地形对日本福岛核事故放射性粒子扩散影响的敏感性研究

利用FLEXPART-WRF粒子扩散模式和Stohl等给出的福岛核事故137Cs排放数据,对日本福岛核事故放射性粒子扩散情况进行了数值模拟和有、无地形的敏感性试验;同时假定核污染物排放源位于日本高崎市的RN38站(36.3°N、139.1°E),对向东开口的V型特殊地形进行了敏感性试验. 福岛核事故数值模拟结果表明:放射性污染物的扩散路径、范围和强度既与天气形势有关,还与地形密切相关,不同天气或不同盛行风向条件下,地形的绕流和抬升作用对核污染物扩散输送态势的影响具有明显差异;在偏东气流影响下,由于地形作用,相比无地形时核污染物扩散偏西1个经度左右,偏高约0.5km. V型特殊地形敏感性试验结果表明:在合适的环流形势下(边界层为偏东风,中、高层为偏西风),由于V型地形的阻挡作用,可形成强烈上升运动区,核污染物主要向上、向东扩散输送,向上可扩散至3.0km以上,向东可扩散至145°E左右;而无地形时核污染物向上、向东影响范围减小,向东扩散至140°E,向上扩散至1.5km,但由于无地形阻挡和偏东风影响,向西扩散范围有所增加. 讨论了天气和地形条件对核电站选址的影响,不同天气形势下地形对核污染物扩散的影响并不相同,因此核电站选址应首先考虑选址地的大气环流背景和常见的天气系统,在此基础上再考虑地形的影响.      

华南沿海某大气背景点黑碳气溶胶污染特征

黑碳气溶胶(BC)因其显著的气候效应和对人类健康的危害而成为研究的热点。研究背景点位BC的浓度水平和来源特征有助于掌握BC在区域尺度上的辐射强迫特性和环境影响。2009年秋季在华南沿海某区域大气背景点进行了为期约40 d的BC在线观测。观测期间BC的平均浓度为(2.34±1.33)μg/m3,与其它区域背景点相比处于较高水平。利用中尺度天气研究和预报系统WRF模拟的高分辨率三维气象场数据驱动HYSPLIT-4反向轨迹模式,模拟观测期间每小时的气团轨迹,将所有轨迹分为来源特征明显的东北沿海、北方内陆、香港方向和东南海面方向四类。当受到东北沿海来源气团影响时,BC的浓度为平均水平的1.4倍,BC和CO有较好的线性相关关系,而其它三类气团影响时的BC浓度都低于平均浓度,且BC和CO的相关关系很差,说明来自东北沿海地区的较近距离区域传输是影响该背景点大气BC的主要源区。     

气旋活动对福岛核污染物扩散影响的模拟研究

基于拉格朗日粒子扩散模式FLEXPART-WRF,根据Stohl推导的日本福岛第一核电站核事故(下称福岛核事故)发生后40 d内的137Cs排放量数据,对核污染物在中尺度区域的扩散传输进行数值模拟研究,并选取近5年3次典型气旋个例(北方气旋、南方气旋和缓慢移动气旋)进行敏感性试验,以分析不同气旋系统对污染物扩散的影响. 结果表明:福岛核事故发生后,受中纬度西风带影响,核污染物主要向东部太平洋方向扩散;核事故发生后的5 d,受北方气旋和日本南部局地中尺度气旋2次气旋过程的影响,核污染物对日本本土部分地区影响较大,但影响时间不长. 典型气旋个例的敏感性模拟试验结果表明:北方气旋和南方气旋均可使核污染物对日本本土造成一定的影响,但由于气旋移动速度较快,影响日本岛的时间较短,沉降量也较小;当出现缓慢移动气旋影响日本和周边地区时,可致污染物影响日本岛的时间延长,并直接进入东亚大陆.      

