试论湖北省伏旱的环流特征

通过对湖北省几个典型伏旱年的同期环流特征的分析,揭示了与湖北严重伏旱灾害密切联系的几中大气环流系统,并进行了分型。指出,造成严重伏旱的主要天气系统有西太平洋副热高压,西风带环流和西太平洋台风,并根据伏旱期大气环流的不同型式,将造成湖北伏旱的环流特征主要归结为两类,一是副高势力强盛,西伸强烈,稳定控制长江中下游地区;中高纬度向环流占优势;台风活动较少,另一类是副高压势力较弱,主体位于太平洋面上空,西     

1998年长江大洪水与大气环流和海温异常分析

概述了引起１９９８年长江大洪水的雨情,从天气气候角度分析了１９９８年长江流域降水异常偏多的原因。指出了最直接的原因是副高移动的反常,特别７月１５日以后副高突然南撤南海季风爆发晚,南亚和东亚季风强度偏弱、夏季赤道辐合带偏弱热带地区台风生成少、生成时间晚,     

洞庭湖流域近54 a来冬季降水及其异常环流特征分析

基于洞庭湖流域96个气象站点1961~2015年逐月降水数据和美国NCEP/NCAR再分析数据,对洞庭湖流域近54 a来冬季降水的时空变化特征和典型冬涝、冬旱年的大气环流及水汽输送形势进行分析,并讨论逐年冬季降水与同期欧亚环流指数(EUCI)、可降水量和水汽通量散度的关系。结果表明:近54 a,流域冬季降水存在明显的年际和年代际变化特征,具体表现为20世纪60年代和70年代降水偏少,80年代降水开始增多,其后期至90年代中后期降水偏多明显,进入21世纪以来降水又呈波动减少的趋势。此外,流域冬季平均降水量和冬季降水标准差均呈现由南向北、由东向西递减的空间分布特征。从大气环流和水汽输送形势来看,典型冬涝年和冬旱年的空间分布大致相反,表明流域冬季异常降水是与大尺度环流形势的异常密切关联的。计算发现,逐年冬季可降水量、水汽通量散度和欧亚环流指数与流域冬季降水均具有较好的关系,相关系数分别达到0.43、-0.68、-0.53,通过0.01的信度检验。     

洞庭湖流域旱涝异常的时空分布及其与大气环流和水汽输送的关系

利用洞庭湖流域1960～2017年103个气象站点逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,通过计算Z指数和区域旱涝指数,对流域近57年来季节性旱涝异常的时空变化和典型旱涝年份的同期大气环流、水汽输送形势进行分析,以加强对季节性旱涝异常及可能的直接影响因素的认识.结果表明:洞庭湖流域连续两年出现旱涝异常的可能性不大,春、夏季节发生旱涝异常的一致性较秋、冬季小.在春、秋季节,流域干湿变化表现出年际性并有明显的空间分布,在冬、夏季节表现出年代际转换并存在变湿的趋势.此外,各季节均表现出涝重于旱的统计特征.同期大气环流形势会对流域旱涝异常产生显著影响,当西风带经(纬)向环流偏强时,干旱易出现在冬(夏)、春(秋)季节.当副高脊线偏北时,干旱易出现在夏、秋季节;在冬季时,偏强偏西的副高易使流域出现冬涝.流域Z指数在各季节均与净经向水汽通量呈显著正相关,在春、夏、秋季节与净水汽收支呈显著正相关,而在冬季可能与降水动力条件关系更密切.     

长江中游城市群大气环境容量演变特征分析

为厘清长江中游各城市群大气环境容量的演变特征,为科学制定适应减缓的政策提供技术支撑。本研究基于1961～2016年气象台站定时观测资料,采用国标法计算了中游城市群近56 a大气稳定度、混合层厚度和大气环境容量系数。结果表明:近56 a来,中游城市群大气稳定度基本以中性类居多,稳定类次之,不稳定类最少。武汉城市圈中性类频率有显著的下降趋势,达到-3.4%/10a,不稳定和稳定类则表现显著的上升趋势,分别为1.9和1.5%/10a;环长株潭和环鄱阳湖城市圈的不稳定类频率变化均不明显;但中性类频率上升趋势显著,分别为0.3和1.2%/10a,稳定类频率呈显著下降趋势,分别为0.3和1.1%/10a。武汉城市圈春、夏季混合层厚度要高于秋、冬季;夏、秋、冬三季均呈现下降趋势,分别为0.1、6.0和43.9 m/10a,春季呈上升趋势,达到9.3 m/10a。环长株潭城市圈和环鄱阳湖城市圈四季混合层厚度均为下降趋势。年内大气环境容量系数呈倒"U"型分布,峰值出现在夏季,秋、冬季为低值时段;56 a来各城市圈大气环境容量系数逐渐下降,下降速率分别为1.6×10⁴、0.9×10<...     

