天津市郊区冬季大气边界层风、温场结构与特征

利用天津市郊区探空观测资料,对该地区冬季大气边界层内的风场、温度场结构与特征进行研究.结果表明,测试期间风向随着高度增加呈顺时针旋转, 由东风、东南风逐渐右转,转为西南风、西风,遵循Eckman螺线的规律;不同高度层风速日变化规律不同.一般来说,在较低高度风速白天变大,夜晚变小,而较高处则相反;接地逆温大约在20:00开始生成,随着时间的增加,逆温逐渐加强,平均逆温厚度在02:00达到最大值;混合层高度在早晨厚度较薄,午后混合层厚度较厚,有利于污染物的扩散;天津市市区10m和100m高度层风速的日变化规律与郊区相同,200m高度层风速日变化规律不同;市区与郊区相比,不同高度层风速随着时间起伏变化较小.     

西宁地区大气边界层风、温场特征研究

利用西宁地区2009-2011 年地面气象及高空探测资料,统计及数值模拟研究了大气边界层风、温场特征。结果表明,西宁地面风场状况受地形的影响较大,风场复杂。地面较高频率风向与河谷走向基本一致,谷底平均风速较小,在北川河谷及湟中县西南为风速低值区。高空和地面主导风向在100 m以下发生转换,7：00 高空以西风和西西北风为主,19：00 则以东东南风和西西北风为主,风速均以西风和西西北风最大。风速垂直切变在冬季大,夏季小,夏季傍晚的风速垂直切变明显高于清晨。温度场特征表现为冬季出现逆温频率高,夏季低,清晨出现逆温层厚度较傍晚厚且逆温增温率强。逆温特征较黄土高原河谷城市及黄土高原较湿润地区更为明显,但较黄土高原干旱区则相对弱。混合层高度特征表现为春、夏季较高,冬季最小,气温相当的干旱季节混合层高度大于湿润季节,日混合层平均高度约在200～3 000 m变化,变化幅度大,扩散条件的日变化相差较大。     

广州地区灰霾过程和清洁过程的边界层特征对比分析

利用2014~2016年广州国家基本气象站的微波辐射计、风廓线雷达和地面观测数据,研究广州地区灰霾过程和清洁过程的边界层结构特征.结果表明：（1）灰霾过程中,270m高度以下风速随高度递减,270m高度以上的风速随高度递增,2000m以下的风速增率小于2000m以上的风速增率,盛行风向随高度的增加呈顺时针旋转,510m高度以下风速基本小于3.0m/s,其中08：00至20：00,390m高度以下风速小于2.0m/s;清洁过程中510~1590m和2790~3000m存在风速大于5.0m/s的高值中心,1830m高度以下,清洁过程各层的平均风速明显高于灰霾过程;（2）贴地逆温与能见度总体上呈负相关,与PM_2.5浓度呈正相关,相关系数分别为-0.367和0.455,而当贴地逆温和低空逆温同时存在时,其相关性更高,其相关系数分别为-0.5和0.601,说明多层逆温的存在更容易出现灰霾天气.灰霾过程中,低空逆温与能见度和PM_2.5的相关不明显,而清洁过程中,低空逆温的出现主要与冷空气南下有关,其与能见度呈正相关（0.217）,和PM_2.5浓度呈负相关（-0.64）,低空逆温不利于灰霾天气形成;（3）灰霾过程中,贴地逆温出现频率为60.68%,平均逆温强度为1.38℃/100m,平均逆温厚度为153.20m,明显高于清洁过程;清洁过程中,低空逆温的逆温强度、厚度和出现频率分别为0.27℃/100m、691.07m和64.61%,明显高于灰霾过程.（4）清洁过程的混合层高度明显高于灰霾过程,清洁过程的日均混合层高度（958.92m）是灰霾过程（398.03m）的2.4倍.     

三种激光雷达监测污染物分布和输送对比

利用3种不同型号激光雷达在广州番禺大气成分观测站开展外场同步对比观测实验.通过全球地基气溶胶监测网（AERONET）气溶胶光学厚度（AOD）产品验证了3种激光雷达原始信号反演消光系数的可靠性.同时对比探讨了激光雷达低层反演能见度产品与能见度仪的相关性;对比美国国家环境预报中心全球同化系统模式（NCEP-GDAS）模拟结果讨论了激光雷达对混合层高度反演的有效性.最后利用个例分析揭示不同天气型下污染物可能的外源输送和本地积累.量化分析结果表明：3部激光雷达反演的能见度与能见度仪的相关系数均达到0.7以上,混合层高度均与NCEP-GDAS模式计算的混合层高度具有一定的可比性.与模拟结果相比,白天混合层高度在霾天气时相对较低,更能有效的揭示霾天气,亦可反映夜间间歇性湍流特性.应用分析表明：3部激光雷达均能较为一致的监测污染物的输送和本地的累积.外来输送主要以弱冷空气输送型为例,分析个例（2014年11月21~22日、24~25日）表明：后一过程（24~25日）由于夜间混合层高度（MLH）低,导致上层的粒子无法下传,污染物聚集在0.8km,且快速过境了,而前一过程（21~22日）整层输送,导致了近地层相对高的PM_2.5浓度;本地累积主要以冷高出海型为例（2014年11月25日20：00~27日20：00）,逆温与低的地表通风系数共同造成了前一时段（25日20：00~26日20：00）的消光明显高于后一时段（26日20：00~27日20：00）.     

