深圳市城区和郊区黑碳气溶胶对比研究

为了解深圳地区黑碳气溶胶（BC）的污染特征,使用深圳市西涌（XC）站点（郊区）和竹子林（ZZL）站点（城区）2014年1月1日~2015年6月30日测得的BC浓度及常规气象资料,对比研究了深圳地区两个不同代表性站点的BC变化特征.结果表明：在观测期间,郊区XC和城区ZZL站点BC小时平均浓度分别为（1.12±0.90）,（2.58±2.00）μg/m³,本底浓度分别为（0.27±1.31）,（1.07±0.85）μg/m³,气溶胶吸收系数σ_abs分别为（5.87±4.81）,（13.47±10.50） Mm^-1,城区站点值均高于郊区站点.两站点BC浓度分布均为对数正态分布,且都呈现干季高、湿季低的季节变化特点.日变化分析表明ZZL站点BC浓度呈现明显的双峰结构,XC站点日变化不明显.通过计算两地的气溶胶波长吸收指数AAE值,发现两地AAE值均接近1,说明两地BC污染主要来源于化石燃料的燃烧.进一步分析可知XC站点西北方向32km处是世界第三大集装箱码头,当西北风达到一定程度时（10~20m/s）,码头排放的污染物将严重影响XC站点的BC浓度.后向轨迹聚类分析结果表明,XC站点主要受中远距离输送影响,ZZL站点主要受周边及本地污染源排放影响.     

深圳市局地PM2.5污染事件的时空特征及典型背景环流分析

利用深圳及周边地区22个环保监测站的PM_(2.5)小时数据、深圳市152个高密度(2.5 km×2.5 km)自动气象站及3部边界层风廓线仪的探测数据,分析了深圳市局地PM_(2.5)污染事件的时空变化特征及其背景环流特征.结果表明:深圳市西北角和东北角是局地PM_(2.5)污染最频繁的2个区域,局地污染事件发生次数约占总污染事件次数的40%,每日夜间至次日凌晨是局地污染高发期.各个季节局地PM_(2.5)污染发生的大尺度环流形势不同,春季为变性高压脊配合西南低槽发展型,夏季为热带气旋外围环流影响型,秋季为副高控制下的弱高压脊型,冬季主要为冷锋前、弱高压脊或均压场控制型.局地海-陆、丘陵-平原热力差异造成的局地环流易导致地面弱风和局地辐合的出现,成为诱发局地PM_(2.5)污染的直接原因.     

不同酸性气体及相对湿度对海盐氯损耗过程的影响

使用在广州南村站、深圳竹子林站及西涌站的MARGA仪器实测资料,分析了不同酸性气体及相对湿度对海盐氯损耗过程的影响.在分析深圳竹子林站、西涌站的海盐氯损耗中发现,竹子林站氯损耗平均为48.0％,西涌站海盐氯损耗平均为56.9％,氯损耗的峰值一般出现于下午14时.西涌站、竹子林站和广州南村站酸性气体和碱性气体均以HNO2、SO2、NH3为主,但各站点的比例分布不同,西涌站以HNO2最多(42％),SO2(32％)次之;竹子林站以NH3与SO2为主,百分比分别为36％和34％;广州南村站以SO2为主(58％),NH3次之(20％);而三站HNO3所占比例很小,均为7％.另外,分析了HCl的来源,主要关注了海盐粒子中的NaCl与HNO3反应、NH4Cl的挥发及H2SO4与NaCl的反应这3个来源,发现西涌站与竹子林站HCl和HNO3之间的线性关系较好(R2西涌=0.689,R2竹子林=0.594),说明西涌站与竹子林站的HCl主要来源于NaCl与HNO3反应过程中Cl被HNO3置换而成;而广州南村站二者线性关系较差(R2南村=0.295),说明还存在其他的损耗机制.在研究相对湿度对氯损耗的影响中发现,相对湿度低时氯损耗更容易发生.     

城市形态参数对边界层气象条件影响的模拟

利用耦合城市冠层方案的气象模式WRF,选取高密度城市深圳,通过在模式中设置不同建筑物高度和密度的敏感性试验,研究城市形态参数对边界层气象条件的影响.结果表明：建筑物高度和密度增加会使日间城市冠层对热量的截留作用增强,城市储热分别增加约6W/m²和9W/m²;在城市冠层遮蔽效应和截限作用的共同影响下,建筑物高度增加会使日间地表温度降低约0.3℃,而建筑物密度增大则会引起地表温度增加0.6℃以上,2m温度和地表温度的变化有很好的一致性.城市建筑物高度和密度增加均会引起地表粗糙度增加,造成风速分别降低约0.4m/s和0.6m/s,同时在夜间,由于湍流运动增强,使得夜间边界层高度分别增加约30~40m和20~30m.反之,建筑物高度和密度减小使日间储热减小6~7.5W/m²,10m风速增加约0.3m/s和0.4m/s,夜间边界层高度降低约30~50m和10~30m.     