三种与地质灾害相关的突发性气象灾害应急预报系统研究新进展

本文介绍了在火山灰、核放射性物质和强沙尘暴引发的沙尘粒子的长距离输送数值模拟领域里近年来获得的有关新进展。其基本进展是:1)引进美国NOAA空气资源研究所的HYSPLIT-4模式。并以此为核心形成火山灰、核放射性物质和强沙尘暴的浓度与轨迹数值模拟与预报系统。2)提出一个非连续性空间分布污染场的平流输送方案。3)新发现一个数值模式中的误差污染机制。     

双车道街道峡谷内污染物扩散的模拟

采用二维低Re数κ-ε模型和被动标量的湍流扩散方程,对双车道街道峡谷内的流场和气态污染物浓度场进行了研究.并应用风洞实验数据对模拟进行了验证,分析流场和浓度场的模拟结果表明,3种不同排放情况下,流场分布相同,且相同高度下,上风向污染物浓度均高于下风污染物浓度.由于流场导致浓度梯度分布的差异,相对于上风向车道情况,下风向车道上排放的污染物更易于向街道峡谷外扩散.     

上游建筑对街道峡谷内流场和污染物分布特征的影响

利用数值模拟方法研究了不同的上游阻挡建筑布局下,行列式和错列式街谷内气流速度和污染物浓度场特征.结果指出,阻挡建筑的存在改变了街谷内的二次流,从而对流场和浓度场均有明显影响.在行列式街谷中,无论上游建筑以何种布局存在,都会减小街谷内污染物浓度.若不考虑上游建筑的存在,将会过高估计行列式街谷内污染程度;在错列式街谷中,与街谷建筑并列的上游阻挡建筑会减小街谷内污染物浓度,而与街谷建筑错列布置的阻挡建筑会增大街谷内污染物浓度;数值模拟结果还表明,街谷内污染物的扩散和清除效果受气流速度和涡流特性的共同作用.     

道路绿化带对街道峡谷内污染物扩散的影响研究

研究了道路绿化带对街道峡谷内流场与机动车尾气扩散的影响特征.假设绿化带树冠为均匀多孔介质,采用压力损失系数表征树冠对空气流动的阻碍作用,建立可用于数值模拟的绿化带多孔介质物理模型.采用稳态k-ε湍流模型结合组分输运方程模拟道路中央有绿化带街道峡谷内的尾气扩散过程,模拟结果与风洞试验数据对比吻合较好.分析发现,有绿化带街道峡谷内存在一个围绕树冠的顺时针旋涡,旋涡中心略偏向右上方,背风面污染物浓度显著增大,较无绿化带的污染物平均浓度增长46.0%.进一步模拟了不同绿化带树冠高度情况下街道峡谷内流场与浓度场,发现随着树冠位置的上升,峡谷内流场旋涡中心逐步上移且偏向迎风建筑物,峡谷内整体气流速度下降,污染物浓度逐步升高,树冠底部高度为8 m时其污染物浓度可达4 m时的2倍多;尤其是当树冠顶部超过屋顶高度时,峡谷内污染物总体浓度增长迅速.     

风速及泄漏量对无组织排放的苯污染物浓度影响的CFD模拟研究

利用Fluent软件对某化工厂苯污染物的无组织排放在居民区的扩散规律进行了模拟,研究并比较了风速及无组织泄漏量对污染物浓度的影响。研究结果表明：存在伙,当实际泄漏量大于QC时,敏感点的苯污染物浓度随风速增大而减小;当泄漏量小于伙时,敏感点的苯污染物浓度随风速增大而增大。风速较小时,随着敏感点到泄漏源距离的增大,敏感点的污染物浓度有减小趋势;风速较大时。敏感点的苯污染物浓度不仅与敏感点到泄漏源的距离有关,还与污染物的泄漏量有关。在污染物扩散方向的下风向街区内,迎风一侧的污染物浓度高于背风一侧的污染物浓度。     

太原煤化工区有毒气体泄漏环境风险分析

针对太原煤化工区氯气、氨气和光气这3种泄漏风险最高的有毒气体的事故条件,采用非定常的CALPUFF大气扩散模式进行了一整年的事故扩散模拟.获得逐时次事故扩散浓度场并分析3种污染物泄漏的全年平均风险及各季变化.结果定量描述了氯气、氨气和光气的致死浓度、中毒浓度和刺激浓度的全年及各季平均风险范围,并分析了不同有毒气体风险范围的差异及四季变化的原因.     

