1960~2013年华南地区霾污染的时空变化及其与关键气候因子的关系

利用线性回归、聚类分析及相关分析等统计方法对华南地区57个地面气象站的观测资料进行分析,探究近54年华南地区霾日数的时空变化特征及其气候成因.结果表明,年平均霾日数大值区主要分布在广东珠江三角洲(珠三角)地区和广西中东部.54年来霾日数呈现显著的上升趋势,而2008年后有所下降.霾日数的季节变化表现为冬季最多,其次是秋季和春季,夏季最少.2008年以后春、夏、秋3季霾日数有所下降,而冬季仍维持在较高水平.不同等级霾日数在近54年来均有不同程度的上升,霾污染不仅在日数上有明显的增加趋势,而且污染强度在加强.不同地区霾日数的快速增长时期不一样,污染严重和正常污染地区发生在20世纪90年代,而相对清洁地区发生在2000年以后.另外近10年污染严重和正常污染地区霾日数有所下降,但相对清洁地区仍维持快速的增长趋势.近54年华南地区年降水日数、年平均风速、大风日数和年小风日数等气候因子变化结果致使气溶胶粒子的湿沉降减弱,污染物扩散能力下降,霾天气生成概率增加.     

近10年海南岛大气NO2的时空变化及污染物来源解析

利用OMI卫星反演的NO2柱浓度数据,分析了近10年海南岛对流层NO2柱浓度(Tro NO2)和总NO2柱浓度(Tot NO2)的时空变化,同时结合地面风向、SO2排放资料,以及HYSPLIT模式等探究其大气污染物来源.结果表明,海南岛地区大气NO2呈北半部高于南半部、中部山区低于四周沿海的分布特征,其季节变化表现为冬季高、夏季低的特点,其中夏季浓度偏低和雨水的冲刷作用有关,而冬季浓度偏高与珠江三角洲地区的外源输送作用有密切联系.近10年海南岛大气NO2冬夏季有相反的变化趋势,冬季逐年下降,夏季则有弱的上升趋势.其原因可能是夏季大气污染物以本地排放为主,冬季外源输送起主要贡献作用.海口市Tro NO2与珠江三角洲地区的有利风向日数相关系数为0.84,通过了99%的信度检验.后向轨迹分析表明,2013年12月影响海口市的3条气流移动路径,均不同程度的经过珠江三角洲地区,进一步表明海南岛冬季大气污染物主要以珠江三角洲地区的外源输送为主.     

春季北支脊变化特征及其对中国气候的影响

论文利用NCEP/NCAR再分析资料和中国160个站月降水量和气温资料,通过小波、相关分析等方法,讨论了春季北支脊的变化特征及其对中国同期降水和气温的影响。结果表明：春季北支脊缓慢增强,存在2~3 a和准6 a的周期;纬向位置略向东移,具有准3 a和12 a的周期。春季北支脊偏强（弱）,黄河流域到江南地区的降水量偏少（多）,东北、西南和华南地区的降水量偏多（少）;春季北支脊纬向位置偏东（西）,中国北方大部分地区的降水量偏多（少）,西南和江南大部分地区的降水量偏少（多）;中国大部分地区的升（降）温显著。当春季北支脊纬向位置显著偏东（西）时,且强度偏强（弱）,淮河流域降水偏少（多）,东北、西南和华南地区的降水偏多（少）,中国大部分地区气温明显偏高（低）。通过对相应的环流和物理量场的分析,能较合理地解释中国春季气候异常的原因,对中国短期气候预测有一定帮助。     

基于卫星遥感的海南地区对流层NO2长期变化及成因分析

利用OMI卫星反演的较高分辨率(0.125°×0.125°)对流层NO_2(Tro NO_2)柱浓度数据,分析了近12年海南岛TroNO_2柱浓度的时空变化,同时,结合MODIS卫星反演的气溶胶光学厚度(AOD)资料、海口市空气质量指数(AQI)、GDP、SO_2排放总量,以及民用汽车保有量等探究其长期变化与成因.结果表明:海南地区TroNO_2柱浓度空间分布表现为北半部高于南半部、四周沿海高于中部山区的特征,其中,北部地区最大值可达20×1014molec·cm~(-2)以上.近12年来海南地区TroNO_2柱浓度表现为上升的变化趋势.季节变化表现为冬季高于夏季,夏季浓度偏低和雨水的冲刷作用有关,而冬季偏高与旅游过冬人口增多和外源输送作用有密切联系.四季TroNO_2柱浓度均有不同程度的上升,而且季节差异在2010年以后有增大的趋势.海南地区TroNO_2柱浓度分布与岛上经济水平和人口分布关系密切,海南地区民用机动车拥有量近10年呈现快速的增加趋势,机动车尾气NO_2排放也不容忽视.     

2014—2016年海口市空气质量概况及预报效果检验

本文主要基于CUACE模式在海口市的预报产品,结合2014年3月—2017年2月海口市AQI、PM_2.5、PM₁₀和O₃的实况资料进行预报效果检验.结果表明,①近3年海口市空气质量等级主要以优和良为主,但仍有少部分天数以PM₁₀、PM_2.5和O₃为首要污染物,分别占所有首要污染物天数的27.6%、29.5%和42.9%,其中O₃上升幅度较快.②CUACE模式能较好的模拟出AQI和3类污染物浓度的变化特征,其中PM_2.5的预报值与实测值最为接近,而PM₁₀和O₃普遍偏低.③日平均浓度的预报效果检验表明,PM_2.5的标准误差（RMSE）最小,AQI和PM₁₀次之,O₃最大.3个时次预报平均偏差（MB）和归一化偏差（MNB）均为负值,表明CUACE模式预报的污染要素浓度均偏低于实测值.④海口市空气质量为优等级时,TS评分最高;无首要污染物时,首要污染物预报的TS评分最高,但首要污染物为PM_2.5、PM₁₀或O₃时,TS评分均偏低.     