河谷城市通风系数研究

通风系数是科学确定污染物排放总量的基础.利用WRF模式模拟的边界层高度和风速计算了兰州新区2014年4个季节的通风系数,探讨了风速的季节性变化和日变化特征.结果表明:①WRF模式模拟得到的兰州新区的混合层平均风速呈夜间高、日间低的特征,日间混合层内平均风速最大值出现在20:00左右,这与地面风速积分法确定的平均风速具有较高相关性,验证了利用模式模拟边界层内平均风速特征的能力.②混合层高度季节变化呈现春夏季高、秋冬季低的特征;受太阳辐射的影响,日间混合层高度明显高于夜间.③通风系数具有明显的季节性变化特征（4个季节的通风系数分别为4 607.6、5 424.1、1 316.4、706.9 m2/s）,夏季高,冬季小,这与混合层高度和混合层内平均风速的季节性变化特征一致;日变化呈现单峰型的变化规律,冬季的峰值出现在15:00,而其他3个季节的峰值则出现在17:00左右.研究显示,WRF模式的模拟结果可以较好地反映混合层平均风速的基本特征,利用WRF模式模拟的结果计算得到的河谷地形的通风系数较为合理,不同季节的通风系数差异较大.      

陕西不同区域接地逆温特征分析

根据近年开展污染气象观测整理计算的33个项目54期有关边界层小球测风和低探观测资料,分析了陕西省冬季和夏季接地逆温强度及厚度区域分布特征,不同区域接地逆温最大厚度出现时风速廓线和温度廓线特征。分析表明:陕西省接地逆温以西安、咸阳和宝鸡等大城市周围,工业区以及陕北长城沿线荒漠区最为强盛,太白山区及秦巴山区最弱,山区、丘陵地带弱于平原地区,冬季强于夏季;接地逆温最大厚度出现时,地面风速较小,大气层接稳定,陕北长城沿线荒漠区大气水平扩散能力较强,陕南山区次之,关中城市工业区最弱。     

河北廊坊市区大气中NO、NO_2和O_3污染特征研究

对廊坊市区为期3a(2013年1月~2015年12月)4个监测站点的NO、NO_2、NO_x和O_3浓度和气象要素进行了逐时连续观测.在此期间,廊坊市大气环境中的NO、NO_2、NO_x和O_3的平均浓度(×10~(-9))分别为15.10、23.00、38.10、23.25.结果显示:NO平均浓度最大值出现在07:00~09:00左右,与机动车排放增强和混合层高度较低有关;O_3呈现单峰分布并在15:00~16:00之间达到峰值;廊坊市臭氧周末效应可能原因是周末道路交通NO_x排放高峰比工作日排放大约晚2h,更有效地促进臭氧的生成.廊坊环境大气NO_x浓度与交通排放分别存在大约2~3h的滞后效应.春夏秋冬四季的NO_2平均光解速率(min~(-1))依次为:0.128、0.398、0.315、0.117,并在14:00~16:00达到峰值,NO-NO_2和O_3分别为NO_x的二次多项式、反比例函数.京津冀中小城镇NO_x浓度主要与局地污染物的输送和扩散有关,OX(NO_2+O_3)浓度受北京、天津等大都市区域传输影响突出,区域源贡献最高发生在16:00~18:00.     

新疆五彩湾矿区气象模拟与分析

本文以美国国家大气研究中心(NCAR)气象再分析数据(Reanalysis data)和美国地质调查局(USGS)地理数据为基础,采用MM5/CALMET耦合模拟新疆五彩湾矿区四季的风速矢量场、温度场以及混合层高度。结果表明:春季的平均风速最大,为3.90m/s;风向全年以北西向及东南风为主。冬季与夏季相比,逆温层厚度较大、维持时间较长,夏季混合层高度较高;而冬季辐射能力较弱,混合层高度最大只有200m。矿区四季温差较大,夏季和冬季最高温和最低温最大相差37℃,并且昼夜温差在10℃以上。     

