环境气象学、环境空气动力学

X 16 9402596上海地区大气稳定度和气象区块的研究/徐家骆一(上海城市建设学院环工系)11上海环境科学/上海市环保局一1994,13(2)一14一18,13 环情X一100 根据19肠年6月一1987年5月上海市区4个站、郊县2个站的气象资料,研究了上海地区的大气稳定度和气象区块。采用对风向、风速的聚类分析方法划定气象区块。对两站之间风的相关系数用3种公式进行计算,利用这些相关系数的结果,同时采用“最短距离法”和“最长距离法”得到相关树枝图,由此分析,上海地区的气象区块可分成4或5块,低层大气可分为4个付层。食定度的概率以中性型最高,约50%,稳定型…     

2006~2021年夏半年上海臭氧浓度特征及其大气环流背景分析

基于上海地区2006~2021年逐日臭氧浓度数据以及同期气象要素和美国环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP/NCER）再分析数据,分析了2006~2021年上海地区臭氧浓度变化特征和气候背景,进一步对比分析臭氧浓度异常年份的高空大气环流形势差异,并加入关键气象影响因子建立臭氧浓度月预报模型.结果表明,上海地区全年和夏半年臭氧浓度的平均值均呈现波动式上升趋势,且夏半年臭氧浓度和风速呈显著负相关（相关系数达-0.826）,与静风出现频率以及低云量<20%出现日数呈显著正相关（相关系数分别为0.836和0.724）.当夏半年西太平洋副热带高压强度偏强且位置偏西偏南时,上海易受偏西风异常环流影响,不利于海上洁净空气向上海输送,易引起高浓度臭氧污染.当夏半年地面射出长波辐射偏低时,有利于地面升温,易引起高浓度臭氧污染.加入太阳直接辐射、最高气温和风速作为外生变量的臭氧月预报模型对月预报效果提升明显,均方根误差减少47.7%,相关系数提升11.2%.     

上海市边界层的大气稳定度

一、前言大气稳定度是大气质量评价中的一个重要气象参数。一般以常规的气象资料,用 pas-quill-Turner 的方法来确定。该方法首先由pasquill 提出,用太阳辐射的强弱和离地10米高的风速来估算各级(A～G)稳定度。1964年,Turner 用云量、云高和太阳高度角配合来确定太阳辐射的强弱,使 pasquill 方法得到了完善。1972年,美国核电局(USAEC)提出直接用近地面层的温度梯度(△T/△Z)来确定各级稳定度(表1),在美国和加拿大采用较多。1973年,日本原子能调查委员会又根据白天各时的日射总量和风速,晚上各时的辐射平衡量和风速作为确定各级稳定度的依据,即所谓“日本式 pasquill 稳定度分类”标准(表2)。     

无量纲廓线函数对稳定度分类的影响

讨论了无量纲廓线函数对稳定度分类标准计算结果的影响,利用北京325m气象铁塔的超声脉动资料和常规梯度观测资料,对4种无量纲廓线函数进行比较.结果表明,对于北京地区Businger-Hick公式最合适,风速比法稳定度分类标准不是稳定度级别的单调函数.     

Pasquill 大气稳定度查算图及其制作方法

采用修订的Pasquill分级方法查取大气稳定度,通常要经过三个步骤:先由公式(文中的(1)式)计算或估算出观测当时的太阳高度角h_o,再根据h_o和云量查出太阳辐射等级,然后用太阳辐射等级和地面风速值查得稳定度级别,这样计算、查取稳定度,步骤较多,本文根据“GB3840-83”规定的上述大气稳定度分级标准,制作了Pasquill大气稳定度查算图,该图制作简单,应用时能简化查算手续,减少工作量,尤其适用于整理     

海洋大气氯离子监测方法——湿烛法与干片法对比研究

目的对比研究两种海洋大气氯离子监测方法。方法针对湿烛法与干片法各自的特点,在万宁试验站海洋平台、近海试验场、内试验场和不同离海距离的屋顶监测了两种方法多种条件下的氯离子沉降速率。采用成对数据的符号秩和检验法对比研究了湿润、透风、采样的方向性、氯离子污染程度对两种采样方法的监测结果的影响,采用皮尔逊积矩相关系数分析了气象因素对氯离子沉降速率的关系。结果湿润、透风、采样的方向性是重要的影响因素,氯离子污染程度越大的环境,其影响程度越大。结论诸多影响的综合结果导致了湿烛法监测的氯离子沉降速率高于干片法。     