近20年四川盆地大暴雨发生的大尺度环流背景

利用1981～2000年四川盆地逐日降雨量资料和ECMWF逐日再分析资料,研究了近20年四川盆地的大暴雨过程.结果表明:四川盆地暴雨按地域可以分为3种类型,即盆西型、盆东型和全盆移动型,近20年里,盆西型暴雨最多,盆东型暴雨最少;四川盆地各种类暴雨发生的大尺度环流背景之间存在明显的差异,不同大尺度环流背景下,东亚主要环流系统之间的配置使得四川盆地的水汽源地和水汽辐合中心明显不同,而水汽辐合中心与暴雨中心相对应,这就决定了各类暴雨的发生地点不同;80年代前后东亚气候系统的年代际变化使东亚主要大尺度环流发生了明显的改变,这种环流的改变使近20年的环流特征更有利于四川盆地西部暴雨的发生.     

无锡市酸雨变化特征及气象条件影响研究

基于无锡市2008~2011年酸雨观测资料,利用功率谱分析、后向轨迹和聚类分析方法,研究了无锡市酸雨的变化特征,分析了气象因素对酸雨的影响,探讨了1 500 m高度的气团移动路径特征。结果表明：2008~2011年,无锡市酸雨pH值呈现逐年递增趋势,而且酸雨逐月pH值、逐月弱酸雨和强酸雨频率分别存在不同的周期性变化;酸雨酸性随降水量增加表现为先增强后减弱,但夏季降水与酸雨pH值的相关性并不显著;春季相对湿度与酸雨pH值呈现显著负相关,夏季气温则与酸雨pH值呈显著正相关;各季节1 500 m高度的轨迹存在一定差异,春冬季无锡市受内陆气团影响为主,夏秋季西太平洋水汽输送作用明显。总体而言,江浙赣和西太平洋是无锡酸雨前体物的主要来源地     

上海地区酸雨类型格局转变研究

采用STARS(Sequentialt-test analysis of regime shifts),以降水中SO24-、NO3-以及SO42-/NO3-为指标,研究了上海地区酸雨类型在1991～2006年的格局转变规律。上海地区降水中SO42-含量在1991～2006年具有两种格局,2004年发生转变;转变前的SO42-含量平均12.670mg/L,转变后SO42-含量大幅度降低,平均6.525mg/L;降水中NO3-含量存在3种格局,两次转变;1996年转变前的NO3-浓度相对较低,平均1.842mg/L;此次转变后升高,平均2.622mg/L;2005年再次发生转变,使得NO3-含量下降,平均1.998mg/L;与NO3-含量的格局类似,SO24-/NO3-也存在着3种格局,两次转变;1995年转变前,SO42-/NO3-平均7.316;此次格局转变后,SO42-/NO3-降为5.666;2000年的格局转变中SO24-/NO3-降为3.635。表明NO3-对酸雨的贡献逐渐增加,SO42-对酸雨的贡献逐渐减弱,酸雨类型逐渐由硫酸型酸雨过渡成硫酸和硝酸混合型酸雨,并逐渐接近硝酸型酸雨。上海地区酸雨类型格...     

酸雨胁迫对缙云山马尾松幼苗光合生理特性的影响

缙云山位于我国的西南酸雨区,近年来酸雨的酸性和频率越来越高,同时也存在硫酸型酸雨向硫酸-硝酸混合型及硝酸型酸雨转变的趋势。研究酸雨类型的转变对缙云山植被光合生理特性的影响,为酸雨受灾区的植被建设和抗酸树种的培育提供基础数据。以缙云山两年生马尾松幼苗为研究对象,通过4个月的盆栽实验的方法对幼苗进行了3种酸雨类型(硫酸型、硝酸型和混合型)和3个酸雨浓度(pH2.5、pH3.5、pH4.5)的处理,并辅以pH值为5.7的蒸馏水作为对照组,对植物的净光合速率、胞间CO₂浓度、气孔导度、蒸腾速率、抗氧化酶活性、叶绿素含量和丙二醛含量进行测定。结果表明:(1)3种酸雨对马尾松的光合生理特性都产生了影响,酸雨浓度越高对光合速率的抑制作用越明显;pH3.5是影响马尾松各指标发生急剧变化的酸度值,pH值为3.5的SAR和NAR酸雨对马尾松的株高增长产生严重抑制,抑制率高达53.49%和54.99%。(2)不同类型酸雨胁迫会抑制马尾松叶片叶绿素的形成主要表现为SAR> NAR> MAR,叶绿素含量随酸雨浓度升高而下降;酸雨能够促进丙二醛含量的增加,pH值越低丙二醛含量越高...     