四川盆地冬季两次典型大气污染过程对比分析

为探究四川盆地冬季污染天气过程气溶胶分布和垂直气象场特征,利用MODIS MCD19A2大气气溶胶光学厚度数据、实况格点融合分析数据、环境空气质量监测数据以及探空气象观测数据,对四川盆地2017年12月19日—2018年1月3日以及2018年1月11—24日两次污染天气过程的气溶胶光学厚度(AOD)空间分布以及气象条件进行分析.结果表明:①四川盆地冬季两次污染天气过程中,成都市一直为AOD高值区.②霾天气过程(2018年1月11—23日)中,四川盆地AOD高值区分布区域更广,高低空环流形势稳定,混合层高度偏低,近地层逆温和高湿环境均有利于霾天气的形成与持续.③沙尘天气过程(2017年12月29日—2018年1月1日)中,四川盆地AOD值呈“南高北低”的空间分布特征;冷空气携带沙尘气溶胶自北向南影响四川盆地,对混合层高度有小幅抬升作用,空气质量得到轻微改善;但混合层高度始终偏低,干冷空气使近地层相对湿度下降,本地气溶胶粒子数减少,但沙尘气溶胶粒子数增加,伴随近地层逆温稳定维持,有利于沙尘天气的形成与持续.研究显示,冬季四川盆地混合层高度偏低、近地层逆温稳定维持,均不利于气溶胶粒子垂直扩散,导致四川盆地易出现污染天气.      

南京秋冬季典型霾污染过程及边界层特征分析

针对近年来南京地区秋冬季的几次典型秋冬季霾污染过程,利用地面空气污染监测资料、探空资料、常规气象观测资料,对霾污染过程的特征,特别是边界层特征进行综合分析。结果表明,秋收季节秸秆燃烧对于南京及周边地区的空气质量有明显影响,局地空气污染指数飙高。南京及周边地区几次霾污染过程,均出现逆温层,贴地逆温、脱地逆温均影响霾的形成。5次霾污染过程中,均有观测时次混合层高度小于200 m,并且低混合层高度持续时间与API高值时间一致。总体上,混合层高度与API(AQI)呈相反趋势。     

临近空间落球探测仿真分析

目的基于硬质落球,分析探测临近空间大气密度和水平风场的载荷需求和探测性能。方法仿真计算自由下落探测段受力情况,建立运动方程。以假定释放条件,仿真落球的探测过程,给出各作用力量级。结果面质比的变化不能改变气动力范围。相同加计灵敏度下,增大面质比可提高探测高度。150 km以下的探测中可忽略光压力,探测到水平风场米级变化的加计灵敏度需求为1×10~(-5)m/s~2。结论面质比的变化不能改变气动力范围。相同加计灵敏度下,增大面质比可提高探测高度。     

青岛地区边界层特征及酸雨成因

青岛地区边界层风场与温度场垂直分布很特殊，在１５００ｍ高度以下风场，近地面层风速较小，３００—４００ｍ高度风速较大，５００ｍ以上风速减小，１０００ｍ以上又逐渐增大．温度层结早晚稳定，午后２００ｍ以下不稳定，混合层不高，一般在４００ｍ左右，有时可达７００ｍ，低空经常出现多层逆温．冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，并经常受江淮气旋和黄淮气旋影响，气旋经过青岛地区时，流场经常出现上、下辐合气流．引入平直和上、下切变两种气流，应用平流扩散方程，对青岛地区连续点源所排放的污染物作模式计算，结果表明，在单一平直气流时，污染物传输较远，但浓度轴线也在一定距离上与地面相交．尤其是在雨天，污染物只在局地散布，浓度较大．当风向出现上、下层切变时，污染物传输范围受限制，这些污染物质在雨天经过化学变化即在近距离形成酸雨．     

邯郸市大气PM_(2.5)成分空间分布研究

为研究邯郸市2015年PM_(2.5)的污染状况,采用河北工程大学监测站全年PM_(2.5)浓度和气象在线监测数据以及4个代表月4个站点离线采样成分数据,分析了PM_(2.5)的浓度水平与气象要素的关系以及其化学组分特征。结果表明:PM_(2.5)的年均浓度为91.14μg/m~3,最高达到706.56μg/m~3;不同相对湿度条件下,PM_(2.5)浓度对邯郸地区能见度有较大影响。此外,邯郸静风频率较大,全年东南风风速较小,PM_(2.5)污染相对更加严重;PM_(2.5)中主要化学成分为SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+、OC和EC,4个站点采样无显著差异性。     