用整数取值风速进行P-T大气稳定度统计的修正方案

1 问题的提出 研究大气稳定度,计算大气稳定度及其频率是污染气象学的重要内容之一,也是进行环境评价和环境规划的基础工作之一。我国在日常气象业务工作中,广泛采用的是修正的Pasquill-Turner法(简称P-T法),即国家标准GB3840-83。该     

大气污染总量控制GA方法对气象因子的敏感性

通过数值模拟试验,研究了基于遗传算法(GA)的大气污染总量控制方法对风向、风速、稳定度三个最重要的气象因子的敏感性。结果表明,用基于遗传算法的大气污染总量控制方法所求得的区域允许排放总量以及允许排放总量在各污染源之间的分配方案,对风向、风速、稳定度三个气象因子都敏感,从而验证了该方法的稳定性和可靠性。     

我国大气稳定度频率的分布

本文利用135个气象站的常规观测资料及改进了的Pasquill-Turner方法,逐站统计了各稳定度出现的年季频率等,并以此将全国划分为6个区域。分别给出了各区域内的各稳定度出现的年季频率,同时给予气候分析。此外,给出了根据我国EL-1型风仪所确定的风向标准差与Pasquill稳定度类别的关系。     

重庆大气稳定度频率

本文用改进的Pasquill-Turner法统计了重庆六年大气稳定度频率,分析了稳定度频率的年际变化、月变化和日变化特点,得出重庆地区大气稳定度频率以中性最高,稳定型次之,不稳定频率最低的结论。统计分析了各类稳定度逐年变化并对这些变化特征从地理、气候和天气上予以解释,最后讨论了太阳赤纬的取值问题。     

城郊道路交通带状多线源污染扩散模式研究

为研究适用于路面宽,等级高的城郊道路大气污染扩散模式,以Ｃａｌｉｎｅ－３有阴长线源污染扩散模式为基础,并以上海浦东新区道路网为实例,将带状线源的概念引入线源扩散模式研究,建立了新的带状多线源污染扩散模式,分析了气象条件,初始扩散,道路基本工程参数对大气污染扩散的影响,引用实例数据,对所建立的ＢＭＬＳＭ模式进行了检验,并与Ｃａｌｉｎｅ－２模式进行了对比。结果表明,采用本研究建立的带状多线源污染扩散模     

北疆地区MODIS 3km气溶胶光学厚度与PM10质量浓度的相关性分析

利用2016年MODIS 3 km分辨率的气溶胶光学厚度(AOD)日产品、PM_(10)质量浓度以及相关气象数据,开展了北疆地区AOD与PM_(10)质量浓度的相关性分析.结果表明,AOD与PM_(10)质量浓度的直接相关程度较低,相关系数仅为0.294.对比分析了利用能见度数据对AOD进行垂直订正,然后再用相对湿度数据对其进行二次订正(AOD垂直-湿度订正)和利用能见度数据对AOD进行垂直订正和相对湿度数据对PM_(10)质量浓度进行订正(AOD垂直订正-PM_(10)湿度订正)两种订正方法,结果指出"AOD垂直订正-PM_(10)湿度订正"可显著提高二者之间的相关性.订正之后,北疆地区AOD与PM_(10)质量浓度的相关系数达到0.755,呈显著正相关;阿勒泰的订正效果最好,相关系数为0.837.最后,基于垂直订正后的AOD和湿度订正后PM_(10)建立两者之间的最优拟合模型,并利用新建的模型反演了北疆地区PM_(10)质量浓度.反演得到的PM_(10)质量浓度与经过湿度订正后PM_(10)呈显著正相关,相关系数为0.688;昌吉和伊宁的反演效果最好,相关系数分别为0.910和0.829.本研究结果表明MODIS 3 km AOD产品经过垂直和湿度订正后,可作为北疆地区监测PM_(10)质量浓度的一个有效手段.     

