水汽和风速对雾霾中PM2.5/PM10变化的影响

依据北京2013年PM2.5/PM10、GPS水汽和无线电探空风速资料,发现水汽变化与PM2.5/PM10变化呈正相关,风速变化与PM2.5/PM10变化呈负相关。在风速较小情况下,水汽变化与PM2.5/PM10变化呈显著正相关,水汽上升对应了GPS水汽变化与PM2.5/PM10质量浓度的上升,水汽下降则对应了PM2.5/PM10质量浓度的下降。分析了水汽与PM2.5/PM10变化显著正相关的原因。     

基于PM10与气态污染物的北京市PM2.5浓度模型研究

针对2013年北京市10个空气质量观测站点资料,对影响PM2.5浓度的因素进行相关性分析,发现PM2.5浓度与PM10、SO2、NO2和CO存在显著正相关特性。通过PM10与气态污染物构建单站点PM2.5浓度模型和北京市统一化PM2.5浓度模型。通过PM2.5浓度观测值与模型估算结果比较,单站点PM2.5浓度模型与北京市统一化PM2.5浓度模型估算结果一致,且两者均与PM2.5浓度观测值吻合。     

综合GIS的贵阳冬季PM_(2.5)污染时空特征及驱动因素分析

PM2.5是大气污染的主要物质。通过对贵阳市的太慈桥、市环保站、冶金厅、鸿边门、马鞍山、小河区、金阳新区、乌当区、桐木岭9个监测点进行监测,获取2013年12月9日至2014年1月21日的PM2.5日均浓度数据,以及2014年1月7日0时到2014年1月20日23时共336 h的时均浓度数据,通过指标统计和计算,参考世界卫生组织的空气质量准则,结合地理信息系统技术,对贵阳市冬季PM2.5浓度变化的时空特征,进行定量和定性分析,分析污染物浓度变化及其各相关驱动因素之间的关系。结果表明,冬季贵阳PM2.5日均浓度的平均值为85.8μg/m3,日均浓度的最大值和最小值分别是主城区太慈桥96.1μg/m3和远郊区桐木岭67.8μg/m3,全距达28.3μg/m3。日均浓度和时均浓度的抽样平均误差分别为4.11μg/m3和1.8μg/m3。时均浓度变化趋势包括了单峰型、双峰型、递减型、递增型和U型等类型,它们表现出的类似趋势是:在清晨6:00降低到最低值,并在21:00左右升高到最大值。贵阳PM2.5浓度变化受气象条件、土地利用、工业污染、扬尘、汽车尾气和燃煤为主的能源结构的影响,它们表现出复杂的相关性。     

基于Moran' I指数的全国空气质量时空格局分析

本文选取全国31个具有代表性的各省省会城市及直辖市数据,以点代面在大尺度进行空气质量研究。首先对2013—2015年空气污染物进行数据预处理,利用多元线性回归算法建立分析模型筛选出主要空气污染物,观察其时空特征分布。基于莫兰指数分析方法得出污染物的空间相关性与聚集度状况,最后讨论了空气质量影响因子与影响程度。研究表明:(1)长时间序列上东南沿海部分地区及西部地区空气质量一直保持优级,空气质量呈现逐步优化趋势。(2)污染物PM2.5高/高集聚主要存在于河北河南省与山东省三个省份交界处,污染物PM10的高集聚地区主要是华北地区。低/低集聚的现象主要分布在广东省以及部分东南沿海区域。(3)自然因素和社会因素都对于空气污染物的产生有着一定影响,降水与年末人口数对空气质量的影响最为显著。本文研究结果希望为摸清空气质量格局、缓解空气污染程度提供参考。     

厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化周期的影响

厄尔尼诺事件导致极端天气频发,中国沿海城市较多,分布有不同的气候类型。该文开展厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化以及变化是否存在空间差异的分析。基于CMONOC中国沿海地区的GNSS水汽时间序列,综合厄尔尼诺事件(I_EP、I_CP)指数,利用快速傅里叶变换和小波变换方法,从频域和时域开展GNSS水汽时序变化分析,分析东部型与中部型厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化的影响。研究发现：GNSS水汽异常值的出现与相应时段的厄尔尼诺事件存在对应。东部型厄尔尼诺(I_EP)与大部分GNSS站点水汽的相关性为正相关;中部型指数(I_CP)与GNSS站点水汽的相关性为负相关。厄尔尼诺事件对水汽变化周期的影响,日周期变化较小,在5 d和10 d周期,东部型厄尔尼诺与中部型厄尔尼诺事件影响下的水汽周期小于正常时段的水汽周期。     

