大气成分资料反演系统及应用

本文利用VB6.0程序及windowsIIS服务实现山西省大同、榆社两站观测的太阳光度计资料反演,得到两站1020、870、670、440四个波段的气溶胶光学厚度数据并实现结果在内网的web显示及下载。在计算时需用到大同、榆社两站观测的太阳光度计资料、两站地理位置信息及气压月平均值。     

山西省春旱趋势及对农业的影响

利用山西省53个气象站1956—2005年的春季逐月平均气温和降水量资料，计算了春季大气干旱指数序列，分析了山西省春季干旱化趋势。结果表明，山西省春季明显向干旱化发展；在气温和降水两个因素中，气温的升高对干旱化的作用更大；春季干旱化对农业生产极为不利，对这种形势应予以足够的关注。     

晋中盆地主要城市冬季PM2.5传输特征分析

对2017～2019年晋中盆地主要城市PM₁₀和PM_2.5逐时浓度资料进行了分析,给出了晋中市和太原市颗粒物浓度主要分布特征;此外利用PM_2.5逐时浓度资料,结合HYSPLIT后向轨迹模型,通过轨迹密度分析（TDA）、轨迹停留时间分析（RTA）和潜在源贡献因子分析（PSCF）,并对PM_2.5逐时浓度资料和对应时刻风向数据进行分析,探讨了晋中盆地主要城市冬季PM_2.5传输特征.结果表明,太原市颗粒物浓度整体水平高于晋中市,月、季变化特征类似,均呈现冬季高,夏季低的特征,最高值出现在1月.晋中市受静稳型天气形势引起的颗粒物污染较受沙尘型天气形势导致的颗粒物污染相较太原市更普遍一些;颗粒物的分布呈现出晋中市中间值较多,太原市高值偏多、低值偏少的特点,冬季为晋中盆地PM_2.5污染高发季节.晋中盆地主要城市冬季PM_2.5传输通道均可分为4类：第一类通道沿太行山横谷传输,第二类通道为偏东南方向传输通道,第一、二类均为近距离传输通道,气团会携带较多...     

基于积累速率的汾渭平原秋冬季PM2.5污染特征及影响因素分析

为研究汾渭平原各城市PM_2.5污染特征及影响因素,利用2015—2019年汾渭平原11市秋冬季污染物逐时浓度,基于日变化分析构建了各城市慢速积累和快速积累的评价指标,量化了各城市的积累水平.结果表明：汾渭平原各城市PM_2.5积累水平差异显著,积累速率最快的城市是宝鸡,最慢的是三门峡;快速积累阈值最高的是临汾,最低的是三门峡.结合各地积累速率值的分布特征,11地市的积累水平可分为较强（宝鸡、临汾、吕梁、晋中）、中等（咸阳、渭南、铜川、运城、洛阳）和较弱（西安、三门峡）3种.积累速率多随浓度的增高呈上升趋势,其中吕梁和临汾最为显著,而西安增幅最小.从年变化来看,各地快速积累占比从2017年或2018年开始减少,从月变化来看,12月和1月为快速积累出现最多的月份.二次污染物和区域传输对PM_2.5积累速率均有影响,发生快速积累时,前体物SO₂和NO₂的浓度明显升高,二次反应显著;对临汾和西安的后向轨迹分析表明,西偏南方向气流的增加更易引起当地PM_2.5的快速积累.     