GPM卫星降水数据在天山山区的适用性分析

卫星降水产品在山区的适用性具有较高的不确定性。论文基于天山山区2014-2015年167个气象站点数据,应用较为广泛的两套卫星降水产品--TRMM与CMORPH,选用均方根误差（RMSE）、相关系数（R）、相对误差（PB）,以及分类统计分析指标（错报率FAR、探测率POD、公正先兆评分ETS、频率偏差BIAS）等,评估了新一代卫星降水产品--Global Precipitation Measurement（GPM）在天山山区的适用性。结果表明：相对于以上两种产品,GPM在山区的精度最高。具体表现在：1）3套产品在降水较多的夏秋季均表现较好,相对于TRMM与CMORPH,GPM与观测数据的相关系数最高（R≥0.6）,相对误差最小（PB≈10%）;2）在整个天山山区,GPM相对于其他两套产品表现出较低的误差范围（-55%~55%）;3）GPM在不同的高程带内,均表现出同观测站点较低的误差与较高的相关系数;4）3套降水产品均表现出对探测弱降水事件较高的准确性（POD≈0.58）和较低的错误率（FAR≈0.63）,但综合分析4种指数,GPM表现最佳,能够以较准确的精度和较低的误差估测降水系统。     

MODIS遥感气溶胶光学厚度产品在地面能见距中的应用

利用气象站点能见距的历史资料和NASA的MOD1S卫星遥感手段获取10km＊10km分辨率的气溶胶光学厚度资料，建立二者之间的季节平均关系。得到了上海地区季节变化的气溶胶标高，并利用标高数据和气溶胶光学厚度的季节分布。反演出上海地区季节变化的区域能见距分布，研究近地层大气气溶胶与地面能见距的关系，分析上海市能见度时空分布特征，结果显示：上海城区在冬春季平均能见距较差，市区中心能见距在lOkm以下；低能见距中心分布明显。且主要分布在杨浦、桃浦、吴淞等工业区范围。     

MODIS遥感气溶胶光学厚度产品在地面能见距中的应用

利用气象站点能见距的历史资料和NASA的MODIS卫星遥感手段获取10km*10km分辨率的气溶胶光学厚度资料,建立二者之间的季节平均关系,得到了上海地区季节变化的气溶胶标高,并利用标高数据和气溶胶光学厚度的季节分布,反演出上海地区季节变化的区域能见距分布,研究近地层大气气溶胶与地面能见距的关系,分析上海市能见度时空分布特征,结果显示:上海城区在冬春季平均能见距较差,市区中心能见距在10km以下;低能见距中心分布明显,且主要分布在杨浦、桃浦、吴淞等工业区范围.     

青海省东部农业区参考作物蒸散量的变化及对气象因子的敏感性分析

使用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了青海省东部农业区7个气象代表站的逐日参考作物蒸散量(ET₀),运用多窗谱方法(MTM)对青海省东部代表站的ET₀的变化周期进行了分析,同时,分析了影响ET₀的主要气象要素的变化趋势,运用基于偏导数的敏感系数法分析了生长季ET₀对气温、日照时数、相对湿度、风速的敏感性,结果表明,青海省东部农业区的7个站点有比较一致的19.23~22.22 a的周期;整个东部农业区的气温(最高温度、最低温度、平均温度)呈明显的上升趋势,日照时数、风速、相对湿度则随纬度的变化而趋势不同,北纬36°以南的两个站日照时数、风速均有增加的趋势,相对湿度则减小,以北的5个站则呈相反的变化;ET₀对日照时数最为敏感,其次是气温、相对湿度和风速;敏感系数在整个生长季随气象因子的变化而变化,日照时数敏感系数呈波动状,最大值出现在4月,最小值出现在9月,气温敏感系数呈现单峰型变化,最大值出现在7月,风速敏感系数则呈单谷型变化,最小值出现在7月。     