我国六大中心城市PM_(2.5)污染特征及诱因对比分析

对2013年11月至2014年2月中旬时段内,处于不同发展程度的上海、济南、福州、西安、武汉和长沙等六大中心城市PM2.5指标值进行统计;分析了各个城市PM2.5污染特征,并对比研究了导致该类污染的内外原因。结果表明:内在因素方面,城市PM2.5污染程度与其发展速度呈倒U型关系;特别是产业结构对城市PM2.5污染的影响尤为显著;外在因素方面,充沛的降水量对区域该类污染的改善作用明显,地形因素是导致地区PM2.5严重超标的重要原因,来自区域污染源的影响解释了相邻城市该指标变化规律相似的现象。     

如何读懂空气质量指数

正现在,许多地方的环保部门每天播报空气质量指数,空气质量指数的英文简称是AQ(IAir Quality Index)。那么,什么是空气质量指数呢?AQI,是定量描述空气质量状况的无量纲指数。AQI计算与评价的过程大致可分为三个步骤:第一步是对照各项污染物的分级浓度限值,以细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)等各项污染物的实测浓度值分别计算得出空气质量分指数(简称IAQI);第二步是从各项污染物的IAQI中选择最大值确定为AQI,     

美国治理空气污染的经验

近几年,初起京、津、冀地区、不断扩展的雾霾天气让PM2.5这个专业术语成为国内公众热词,人们对空气污染的重视程度前所未有。其实,美国一些城市也曾经历过严重的空气污染,但如今却空气质量良好,其治理经验值得借鉴。     

基于快速傅立叶变换的短时水汽变化周期研究

水汽对于强降水过程形成、PM微颗粒生成及雾霾形成至关重要,水汽的短时周期变化可为暴雨预警、雾霾形成机理分析提供参考。该文采用快速傅立叶变换方法开展短时水汽变化周期研究。开展无线电探空水汽的快速傅立叶变换,分析无线电探空水汽周期;利用快速傅立叶变换方法开展GNSS水汽短时变化周期分析,并开展与温度、相对湿度、气压的变化周期比较分析。研究发现:水汽存在日周期、半日周期以及3 h(接近3 h)的周期变化。相对于温度、相对湿度和气压来说,水汽除了存在相同的日周期、半日周期外,还存在更短时间的周期变化,说明水汽对于太阳辐射更为敏感。     

环境规制、空间溢出与城市大气污染——以关中地区为例

基于2001-2016年关中地区城市面板数据,构建空间杜宾模型,识别城市大气污染治理成效。研究表明,关中地区PM2.5存在显著的正向空间溢出效应,周边城市PM2.5浓度升高将加剧中心城市的大气污染状况;关中地区环境规制对本地大气污染的减排效应以及地区间“逐顶竞争”的空间联动效应不足以抵消城市人口、能源结构以及城市交通等社会经济因素对城市PM2.5排放的促进效应,并且工业发展、城市交通使得关中地区城市之间存在跨界污染“转移效应”,不利于区域整体大气质量改善。落实区域大气污染协同治理机制、做好区域内城市经济、产业以及交通的协同发展规划,提升“逐顶竞争”空间联动效应、规避跨地区污染“转移效应”才能进一步提升大气污染联防联控的成效。     

治理雾霾任重道远

正又到秋冬季,当很多人还在为去年和今年初的几次严重污染天气心有余悸时,雾霾又一次袭城而来,再度给人们的生活环境拉响了警报。今年10月19日北京马拉松开跑当天,PM2.5指数高达331,空气已达到严重污染程度。实际上,这几年来,我国政府高度重视以大气为重点的污染治理,在削减机动车污染、扬尘污染、燃煤污染等各方面连出重拳,采取了综合措施,做了大量工作。比如,关停搬迁重污染企业,大规模实施造林绿化工程,不断进行清洁能源改造,加紧淘汰老旧机动车,全面展开PM2.5监测,实时发布空气质量数据,等等。     