秦山三期核电工程气象相关实验研究及其在选址评价中的应用

１９９５年９、１０月间在秦山三期核电厂址进行了气象相关实验，即在秦山一、二、三期进行低空风、温与地面风的同步观测，在三期厂址进行平衡球测扩散参数，风洞模拟实验测量建筑群对流场与扩散参数的影响．并探讨如何应用气象相关实验结果由已建厂址的气象数据来估算新建厂址年均扩散因子的方法与公式．     

太原市秋冬季大气污染特征和输送路径及潜在源区分析

采用环境空气质量指数(AQI)统计分析了2014～2018年太原市全年及秋冬季污染特征,并采用HYSPLIT后向轨迹模型计算了2014～2017年秋冬季逐时后向轨迹,结合太原市AQI,通过聚类分析、潜在源贡献因子和浓度权重轨迹方法对影响太原市的污染物输送路径和潜在源区进行了分析.结果表明,太原市污染状况不容乐观,太原市2014～2018年全年优良天数波动较大,尤其近两年从64%下降到不足50%;然而秋冬季优良天数稳步上升,2018年超过50%,空气质量有好转趋势.污染类型可能发生变化,全年及秋冬季PM_(2.5)为首要污染物的污染天数下降显著,PM_(10)为首要污染物的天数上升明显.聚类分析2014～2017年秋冬季太原的后向轨迹,53%的气团来自偏西方向,21%来自西北方向,12%来自西南方向,14%来自偏东方向,其中西南方向轨迹是外来污染物输送进入太原的主要轨迹,对太原空气质量有显著影响.PSCF和CWT分析表明,影响太原空气质量的重要潜在源区主要位于汾渭平原的陕西汉中、西安和山西的吕梁、临汾等地.建立汾渭平原及其周边区域联防联控机制对控制区域污染有着重要意义.     

太原市PM_(2.5)周期性特征及其成因分析

为研究太原市城区PM_(2.5)浓度不同时间尺度的演变特征及其与气象要素之间的关系,基于PM_(2.5)监测浓度、气象观测数据和再分析资料,利用小波功率谱和交叉小波方法分析了2014年1月1日—2016年5月31日太原市PM_(2.5)的周期变化,及其同气象要素的协同关系,同时研究了对应时段的太原市PM_(2.5)与天气形势的相关关系。结果表明,太原市PM_(2.5)浓度变化存在2~8 d和10~16 d的显著周期,与2 m相对湿度、混合层高度、近地面逆温强度和10 m风速具有相似的共振变化,显著时段主要在每年9月份左右至次年3月份。特定的天气形势是太原市冬季PM_(2.5)持续偏高的背景因素之一,特定的天气形势下PM_(2.5)与同期的气象要素存在密切的协同关系。在研究时段内,太原市PM_(2.5)浓度与华北地区海平面气压呈负相关关系,与朝鲜半岛、日本海的海平面气压呈正相关关系,与500 hPa高度场相关性最显著的区域主要分布在中国华北、东北以及朝鲜半岛,主要表现为正相关关系。研究时段内,中国东部上空500 hPa高度场异常偏高,海平面气压偏低,近地面风速减弱等不利于污染物扩散的形势是造成太原市冬季PM_(2.5)浓度持续偏高的背景因素之一。研究结果有利于从不同时间尺度了解太原市PM_(2.5)的变化规律及气象影响因素,对太原市大气污染防治,重污染预报预警工作具有较大的意义。     

基于SPEI指数的黄土高原夏季干旱时空特征分析

黄土高原作为气候变化敏感区和生态脆弱区,干旱对本区的生态环境和经济发展产生了影响深远,分析本区干旱变化规律对保障农业生产安全,维护生态系统的健康具有重要的意义。本文基于1958—2015年夏季降水和气温格点数据,以及热带海洋温度气候指数,运用标准化降水蒸散指数(SPEI)、经验正交函数分解(EOF)、小波分析、交叉小波分析等方法,分析了黄土高原夏季干旱的时空分布类型、周期变化特征,并且讨论了SEPI与热带海温的协同关系。结果表明高原夏季SPEI的EOF第一模态表现为整体一致型变化,方差贡献为32.6%,第二模态主要表现为高原东南一西北反向变化的特征,其方差贡献为16.9%,前两个模态的总方差贡献可达到49.5%。第一模态时间序列(PC1)主要表现为2-4 a周期变化,是黄土高原夏季SPEI的主周期;第二模态时间序列(PC2)存在两个周期,即2-3a和8-10a;根据交叉小波分析,这两个模态受外强迫因子的调制作用上可能存在较大的差别。黄土高原SPEI平均水平在各个时段表现出了很大的差异性,其中1978-1992年和1993-2005年两段时期干旱的分布区域有明显扩大的趋势;2006-2015年极端干旱在甘肃东部表现特别明显,在这段时期黄土高原旱涝分布的差异性较为突出。黄土高原夏季中度、重度、特旱等级的发生的频率主要在内蒙古和宁夏,此外在平原河谷地带,诸如渭河平原和太原盆地的SEPI明显低于周边地区,干旱发生的频率也显著高原周边,形成了高原上的干谷。综上所述,基于SPEI对黄土高原地区干旱进行了多尺度的时空分解,刻画了干旱的基本特征,并初步讨论了干旱的成因,研究结果可为本区干旱预警及生态保护和修复提供科学依据。     