深圳市空气污染分区预报思路的建立

基于本市2005—2010年各区API日资料和污染日逐时资料、逐日气象要素资料、物理量因子,在对全市污染时空分布特征和各影响因素细致分析的基础上,运用典型天气形势和典型要素判定方法,在此基础上,进行气象要素的偏最小二乘回归提炼主要因子,建立污染天气预报思路,运用2011年重污染目的资料进行检验,结果表明：该种三级判定的方法预测污染小概率事件,吻合较好,为空气污染客观预报和高污染预警系统的建立提供依据。     

基于数值模拟的城市街区详细规划通风评估研究

高密度城市建筑会导致城市街区内部风速降低并加剧空气污染,因此对城市详细规划进行通风评估十分必要.由于数值模拟具有经济简便的优势,因此以USSM模式为工具,对城市街区详细规划通风评估方法进行了研究.利用汉堡大学CEDVAL风洞实验数据集对USSM模式的准确性进行了验证,表明USSM模式可以较准确地描述建筑对近地层风场的影响.通过36组敏感性数值试验,研究了建筑密度、排列方式和楼高高低错落对街区通风条件的影响,在此基础上得到了一系列关于通风条件优化的详细规划策略,包括:①对于建筑密度较高的街区,应该依主导风向预留通风道;②相同容积率条件下,分散的建筑布局比集中连片的建筑布局更有利于获得通风条件;③略有错落的建筑布局对于获取更好的通风条件有较大帮助;④较矮的建筑物应布设在上风向,而较高的建筑应布设在下风向.最后,以深圳后海地区详细规划方案为例进行了实际案例评价分析,证明即使街区内的容积率不变,按照一定原则对方案进行调整,仍可在一定程度上改善街区内的通风条件.上述研究结果表明,以数值模式为工具进行城市街区详细规划的通风评估,是提高城市街区通风能力的一种经济简便易行的方法,适合在我国内地各城市推广.     

深圳地区灰霾分布特征及预警、预报方法探讨

基于深圳市国家气候观象台1953—2010年的灰霾UV统计资料、气象要素值、灰霾出现前期及同期的地面和850hPa的天气形势资料和自动站的能见度统计资料以及深圳市环境监测站的1980—2010年污染物浓度资料,对深圳市灰霾天气的出现规律及影响要素特征进行了概括分析.在此基础上运用逐步回归的方法,筛选出影响灰霾主要因子,建立未来1—3d的能见度预报方程.同时通过对灰霾出现前天气形势的分析和归纳,建立灰霾潜势预报的思路.并进一步对灰霾天气的典型因子进行权重分级.最后集成以上3种预测方法,归纳出灰霾预警方案,形成灰霾预警预报模型.利用实测结果对模型检验,结果表明：该模型具有一定的准确率和可靠性,对灰霾预测具有较好的应用价值,为灰霾防治和预警系统的建立提供科学依据.     

地理特征、人口分布及用电负荷对深圳城市热岛效应的影响分析

利用自动站气温资料计算了深圳市的城市热岛强度,并分析了海陆分布、人口密度、道路占地面积百分比及用电负荷等因素对深圳城市热岛效应的影响.结果表明,海陆分布是决定深圳城市热岛强度空间分布格局的主要因子,深圳东西两侧海洋的气候调节作用使得热岛强度相对较低,而中部地区南临香港陆地,海洋调节作用较弱,使得这部分地区成为深圳城市热岛的中心.人口密度和道路占地面积百分比对深圳城市热岛强度空间分布格局均有影响,它们与城市热岛强度之间的相关性显著（p〈0.01）,但道路占地百分比最密集的地区,城市热岛强度值却并不高,这可能与该区域较大的年平均风速有关.对2011年和2010年的数据进行对比分析,发现电力负荷对深圳城市热岛强度有着非常明显的影响,2011年深圳年平均城市热岛强度的增加,极有可能是由于2011年冬季更冷夏季更热导致用电负荷增加而造成的.     

不同气温层结条件下地面加热对街谷扩散能力的影响

利用CFD数值模拟方法研究了气温层结与地面加热作用对街谷环流和污染物扩散的影响.针对高宽比为0.5和1.0的两种街谷,总共进行了18组敏感性数值试验,结果表明相对于气温层结,地表加热是决定街谷附近污染物扩散能力的更为重要的因素,地表加热作用可显著提高街谷的扩散能力.在地表存在加热的情况下,流场结构、空气交换系数、湍流强度总体上均朝着有利于清除街谷内污染物的方向发展,即使是在稳定层结下,地表加热作用所产生的热力环流也会使得污染物能够被有效地输送和扩散到街谷之外,从而使得近地面的污染物浓度下降.