一次特强沙尘暴的微气象要素及PM10观测分析

利用相关监测资料,对2006年3月9日特强沙尘暴过程近地层微气象要素变化特征及其与沙尘暴强度之间的关系进行了分析;同时分析了特强沙尘暴过程中PM10的变化特征.结果表明,地面蒙古气旋是形成这次特强沙尘暴的主要原因,沙尘暴过程中近地层微气象要素的变化特征与气旋的位置和强度有关;温、压、湿和风速变化均与沙尘暴的强度密切相关;PM10与沙尘暴的强度之间有很好的对应关系,特强沙尘暴时段PM10最大值超过140mg/m3.     

哈尔滨市高空气候变暖变化分析

依据哈尔滨市1970-2005年的探空资料,采用线性模拟、相关和回归等分析方法,对哈尔滨市35年来地面及高空气候的变化进行分析和预测。研究结果认为:①哈尔滨市对流层中下层、平流层下层气候变化明显,对流层中下层气候变暖变湿,且对流层下层经向风速变小,年平均风速也变小,其中值得关注的是温度升高可延伸到400hPa,比湿增加也从地面延伸到400hPa;②建立了二氧化碳与水汽之间的关系方程,二氧化碳增加,水汽含量也随之增加,二氧化碳每增加一个单位,水汽就增加0.011g/kg;③各层次温度与比湿存在线性关系,水汽对各层次温度所起到的增加作用,随高度的增加增温效果越明显。     

北京极端天气事件及其与区域气候变化的联系

应用逐日观测资料分析了北京极端天气事件的变化及其与区域气候变暖的可能联系，得到了如下结论：（1）近30多年来高温和闷热事件在增加，低温、大风、雷暴和大雾事件在减少，暴雨和沙尘暴的出现频率无明显的变化。（2）高温、闷热、低温、大风、雷暴和大雾存在着较强的年际变化，但不具有明显的周期性特征，暴雨和沙尘暴事件分别存在10年和8～10年的主周期变化。（3）年平均气温和高温、闷热、低温、大风等极端事件之间存在着较强的相关性，这些极端天气事件的变化与区域气候变暖关系密切。     

2021/2022年云南冬季异常气候特征及成因分析

基于云南省124个站点逐月气温和降水资料以及美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,运用数理统计方法,分析了2021/2022年冬季云南气候异常的成因,得到(1)2021/2022年冬季,中低纬度地区维持北非槽、阿拉伯半岛脊、孟加拉湾槽的波列,有利于阿拉伯海、孟加拉湾、西太平洋和南海的水汽向云南境内输送,造成云南整个冬季降水偏多。(2)前(后)冬中高纬度的环流变化是造成冬季气温前暖后冷的直接原因。从前冬到后冬中高纬度欧洲大陆槽明显减弱北抬,西西伯利亚附近的脊增强,易形成阻塞高压;地面西伯利亚高压增强,东亚冬季风也明显增强。相应地冷空气从少而弱到频发并偏强,气温从明显偏高到显著偏低。(3)2021年12月到2022年2月东亚副热带急流从偏弱逐渐变为偏强,而极锋急流从偏强逐渐变为偏弱,导致冬季风逐渐增强,影响南下冷空气,致使云南冬季气温发生了前暖后冷的季节内异常变化。(4)云南上空整个冬季皆存在异常水汽辐合,水汽辐合抬升有利于降水生成。两个主要水汽输送通道一个是从阿拉伯海经孟加拉湾进入云南;另一个是从西太平洋海域经南海、中南半岛和孟加拉湾进入云南。     

西北地区水汽输送特征及其年际、年代际变化

利用1950-2002年NCAR/NCEP再分析逐日平均资料,计算了我国西北地区格点整层水汽输送通量,分析了西北地区水汽输送在推进过程中逐候的气候特征及其年际、年代际变化特征。研究发现:北疆和河西走廊常年为偏西风水汽输送,渭水流域中上游、陕西和高原东北侧偏西风和西南风水汽输送交替出现,高原和南疆的水汽输送常年都很弱;西南风水汽输送主要集中在6-10月,8月达到38°N附近的北界;近50年西北地区水汽输送在逐渐减弱,大值区开始的时间在逐渐拖后,结束的时间变化不大,春季的水汽输送明显减少。     