1960~2013年我国霾污染的时空变化

利用近54年（1960～2013年）我国霾日以及一些相关气象要素的观测资料,采用气候倾向估计、聚类分析、累积距平和突变检验等多种方法,分析了我国霾日数变化特征.结果表明：我国的霾污染主要发生在中东部和南部,尤以北京、山西中部和南部、河南局部地区、长江三角洲和珠江三角洲等地最为严重,我国西部和东北部地区相对较少.霾日发生的频率总体呈增加的趋势,而且与能源消耗总量有很好的正相关关系.我国霾日数的增加除了依赖于污染源排放加剧外,不利的气候条件加剧了霾天气的发生.近54年降水日数、平均风速、日照时数和相对湿度与霾日数的相关系数分别为-0.653、-0.635、-0.462和-0.699,远远超出了99.9%的信度检验标准.聚类分析表明,上升极显著、上升显著和上升明显的站点年平均霾日数近年来均有加速上升的趋势,其累积距平的变化趋势为下降-平缓-上升型.轻微上升站点上升时期为20世纪60年代至70年代末与2000年之后,累积距平为多波动型.轻微下降与下降明显的站点快速上升时期为60年代至70年代末,随后均有不同程度的下降,累积距平呈上升-平缓-下降型,且在1992～1993年间霾日数发生了由多到少的突变.     

渭河上游两次致洪暴雨过程的对比分析

对渭河支流上游两次致洪暴雨过程进行了对比分析,结果表明:在泾河上游,两次大暴雨的落区相差在100km以内;两次暴雨过程均给当地和渭河下游造成了严重的洪涝灾害;洪水过程的洪峰特点分别属于缓型洪水和陡型洪水;500hPa天气分型虽然一次为西南气流型,一次为西风槽型,但700hPa的直接影响系统基本相同.物理量诊断对比分析表明:在暴雨出现前12h,低层辐合、高层辐散的垂直结构已基本形成,到暴雨出现临近辐合辐散迅速加强,为暴雨形成和维持提供了非常有利的动力条件.     

热带气旋“莫拉克”在台湾岛登陆前后结构与路径演变机理分析

采用全球预报场分析资料、卫星云图资料及实况观测台风强度、路径资料对2009年热带气旋"莫拉克"在台湾岛登陆前后其结构、路径的演变特征进行了动力学分析,以揭示其演变机理。分析结果表明:(1)热带气旋低层、切向风中心外侧的惯性稳定度低值区,有可能产生径向上加速内流的径向风,其对热带气旋结构的分布产生影响;(2)β效应项产生的高低层通风气流、以及高低层涡旋中心相对位置对热带气旋路径的预报具有重要意义;(3)登陆前后热带气旋尺度在经向上拉伸,在纬向上收缩,这种结构演变对移动速度产生影响;(4)低层辐合中心、正的涡度平流中心量级相当,是影响热带气旋强度与结构演变的重要因素;(5)通过EOF方法分解的500 h Pa位势高度距平场其第1,2模态很好地揭示了热带气旋环境场的演变。     

海南岛北部地区酸雨的天气影响因素及污染源分析

根据2005年7月—2006年12月海口市发生的19个酸雨个例,对海南岛北部地区酸雨发生的天气背景、致酸物的源地及输送方式进行了天气学分析. 结果表明:海南岛北部地区酸雨的发生无明显季节性;影响海南岛北部地区酸雨形成的天气系统主要有6种,其中冷空气偏东型及热带气旋型2类天气系统产生的酸雨次数最多;致酸物多属远距离输送所致,主要来源于华南地区,部分来源于越南,海南岛本地污染物导致酸雨的个例很少. 海南岛北部地区酸雨的形成不仅与气象条件有关,而且与海南岛的地形地貌有关.      

海口市臭氧浓度统计预报模型的构建与效果评估

主要利用2015~2020年海口市臭氧（O₃）浓度资料和ERA5再分析资料,基于污染物浓度控制方程挑选出海口市O₃-8h浓度（日最大8 h滑动平均）的15个关键预报因子,构建了多元线性回归模型（MLR）、支持向量机模型（SVM）和BP神经网络模型（BPNN）,并对2021年海口市O₃-8h浓度进行预测和效果检验.结果表明,O₃-8h浓度与关键预报因子的相关系数绝对值主要分布在0.2~0.507之间,其中1 000 hPa的相对湿度（RH₁₀₀₀）和风向（WD₁₀₀₀）,875 hPa的经向风（v₈₇₅）的相关系数绝对值超过了0.4,具有较好的指示作用.3个预报模型基本能预报出海口市O₃-8h浓度冬半年偏高,夏半年偏低的变化趋势,其中BPNN模型的标准误差（RMSE）数值最小（22.29 μg·m^-3）.实测值与3个统计模型预报值的相关系数从大到小排列为：0.733（BPNN）>0.724（SVM）>0.591（MLR）,均通过了99.9%的信度检验.O₃-8h浓度等级预报的结果检验表明,3个预报模型的TS评分均随着O₃-8h浓度等级的上升而下降,而漏报率（PO）和空报率（NH）随着O₃-8h浓度等级的上升而上升.SVM和BPNN模型在3个等级预报中TS评分均略高于MLR模型,特别是在轻度污染等级,TS评分还维持在70%以上,具有较好的预报性能.