庭湖流域生长季气象特旱对植被覆盖的影响

基于洞庭湖流域2000～2017年97个气象站点的综合气象干旱指数(CI)和MODIS增强型植被指数(EVI)资料,结合植被类型数据,采用最大值合成、相关分析等方法,分析了近18年来洞庭湖流域生长季(4～10月)植被(自然和人工植被)EVI与特旱强度的时空变化特征,探讨了自然植被和人工植被对特旱响应的敏感性。结果表明:在年际变化上,自然植被和人工植被区域的特旱强度最大值和EVI的最小值均出现在2011年;在季节变化上,生长季特旱强度分布为秋夏春季,自然植被EVI值明显高于人工植被,季节分布均为夏春秋季;比较而言,人工植被对特旱的敏感性高于自然植被,但两类植被对特旱的敏感性均随植被生长阶段而变化,其中两种植被EVI与特旱强度之间的最显著相关性均出现在8月;特旱强度和EVI能够很好地反映2011年春旱和夏秋连旱的时空变化过程。     

珠三角地区大气污染物浓度改善气象与减排影响分析

研究采用KZ(Kolmogorov-Zurbenko)滤波统计方法,结合数值模型情景分析技术,以CO为示踪污染物,对2013年1月-2017年12月珠江三角洲重点城市气象条件与源减排对CO浓度的影响进行了评估分析,结果显示:监测期间珠三角地区CO平均浓度为0.91 mg/m3,珠江三角洲重点城市CO浓度日变化呈现双峰型分布,早上08∶00-10∶00出现第1个峰值,下午20∶00左右出现第2个峰值;季节变化上整体呈现出冬季>春、秋季>夏季的特征;空间分布上珠三角、粤北地区浓度较高,粤东、粤西地区浓度则较低。KZ滤波统计方法显示污染源减排措施对珠江三角洲地区不同城市CO浓度贡献占比在85.79%～103.79%之间;WRF-CMAQ数值模型情景分析结果显示污染源减排措施对珠江三角洲地区不同城市CO浓度贡献占比在79%～96%之间;综合表明源减排措施对2013–2017年北京市不同点位CO浓度的改善起着主导作用。     

长株潭城市群大气污染潜在源区分析及传输通道研究——以株洲市为例

利用Hysplit、MeteoInfo模型,计算株洲2017—2019年特护期(10月至次年3月)的后向轨迹,并进行轨迹聚类、潜在源贡献因子(PSCF)和浓度权重轨迹(CWT)分析。结果表明,10—12月,污染物潜在源区主要分布在偏北方向,1—3月,偏南方向的源区不断扩大,这与季节更替、季风转换有关;12和1月,潜在源区面积最大,强度最强,传输通道最清晰。对特护期各月份进行权重潜在源贡献因子(WPSCF)和加权浓度权重轨迹(WCWT)分析,结果表明,12月有1条明显的WPSCF高值带起源于河南省中北部,一路向南,经平顶山、过南阳、再经襄阳进入湖北省,该高值带蛇形前进,过荆州跨长江经岳阳华容县进入湖南,再过常德、益阳,以弧形路径到达长株潭地区,这条路径是12月北方污染物影响长株潭的主要传输通道。WCWT分析也有类似结果,且通道路径更宽广,1月的潜在源区在偏北方向呈扇形分布,在较远距离上的河南、安徽等省份呈指状分布。经2017年12月5日重污染个例检验发现,传输轨迹与分析的传输通道一致。     

基于AERMOD的城市固体废弃物处理场空气污染扩散研究

通过对长沙城市固体废弃物处理场的周边区域地面气象观测和高空气象探测一年的资料进行分析,并结合国家气象观测站网构建了垃圾填埋场的小尺度气候模型,结合观测场气候空间特征,文章研究了固体废弃物处理场周边的小尺度气候条件,并应用AERMOD大气扩散模型,研究并验证了固体废弃场在山地气候条件下的恶臭扩散过程,得出了该污染源恶臭浓度受气候影响较明显,且在气温、风速风向等气象条件,恶臭扩散表现出不同的气候条件下的时空分布特征。     

长江流域不同类型降水量的非均匀性分布特征

基于长江流域1963~2016年131个气象站点逐日降水资料，计算了年降水、强降水（极端降水和暴雨）的集中度（PCD）、集中期（PCP），并结合M-K非参数性趋势检验分析以及相关分析等方法对长江流域降水非均匀性分布特征及其趋势进行了分析，目的在于揭示不同类型降水量在流域内非均匀性分布的特征，加强对强降水在时空分布上的理解。结果表明：流域多年平均年内日降水量集中度（PCDDP）、集中期（PCPDP）均由下游向上游递增，PCDDP变化趋势不显著而PCPDP变化趋势在空间上差异明显，在流域中下游呈增长趋势、上游呈减小趋势；年降水量与PCDDP呈显著正相关的地区主要分布在四川盆地；流域年极端降水量PCDEP、PCPEP的多年平均分布及变化趋势与PCDDP、PCPDP相似。流域多年平均暴雨量（日降水≥50 mm）从下游向上游递减，在四川盆地较四周高，暴雨在流域东部呈增长趋势，在四川盆地呈减小趋势；年暴雨量集中度（PCDRP）、集中期（PCPRP）从流域东南向西北递减，在湖北、贵州以及四川东部PCDRP呈增加趋势，在流域东南部呈减小趋势；PCPRP在江浙、安徽、湖南及贵州地区呈不明显的增加趋势，在四川、云南等地呈减少趋势。     

环境空气质量评价方法改进研究

通过系统调研对比国内外环境空气质量评价标准,本文对2013—2018年全国主要城市的空气PM2.5浓度及气象数据进行分析,得到如下结论:采用环境空气中污染物浓度三年滑动均值作为空气质量评价标准是国际通行做法;2013—2018年我国大部分城市PM2.5浓度受气象等相关因素影响,年均值波动较大,采用PM2.5浓度三年滑动均值变化曲线更为平滑,且采用前两年及当年的年均值进行计算更切合实际需求;采用EMI指数法量化分析气象因素对环境空气质量的影响,表明大气污染气象条件的年际变化具有波动性且各重点区域变化趋势也有所不同。建议引进三年滑动均值作为PM2.5长期变化的考核依据之一,使空气质量评价考核方式更为公平合理。