中国酸雨控制政策初步评估研究

采用环境政策评估的一般模式,通过构建包括评估目标、评估标准等在内的评估框架,对我国现有酸雨控制政策进行了初步的评估。结果表明,中国酸雨控制政策体系已经初步建立,不仅促进了燃煤火电厂脱硫工程的建设,为SO2排放控制奠定了工程基础,还使单位燃煤量SO2排放量得到降低。但并没有实现排放总量的绝对降低,酸沉降范围仍有扩大趋势,发生重酸雨城市的数量也在增加。主要原因是:现有的地方政府负责的管理体制设计缺乏酸雨外部性的考虑,管理成本大;燃煤火电厂脱硫装置的运行和SO2排放量的削减缺乏有效的政策手段来保证,减排成本较高。现行的政策手段中,事前控制手段由于不具有过程控制的功能,未能有效遏制SO2的排放;总量控制和排放标准的政策对象没有明确界定,无法实现边际减排;排污收费在地方政府与企业利益高度一致的背景下,刺激减排的效果一般;脱硫电价补贴作为刺激减排的经济制度,并未直接对脱硫量进行补贴,而是对上网脱硫电量实行补贴,补贴对象针对性不强。建议实施以排污许可证制度为核心的排放控制政策体系,并将排放控制政策向过程和源头延伸;同时改革排污收费制度,使其成为规费辅助排污许可证制度的实施;建议由国家环保部直接负责酸雨控制,包括燃煤火电厂的环评审批、排污许可证的发放和实施。     

湖北省酸雨的时空分布规律及成因分析

根据多年来对湖北省酸雨的监测结果，报道了湖北省酸雨的时空分布规律。湖北省的酸雨主要分布在长江沿岸及以南和四川盆地以东的鄂西地区，降水的H^ 浓度由东向西、由北向南逐渐增大，酸雨的高峰期出现在夏秋两季。对降水中各离子成分的测定结果表明：致酸物质以SO2为主，各地的制酸机制和酸性物质来源与当地污染源排放情况和气象条件有关。由于接地逆温、大气稳定度和大气混合层高度在湖北东西部地区的明显差异，东部地区降水的酸性物质来源有大气输送和局地污染源排放两种，西部地区降水中酸性物质的来源以局地污染源排放为主。对1996—2000年的酸雨量比率和酸雨检出率进行Daniel趋势检验表明：湖北省的酸雨范围在逐渐扩大，污染程度有加重的趋势。     

2008年初湖北省雨雪过程酸雨特征及成因

利用湖北省32个气象酸雨监测站在2008年初雨雪过程中的306次有效降水样品检测资料及相关气象环境资料,分析了此次雨雪过程的酸雨特征及成因,以期对降雪酸沉降的深入研究有所帮助.分析结果表明,全省平均pH值为3.97,酸雨发生频率为89.2%,强酸雨发生频率达到64.4%,均高于历史同期平均水平.32个气象酸雨监测站的降水平均pH值除孝感外均呈酸雨,其中20站酸雨发生频率达到100%.此次雨雪过程酸雨强度大且频发是由多方面原因综合影响所致,首先,强盛的西南气流有利于长江以南重酸雨区污染物的迁移,其次,低温导致燃煤用量增加,引起酸性物质排放的增多,而较强的逆温层又使污染物扩散条件变差,此外,雪花较雨滴更慢的降落速度和更大的比表面积使其能够更充分的捕集和吸收大气中的酸性物质.     