污染条件下成都市PM_(2.5)干沉降速率的模拟分析

利用成都市三瓦窑、沙河铺国控环监站2015年9月—2016年8月逐时PM_(2.5)监测数据,结合同期双流国际机场公布的地面气象要素(风场、温度、湿度和压强)以及温江站风速探空资料,首先统计分析了成都市风场、温度和湿度的基本特征,然后计算了污染条件下PM_(2.5)干沉降速率,并建立了适用于不同季节的GIFM模型和多元回归预测模型。结果表明:基本气象要素场的配置以及特殊地形导致了成都市PM_(2.5)干沉降环境恶劣,同时四季差异较大;污染条件下PM_(2.5)干沉降速率约为0.02~0.1 cm/s,表现为冬季<秋季<年<春季<夏季,四季的主要影响因子也不同,秋冬为湿度和压强,春季为温度,夏季为风速,且湿沉降强度过大时,会出现PM_(2.5)干沉降速率的"虚高"现象;GIFM模型和多元回归模型均能很好地预测污染条件下的PM_(2.5)干沉降速率,其预测能力均是夏季最好,冬季最差,春秋次之,通过对比分析表明GIFM模型的预测能力在各季节均优于多元回归模型。     

街道峡谷内超细颗粒数浓度和粒径分布特征试验研究

测试研究了街道峡谷内4个不同高度处10～487 nm粒径范围内颗粒的数浓度及粒径分布,根据特定条件下的测量结果,得到不同高度处颗粒数浓度粒径分布均呈包含2～3个峰的对数正态分布;一定高度范围内（15～20 m）,随高度增加, 核模态数浓度显著降低,其峰值粒径向大粒子方向偏移,积聚模态数浓度和粒径分布变化不如核模显著;随高度继续增大,颗粒数浓度和粒径分布无显著变化.同时对不同测点的PM_2.5和CO的浓度进行了测试,得到总颗粒数、总颗粒体积、CO和PM_2.5浓度垂直方向多呈幂函数递减规律分布.受环境风速风向影响,测试Ⅰ（高风速,递升型街道峡谷）时总颗粒体积、PM_2.5和CO浓度均低于测试Ⅱ（低风速,风向平行于街道峡谷）时,测试Ⅰ时总颗粒数、总颗粒体积、PM_2.5和CO浓度的垂直衰减率均低于测试Ⅱ时;无论递升型街道峡谷或风向平行于街道峡谷,总颗粒数浓度垂直衰减率均大于同期CO和PM_2.5的垂直衰减率,表明总颗粒数浓度除了受环境空气的稀释作用影响外,同时还受到沉降或凝并等作用的影响.     

中国海滨旅游地气候适宜性评价

选定我国２５个滨海城市和１２个岛屿共计３７个测站的四项指标（气温、风速、相对湿度、日照时数的多年月平均值）３０多个系列年资料，对海滨城市和近岸岛屿的气候进行了系统分析。研究发现，我国的渤海湾沿岸海滨城市和海南南部城市有长达４～６个月的度假和休疗养的气候条件，它们在季节上有着较强的互补性，相比之下，其他海滨城市适宜旅游季节不长，且分成春、秋两个时段，综合条件不太理想。     

中国东南沿海风能资源评价

本文选取322个气象台站(自记158个,非自记174个)10年(1971—1980)风速资料统计计算了3.5—20.4m/s有效风速出现的小时数,年(月)风能和风能密度,风速、风能变化规律;绘制了年有效风能和有效风速频率分布图,进而按风能资源分布规律做出风能区划及风能的高度变化。其次,结合实际风能资料,阐明风能与风力机输出能量转换关系,从而测算出该地区农田灌溉和风力发电的风能资源利用转换值。最后,根据当地实际风能资源、环境、地形及地下水位高低,为选择合理的设计风速或引进适合当地的风力机以及解决当地部分能源提供合理化建议和对该区发展风力机的前景提出了看法。实践证明具有一定的实际应用价值。     

我国典型城市PM_(2.5)空间分布均匀性分析

随着空气质量新标准的实施,从2013年开始我国部分城市先期开展了PM2.5的例行监测,从中选取不同区域的典型城市,分析了PM2.5在环境中的分布情况。分析结果表明:典型城市PM2.5日均值相对标准偏差(RSD)范围为13%~26%,平均值为18%;我国南方城市PM2.5空间分布均匀性优于北方城市,北方城市冬、春季节PM2.5分布的均匀性较差,南方城市夏季PM2.5分布的均匀性较差;PM2.5的空间分布均匀程度与PM10接近,但明显优于其他气态污染物。综合分析认为,目前我国国家监测网内PM2.5监测点位的代表性能够满足城市空气质量监测与评价工作需要。     

施工现场扬尘排放特征分析

为了研究施工扬尘排放特征,在施工现场进行颗粒物质量浓度、数浓度、粒径分布和气象参数的现场监测,分析施工现场颗粒物排放特征。结果显示,施工现场颗粒物浓度高于背景值,测试期间PM10浓度变化较大,并且出现短时间的浓度高值,工地内扬尘既受气象条件的影响又与工地现场的操作活动有关。从粒径方面看,施工现场粒径较大的颗粒物数量比例大于背景环境中的比例。施工现场PM10浓度与风速、温度和湿度呈正相关,工地内车辆运输和施工活动均为重要扬尘源。