GNSS水汽与降水比较及用于河北省水汽通道探测研究

河北省地形复杂,夏季多发生短时强降水和暴雨等强对流天气。有必要利用GNSS水汽开展短时天气预报研究。该文首先利用河北省CORS网2013年5-8月GNSS站点数据和气象数据开展了GNSS水汽与实际降水的比较,然后依据6次降水过程中GNSS PWV及GNSS△PWV的变化来探测河北省夏季水汽通道。研究发现:接近60%的GNSS水汽序列峰值超前于实际降水,可利用测站GNSS水汽变化进行降水预报。GNSS PWV的空间变化趋势与水汽通道的方向一致,证实了河北省夏季存在西北-东南方向和西南-东北方向两条水汽通道。研究结果可为河北省短时强降雨的预报提供参考和借鉴。     

新疆水汽研究若干进展

总结归纳1960 s来新疆水汽研究领域的主要成果,从气候平均讲,新疆水汽主要来自其以西中高纬地中海、里海、黑海、大西洋和北冰洋,冬、春季水汽来自地中海和里海,夏季来自北大西洋和北冰洋,秋季来自黑海和里海;春、夏、冬季降水异常偏多则表现为高、副热带/低纬向中亚区域水汽输送增强然后随西风气流向新疆水汽输送增强,但以由副热带/低纬向中亚区域水汽输送增强为主。1987年夏季降水年代际增多则由于印度洋向中亚和新疆水汽输送年代际增强,同时东亚太平洋型遥相关波列(EAP)的强度年代际加强和向西偏移使得西北太平洋向我国内陆地区的异常水汽输送显著增强,而1987年冬季降水年代际增多则主要由于中高纬水汽向新疆地区输送增加。暴雨过程水汽主要为西风、偏南和偏东输送路径,暴雪过程水汽主要以中纬西风和副热带/低纬向中亚的西南路径为主,短时强降水过程则表现为局地水汽快速聚集。提出了进一步研究问题:新疆大气水分循环系统物理过程认识不足,应用数值模式、轨迹分析方法等开展新疆地区暴雨/雪过程水汽源汇结构、接力输送机制以及主要水汽源地和多尺度汇流通道对降水贡献率等研究不够,卫星、多普勒天气雷达、GPS/met水汽探测仪、微波辐射计等多源探测手段在新疆降水天气监测预警中应用薄弱。这些问题的研究对推进新疆天气预报技术的发展和水资源可持续利用具有重要意义。     

GPS可降水量与大雾天气关系的初步分析

利用2007年12月成都地基GPS网络观测数据反演的大气可降水量和地面自动气象站网观测资料,分析了对成都市交通和环境造成严重影响的7次大雾天气过程。通过对有雾和无雾时GPS可降水量、地面空气比湿的合成分析,从雾区上空和近地层水汽变化分析了四川盆地辐射雾形成的原因,而GPS可降水量的日变化特征可为大雾天气的短时临近预警预报提供有价值的参考信息。     

基于Ap/Vp的双薄壁高墩刚构桥抗震性能研究

为了研究地震频谱特性对柔性桥梁抗震性能的影响,以正弦波为例推导了地震动能量与A_p/V_p的关系,基于能力需求比提出了桥梁抗震性能评估方法及计算公式。以某典型高墩连续刚构桥为工程背景,采用地震动参数A_p=0.4g的22条正弦波和7条实际地震记录,对比研究了桥梁纵、横向抗震性能随A_p/V_p的变化规律。结果表明:在地震动参数A_p相同的情况下,桥梁关键截面抗震能力需求比在纵、横桥向均随A_p/V_p的增大而呈现增长的规律,最大增幅超过12.92倍(正弦波)和2.31倍(实际波);按正弦波得到能力需求比普遍大于实际波,且随A_p/V_p增大而增大的规律更明显。研究发现将地震动参数A_p作为单一的抗震设计指标会导致桥梁抗震性能离散性很大,A_p/V_p可作为柔性桥梁抗震设计的补充指标。