辽中地区酸雨特征及主控因子研究

近年来,以辽中工业群为代表的北方地区酸雨污染问题备受关注,对区域经济社会发展正在形成越来越明显的影响。为了深入了解辽中工业群地区酸雨污染特征,本研究利用XHARS30C酸雨自动采样仪系统采集了辽中地区2007年2月-2008年1月为期1年的降水样品,通过对降水样品pH值、主要阴阳离子组成的测定,分析了辽中地区酸雨的特征以及影响降水酸度的主要因素。结果表明,观测期间辽中地区降水pH值平均为5.15,酸雨频率为69.4%;雨水的主要离子组成为SO42-、NO3-和NH4+、Ca2+、Mg2+;在降雨过程中5种离子中的SO42-、NO3-、NH4+、Mg2+随降雨增加浓度呈U型变化,而Ca2+无明显规律;SO42-为主导性酸性离子,但NO3-对雨水酸度的影响不可忽视;辽中降水中起主要中和作用的是扬尘中的Mg化合物和与人类活动密切相关的NH3,扬尘中含Ca化合物中和作用相对较小。     

湖北省近年11次典型霾过程的气象要素和大气环流特征分析

利用湖北省85个气象台站2004~2013年逐日能见度资料,结合站点比例和持续天数,确定冬季典型霾过程。利用地面气象要素资料和美国国家环境预测中心及国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料数据,采用合成、相关和t检验方法,分析了霾过程发生时的气象要素和对流层中低层大气环流特征。结果表明,地面气象要素中相对湿度和最高气温与霾现象关联最佳;东亚大陆海平面气压降低、季节性北风的减弱和中国东部500hPa的高压异常等因子为霾过程的维持提供了气象条件。线性回归结果表明,地面气象要素和大气环流对霾天气都具有重要的影响。典型霾过程超过3/4的方差可以由这两种气象条件解释。     

非平稳性条件下淮河流域极端气温时空演变特征及遥相关、环流特征分析

在全球升温的背景下,为掌握淮河流域极端气温的时空变化特征及其变化规律,以提高淮河流域对极端气温灾害的应对能力。以淮河流域1961～2016年149个气象站点、太平洋气候因子和NCEP/NCAR再分析数据为基础,利用优化的非平稳性(Transformed-Stationary)极值分析方法、空间Ward-like层次聚类分析方法、M-K趋势分析和经验正交函数分析方法(Empirical orthogonal function)对淮河流域极端气温进行分析。结果发现:(1)年最高气温在1960和2000s为增加趋势,2000s后增加趋势不显著;从1970～1980s,年最高气温呈减小趋势;年最低气温在1960s呈下降趋势,1970s以后年最低气温呈增加趋势;(2)年最高气温重现期对应的温度多数站点表现出非平稳态并显著上升,增幅达1.5℃。年最低气温均呈现上升趋势,在1978年前后出现上升的拐点,在2000年前后暖化现象有所减缓。年最高气温距离海洋越近,上升趋势越显著;年最低气温则相反。(3)不同重现期年最高气温显著增加趋势,主要分布在淮河的东北部和东南部地区,中西部地区呈显著减小趋势,年最低气温的空间分布恰好与其相反。(4)北太平洋海温异常显著的影响着淮河流域的7、8月极端气温的变化,淮河流域的极端气温的非平稳变化有着与西太平洋和北太平洋显著正相关关系,与东太平洋呈显著负相关关系。淮河流域12～1月气温异常与渤海海温异常同步、与厄尔尼诺或拉尼娜同步变化;7～8月温度异常与12～1月的温度异常结果相反。环流特征分析表明,淮河流域冬季暖化现象受到东北地区暖化的影响;7～8月温度的变化主要由青藏高原低压和蒙古低压在逐年减弱而改变环流特征造成,东南区域极端高温增加,西部区域降水增多、极端高温的降低。     

湖南长沙地区大气降水中稳定同位素特征变化

根据2010年1月~2011年2月长沙地区日降水中δD、δ18O资料,分析了该地区天气尺度下降水中δD、δ18O变化特征。结果表明:在天气尺度下长沙地区大气降水中δ18O与降水量、水汽压、温度及相对湿度之间存在显著的负相关关系,表明该地区降水中δ18O的变化具有显著的降水量效应、湿度效应及反温度效应。长沙地区的大气降水线为:δD=8.38δ18O+173〖WTBZ〗,该方程与GNIP（Globe Network of Isotopes in Precipitation）提供的长沙在月尺度下所得到的大气水线方程的斜率和截距相近,但斜率和截距都比GMWL(Globe Meteoric Water Line)偏大,说明该地区具有湿润多雨的气候特点。研究结果对揭示东亚季风区稳定同位素变化特征以及古气候的解释具有重要意义     