污染源对建筑小区影响的数值模拟

采用二维RNG k-ε湍流模型,通过模拟不同位置污染源和建筑物不同规划位置,研究了单栋建筑物和双排多建筑物情况下,污染源对建筑物或建筑群的影响,得到了相应的污染物浓度分布.研究发现:污染物的迁移扩散是由建筑物周围的风速场及湍流扩散系数分布确定的,并且污染物在建筑群中的浓度分布与建筑群中各建筑物的分布位置密切相关.在考虑当地主要气象条件下,通过合理安排建筑群中各建筑物的位置,可以有效地减少建筑群内污染物高浓度的影响区域,避免污染物积聚死角.同时,优化污染源的位置也可以达到减少建筑群内污染物高浓度的影响区域.将污染源放置在高速风道上,其污染范围小,利于污染物迁离小区;反之,污染范围大,不利于污染物迁离.      

东中国海表层海水微塑料分布特征及其来源综述

微塑料作为一种新型污染物,对环境、海洋生物、人体健康等均会产生潜在危害,因而引起国内外学者的广泛关注。本文基于公开发表的文献资料,剖析东中国海表层海水微塑料的丰度分布以及粒径、颜色、形状、种类组成特征,总结东中国海微塑料污染概况,进而分析微塑料可能的来源。研究表明,东中国海表层海水微塑料丰度整体变化幅度小,沿岸局部及河口附近海域丰度高。其中,渤海表层海水微塑料分布较为均匀,渤海海峡以及靠近陆地处略高;黄海局部（青岛近岸、桑沟湾海域）丰度较高,其余海域丰度与渤海相近,南部略高于北部;东海沿岸河口附近丰度明显升高,从沿岸向海呈降低趋势。渤海表层海水微塑料粒径组成以小于1 mm为主;黄海以小于0.5 mm为主;东海以0.5～1 mm和1～5 mm为主。东中国海各地表层海水微塑料的颜色组成差异大,形状组成以纤维状为主,种类组成以聚乙烯和聚丙烯为主。     

黄渤海沿岸经济贝类体内的石油烃的测定

在１９９０－９７－１９９１－１２期间,监测了黄渤海沿岸经济贝类体内的污染物残留量,计算了沿岸软体动物体内石油烃含量的本底值为３．４７－１９．７ｍｇ／ｋｇ,用本底值的上限作为评价标准,对沿岸贝类的石油污染状况,按污染程度做了海区划分,结果是大连湾,长江口,锦州湾的经济贝类是石油烃污染严重的区域。     

钚同位素法示踪中国领海核爆散落物钚的主要来源与迁移途径

使用电感耦合等离子体质谱仪,对东海及冲绳海槽沉积物、南海及邻近海域以及西北太平洋表层水中240Pu/239Pu同位素比值进行了测定,以确定中国领海核爆散落核素钚的主要来源及迁移途径。结果显示:东海及冲绳海槽沉积物中240Pu/239Pu比值分布于0.24~0.31之间,南海及邻近海域以及西北太平洋表层水240Pu/239Pu比值也处于0.22~0.24之间,都明显高于全球大气理论沉降值0.18。根据240Pu/239Pu比值及其在沉积物芯中的分布特征分析,二十世纪50年代早期美国在北太平洋马绍尔群岛进行的核爆实验,被认为是中国领海及其邻近海域除全球大气沉降外的另一重要的钚的来源。模式计算显示,东海及冲绳沉积物中约55%、中国南海及其邻近海域表层水中约40%、西北太平洋表层水中约20%的钚,来自北太平洋核爆基地。北太平洋赤道环流及其在西北太平洋的分支洋流是钚自核爆地向中国领海迁移的主要通道。     