基于大气成分观测网的山西省近地面O3体积分数分布特征

利用山西省6个大气成分观测站2019年3月至2020年2月的反应性气体O₃、NO、NO₂和NO_x连续观测资料以及同期气象资料,采用统计分析和后向轨迹分析等方法,对山西近地面O₃体积分数变化特征及影响因素进行了对比研究.结果表明,6个站的O₃体积分数一般在4~9月较高,10月至翌年3月较低,研究期内山西南部的晋城和临汾2站的O₃日最大8h体积分数滑动平均值φ（MDA8O₃）超标最严重,其次是北部的五台山、朔州和大同3站,中部的太原站O₃污染较轻.对比城市站和高山站发现,两类站点的O₃体积分数季节变化虽都表现为：夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季,但前者主要受前体物NO_x光化学反应的影响,后者的NO_x并不是产生高体积分数O₃的主要来源;两类站点的O₃日变化谱型截然相反,城市站O₃小时平均体积分数的峰谷值分别出现在15：00和06：00,而高山站分别出现在20：00和10：00,分别比城市站滞后了约5 h;此外城市站的O₃日振幅明显大于高山站.就城市站而言,相较日照时数、降水量和总云量,气温对O₃体积分数的影响更为显著;白天的NO₂体积分数直接影响O₃的日振幅大小,尽管太原站O₃的光化学生成潜力也较高,由于被高体积分数的NO滴定消耗,O₃体积分数为城市站中最低;各城市站高体积分数的O₃对应低体积分数的NO_x,低NO_x以NO₂为主,高NO_x的贡献则主要来自NO,在较高NO_x体积分数时,O₃基本上完全被消耗.影响全部站点O₃体积分数升高的地面风主要来自东南、南和西南方向,特定的风速条件将导致站点O₃体积分数增加.站点地理位置不同会引起大气污染物输送作用的差异,而来自华北平原和汾渭平原高浓度O₃的水平输送很可能是造成山西各站点O₃体积分数升高的共同原因.     

山西省近50年日照时数变化趋势分析

根据山西省近50 a(1959-2008年)108个地面气象观测站的年日照时数系列数据,采用参数线性回归检验(LR)和非参数Mann-Kendall检验(MK)两种方法,从观测站、全省和综合治理规划地区3个角度,对山西省日照时数的时空变化基本特点进行了研究.统计分析显示,近50 a山西省各个观测站的年平均日照时数在2 070.80～2 973.67 h之间.MK结果表明,(1)108个观测站,100个站的日照时数分别呈显著减少(79个站)和非显著减少(21个站)趋势;8个站的日照时数分别呈显著增加(2个站)和非显著增加(6个站)趋势.(2)山西省的年平均日照时数在总体上呈显著减少趋势(-67.27h/10a),近50a减少了336.35 h.(3)在17个综合治理规划地区中,16个地区的日照时数呈显著减少趋势,尤以省境中心各综合治理规划地区为突出.对比分析表明,LR所得结果与MK的一致性很高.