长沙大气水线及与局地气象要素的关系

基于2010年1月1日至2012年12月31日长沙降水事件同位素资料,计算了长沙不同季节的大气水线,同时结合广州降水事件同位素资料,分析了影响大气水线的局地因素。研究发现：（1）长沙全年大气水线为δD=857×δ18O+1855,它与我国东部季风区尤其是南方多地的大气水线非常接近。夏季大气水线很可能受西南季风和东南季风输送不同水汽的影响而斜率小于8;（2）与以前的研究结果不同,长沙、广州两地降水量与大气水线的关系均表明降水量与大气水线并不存在必然联系。气温、湿度对大气水线的影响也并非依照它们对分馏效应比的作用结果,这表明影响大气水线的因素是复杂的;（3）降雨、降雪的大气水线存在差异不能简单归因于降雨过程中同位素云下二次蒸发引起的同位素分馏比降雪明显,还需考虑液-汽、固-汽相变过程中,分别对应的凝结、凝华产生的分馏效应比差异     

淮河流域近50年降水异常及其大尺度环流特征

根据国家气象中心整编的全国714站月平均降水量资料,运用REOF分析、Morlet小波分析、差值分析等方法,通过对淮河流域代表站点的选取,分析了1960～2009年淮河流域降水的趋势变化特征、周期特征,以及多雨、少雨年的大气环流异常特征。结果表明：（1）淮河流域年降水总量呈缓慢增长趋势,20世纪80年代初期由负距平转为正距平。冬季和夏季降水量呈显著增长趋势,春季和秋季降水量呈显著减少趋势,80年代前期为降水变化的转折期;(2)淮河流域夏季降水存在准3 a的显著振荡周期和准10 a的次显著振荡周期,同时在60～90年代还存在准6 a振荡周期;（3）淮河流域多雨年,500 hPa经向风偏强且范围广,850 hPa上从孟加拉湾经南海向华东地区的水汽输送明显偏强,在江苏、安徽地区有水汽的正涡度辐合区;少雨年,经向风偏弱,华东地区方向的水汽输送明显减弱;（4）多雨年与少雨年的500 hPa风场差值场、高度场差值场分析表明,多雨年贝加尔湖西部和鄂霍次克海地区阻塞高压活动频繁,东北冷涡异常活跃,副高偏强,3者共同作用使得降水偏多。500 hPa温度场差值场分析表明,多雨年中国东部、华北和东北地区冷空气偏强,同时南方大部分地区暖空气也偏强,冷暖空气共同作用使降水偏多     

廊坊空气重污染的大气环流形势和气象条件

利用2013-2014年廊坊环境监测站空气污染资料、廊坊气象观测站气象资料以及NECP/NCAR再分析资料和倾斜旋转T模态主成分分析法,分析了廊坊空气重污染的大气环流形势和气象条件。结果表明:空气重污染主要有5种大气环流配置形式,其中廊坊850h Pa高空为高压脊前,地面分别处于弱高压场或低气压场中是最主要的2类,当地面为低气压场控制时,容易造成严重污染;空气重污染的有利气象条件是:地面风力≤2级,风向静稳以及偏西、西西南及偏东风;空气相对湿度在50-95%之间;日降水量≤1.8mm;气温、气压接近各自平均值。     

三峡消落带沉积物-大气界面汞交换通量及其影响因素

应用动力通量箱(Dynamic Flux Chamber,DFC)与高时间分辨率的RA-915+自动汞分析仪联用技术,在消落带沉积物出露期,野外现场监测沉积物-大气界面汞交换通量,同时对其影响因素进行了分析。结果表明:三峡库区消落带沉积物-大气界面汞交换通量范围为-6.80±12.35~28.17±36.17 ng/(m2·h)晴天库区消落带沉积物-大气界面汞交换通量表现出相同的变化趋势,即从早晨开始沉积物-大气界面汞的交换通量逐渐增加,到正午左右达到峰值,之后交换通量逐渐减小,但阴天这一趋势不明显。暖季白天沉积物-大气界面汞交换通量都以释放为主,冷季白天则以沉降为主。暖季晴天,沉积物-大气汞交换通量与气温、沉积物温度、光照强度呈显著正相关关系,与相对湿度呈显著负相关关系。无论晴天还是阴天,大气汞浓度都与沉积物-大气汞交换通量呈负相关关系。白天,光照强度和大气汞浓度是影响消落带沉积物/大气界面汞交换通量的主要因素,而在夜间,沉积物温度和大气汞浓度是其主要影响因素。