台湾海峡及周边海区气溶胶时空分布特征的遥感分析

首次利用连续3年(2002～2004)的MODIS气溶胶卫星遥感资料分析了台湾海峡及周边海区的气溶胶时空分布特征.研究表明,台湾海峡及周边海区气溶胶多年平均光学厚度沿岸呈带状分布且表现出随离岸距离呈指数降低的空间分布特征.各典型海区中,台湾海峡多年平均气溶胶光学厚度最高;其次为东海南部和南海北部,西北太平洋海区的气溶胶光学厚度最低.4个季节的气溶胶光学厚度时空分布特征明显不同,呈现出春季高、冬季略高于秋季、夏季低的特点.春季受我国北方沙尘天气影响,整个海区气溶胶光学厚度高于其它季节,达到0.32;沙尘气溶胶在冬季季风的作用下能够向南跨越东海,最远传输到西北太平洋海区上空,使得该海区的气溶胶光学厚度值达到0.22,明显高于其它季节,夏季则由于东南季风和多降雨天气的影响,陆源污染物向海扩散条件差,气溶胶光学厚度低,仅为0.12,气溶胶类型分布分析表明,近岸海区的气溶胶类型主要以来自陆源的污染和烟尘气溶胶为主,春、秋以及冬季在大气动力的作用下可以输送到较远的海区上空;远岸海区的气溶胶类型则可能主要以海盐气溶胶或沙尘气溶胶(春季)为主;近远海之间海区的气溶胶类型分布则主要以污染气溶胶和海盐气溶胶(或沙尘气溶胶)混合为主.     

Determination of chemical elements in deposition on the Western North Pacific

Shipboard sampling was performed for the evaluation of the deposition amount of chemical species on the southwestern section of the North Pacific, utilizing simple plastic samplers fixed on the upper decks of research vessels of the Japan Meteorological Agency on their routine meteorological and oceanographical cruises from 1988 to 1990. The deposition of nss-sulfate (non-seasalt sulfate, calculated from the concentration of sodium) was found to be high in the western Japan Sea, East China Sea and southern sea adjacent to the Japanese Islands. In the Mariana Sea and the equatorial area, the lowest values were constantly observed in the summer of those 3 years. Values a little higher, but much lower than in the Japan Sea or East China Sea, were measured off the Philippine Islands. The deposition amounts of crustal elements such as silicon, aluminum and iron showed similar tendencies but with some difference in detail.     

长江三角洲地区大气污染物输送规律研究

采用NCEP全球再分析资料运行MM5获得研究区域2004年代表月份的气象场模拟结果,运用HYSPLIT4.8模式,计算代表城市的后向及前向气流轨迹.结果表明,不同季节,气流轨迹的分布差异明显,影响范围各不相同.影响长三角地区低层大气的输送气流主要来源于蒙古、华北或东北地区,途径黄海海域或东部沿海的山东、江苏或上海等地抵达长三角地区.受夏季西南季风的影响,西南方向也是比较重要的输送途径.长江三角洲地区对外界的中尺度污染传输主要受东亚季风活动的影响,其中冬季季风是长三角污染物向华南和西太平洋地区传输的一个主要机制;影响长三角污染物输送的重要系统还包括春夏控制我国东部沿海地区的西太平洋副热带反气旋环流,该系统主要向西影响我国内陆地区.     