基于临近台站气象数据的参考作物蒸散量估算方法

参考作物蒸散量（ET₀）是评估区域植被耗水进而指导水资源优化管理所需的主要参数之一,但我国大部分地区标准化气象台站稀疏、部分研究点的气象资料通常难以获取,给ET₀的计算带来了很大困难。以地处内陆旱区的内蒙古河套灌区为例,利用该区4个标准气象站1981-2006年的气象资料,讨论了研究点在没有历史气象数据且现有气象数据不完备的情况下,采用临近台站气象数据估算ET₀的可靠性。估算方法分别为估算未知气象数据的FAO56 Penman-Monteith方程（PM56）、基于临近台站气象数据校正的经验公式以及利用临近台站气象数据训练的人工神经网络模型。结果表明：（1）在完全没有气象数据的条件下,可采用临近站点的气象数据估算研究点的ET₀,平均绝对误差（MAE）为0.43~0.52 mm d^-1,均方根误差（RMSE）为0.56~0.63 mm d^-1;估算精度与台站间的距离有关,利用维度信息校正太阳辐射值可提高估算精度。（2）仅有最高和最低气温数据时,估算气象数据的PM56方程计算误差较大,且站点之间表现不稳定,人工神经网络模型的估算精度最高,MAE和RMSE分别为0.14~0.22 mm d^-1和0.17~0.29 mm d^-1;校正后的Hargreaves公式的估算效果次之,MAE和RMSE分别为0.23~0.26 mm d^-1和0.30~0.31 mm d^-1。（3）在已知温度和辐射数据时,利用临近台站气象数据训练的人工神经网络模型依然表现最好,MAE和RMSE分别为0.13~0.19 mm d^-1和0.17~0.25 mm d^-1,其他两种方法误差较大。在内陆干旱条件下,利用研究点的气温数据结合临近台站的历史气象信息可有效估算参考作物蒸散发。     

基于组合模型的PM2.5浓度预测及其不确定性分析

运用GIS软件及克里金（Kriging）插值等方法分析合肥城市圈PM_2.5浓度的时空分布,根据合肥市环境监测历史数据、地面气象站点数据及历史气象数据,采用多元回归分析、相关分析等方法,研究合肥市PM_2.5浓度的影响因素。结果表明:1）PM_2.5 浓度整体变化情况为冬季 > 秋季 > 春季 > 夏季,大部分城市PM_2.5浓度峰值出现在1月,之后浓度开始逐渐下降,7月达到最低值,此后浓度逐渐升高。2）PM_2.5浓度与CO呈高度正相关,相关系数高达0.875;与PM₁₀、SO₂、NO₂的相关性也较高;与O₃呈负相关。PM_2.5浓度与气压、风速、降雨量以及能见度呈负相关,与温度、相对湿度呈强正相关。基于2018—2019年合肥市地面站点PM_2.5浓度监测数据,构建预测PM_2.5浓度的组合模型:对比三次指数平滑模型,确定模拟退火+遗传+三次指数平滑为优组合模型,拟合度达到95%。通过Kappa及MAPE指数对组合模型不确定性进行分析评价,两者分别为0.654和0.072,说明该模型具有高度稳定性。恰当的预测因子组合和模型不确定性研究有助于模型预测精度的提升和改善,从而为大气环境质量监测和评价提供参考。     

长江三角洲地区1980~2009年灰霾分布特征及影响因子

选取中国长江三角洲地区38个观测站1980~2009年的地面观测资料和2001~2009年国家环境保护总局公布的空气污染指数(API)数据,统计分析了长江三角洲地区近30年灰霾分布情况.计算了观测站点的消光系数并进行了两次订正,给出了其季均值和年均值分布情况,讨论了3个典型站(南京、杭州和合肥)的能见度与灰霾日数、干消光系数和API之间的关系.结果表明,近30年来,长江三角洲地区的灰霾日数整体呈增长趋势,有71%的站点灰霾日数的年平均增长率大于零.订正后的消光系数冬季高,夏季低.南京、杭州和合肥灰霾日数与干消光系数的增长趋势一致,在霾日,南京、杭州和合肥三地,能见度与API呈负相关,其相关性随相对湿度的增加而增强.     

广州市氮氧化物的数值模拟及暴露影响评价

主要介绍了大气暴露风险评价ADMER模式的模块组成及其主要功能,并利用该模式对广州地区常规的氮氧化物进行了暴露风险评价研究.利用中尺度气象模式模拟的5km气象场数据和收集整理的年平均污染排放源资料进行了大气污染扩散模拟计算.结果表明,无论是氮氧化物的浓度值还是其时空变化趋势,ADMER模式模拟的结果与实际观测均较一致,相关系数达0.76.氮氧化物的浓度高值出现在冬春季节,夏季的浓度相对较低,这主要是受气象场条件的影响.空间场上,氮氧化物的高值区位于广州地区的西南和中部,与工业大点源以及地面源排放的分布一致,而广州地区东北部氮氧化物的浓度值相对较低.在浓度评估的基础上,对暴露人口也进行了估算.由于广州是广东省的主要人口密集区,所以,定量化暴露人口对于进一步开展污染控制减排策略有一定的指示意义.