东黄渤海白姑鱼(Argyrosomus argentatus) 渔场空间格局的研究

根据1971-1982年渤、黄、东海的统计资料研究近海白姑鱼数量空间格局的变化。研究结果表明:我国东黄渤海白姑鱼渔场一共有3类:即产卵场渔场,主要位于春季东海沿海水域;索饵场渔场主要位于夏季的东海北部和黄海南部;越冬场渔场有两个,北部越冬场在冬季的东黄海外海,南部越冬场主要集中在东海南部近海。自1978年后,东海白姑鱼产量明显上升,并且超过黄渤海区。通过对不同渔场白姑鱼产量对整个渔场产量贡献的分布格局分析显示,东海白姑鱼主要渔场有两个:其中东黄海渔场位于长江口附近,渔讯为5-9月;黄渤海的渔场位于黄海北部近海和渤海中央,主要渔讯在11月。在渔汛时,白姑鱼渔场中的鱼群密集,产量集中,是捕捞白姑鱼的理想渔场。1971-1982年白姑鱼鱼群的分布与近年来分布格局类似,因此论文有关白姑鱼渔场特征、渔汛时间和渔场贡献率分布格局模式等重要结论对现今白姑鱼资源保护仍然具有重要的参考价值。     

黄、东海二甲基硫海气交换通量时空分布及影响因子

二甲基硫（dimethyl sulfide,DMS）海气交换对全球气候和环境变化有重要贡献。本文利用已发表的2005－2017年文献数据,结合ERA-interim（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Interim Re-Analysis）风速数据,估算了黄、东海DMS海气通量,并分析了其季节变化和空间差异。结果表明:南黄海和东海DMS年平均海气通量分别为（8.63±4.90）μmol/(m2·d)和（12.77±8.42）μmol/(m2·d),除秋季外,东海海气通量高于南黄海;DMS海气通量季节变化显著,夏季最大,冬季最小,南黄海秋季高于春季,东海春季高于秋季。基于方差分解,本文讨论了各因子方差对DMS海气通量方差的贡献,在南黄海,春季表层DMS浓度和交换速率均对海气通量有主要影响,夏季和冬季交换速率对海气通量影响较大;在东海,春季海气通量受到交换速率和DMS浓度交互作用的影响较大,夏季海气通量主要由DMS浓度控制,秋季和冬季交换速率对海气通量的影响较大。南黄海和东海占全球海洋面积的0.30%,其DMS排放量为0.1461 TgS/a,占全球海洋DMS排放量的0.52%。     

东中国海表层海水137Cs分布的影响因素

采集山东半岛附近海域表层海水样品,分析137Cs分布特征,并结合东中国海137Cs比活度数据,探讨影响表层海水137Cs分布的因素。结果表明:（1）山东半岛附近海域表层海水137Cs比活度在0.60±0.18~1.21±0.19 Bq/m3之间,平均值为0.90±0.17 Bq/m3。沿岸137Cs比活度较离岸小,主要受沿岸流影响。（2）东中国海各海域137Cs空间分布受大气不均匀沉降,沿岸流,河流冲淡水等因素影响;随时间变化,整个东中国海表层137Cs活度降低,切尔诺贝利核事故对东中国海影响不大。（3）渤海表层137Cs海水析出速率为0.046/a,高于黄海（0.032/a）和东海（0.027/a）,与较高的颗粒物质吸附能力和水体横纵向混合过程有关。     

1997—2007年东海叶绿素a质量浓度的时空变化分析

分析了1997—2007年由SeaWiFS卫星获得的我国东海ρ(叶绿素a)的时空变化特点.结果表明,ρ(叶绿素a)多年平均值在近海明显高于外海,近海往外快速递减,最高值位于长江口大沙滩. 东海ρ(叶绿素a)呈明显的年周期性变化,波峰基本出现在3—4月,波谷在7—8月.在近11年间,ρ(叶绿素a)及距平呈下降趋势,最显著的是在东海近海海区. ρ(叶绿素a)及距平的变化具有明显的区域性,东海北部近海多年的月均值最高〔ρ(叶绿素a)>2.0 mg/m3〕,南部近海和台湾海峡次之(0.8～2.0 mg/m3),东海北部和南部外海最小〔ρ(叶绿素a)<1.0 mg/m3〕. 近海主要受到陆地径流带来富营养盐的影响,ρ(叶绿素a)高、变化幅度大、周期短,东海外海及台湾海峡主要受到高温寡营养盐的黑潮及其分支影响,ρ(叶绿素a)低、变化幅度小、周期长.