基于K-means聚类分析法的肇庆市干季PM2.5污染天气分型研究

通过分析肇庆市2013—2018年国控大气环境监测站的PM_(2.5)连续监测数据,发现肇庆市区PM_(2.5)浓度在干季(10月—次年4月)明显高于其余月份,轻度以上污染基本发生在干季,且PM_(2.5)浓度对年总浓度贡献达70.8%.基于Era-interim再分析资料采用K-means聚类分析法对2013—2018年干季逐日的海平面气压和10 m水平风进行分型,揭示了肇庆市易出现PM_(2.5)污染的6种大气环流形势,包括冷锋前部(CF)、变性高压脊(THR)、脊后槽前型(BRFT)、高压底后部(HSW)、弱冷高压脊(HR)和台风外围型(TP).2013—2016年易污染天气型影响天数呈明显减少趋势,2017—2018年呈增加趋势.不同天气型PM_(2.5)浓度与局地气象要素相关性不一致,其中CF、HR、HSW、TP天气型与湿度相关性最好,THR与风速、BRFT与气压相关性最好.PM_(2.5)污染除BRFT天气型主要以本地排放累积影响为主,其余易污染天气型存在不同尺度的外来输送影响,HSW、HR主要来自广州、清远、韶关, CF主要来自佛山、中山,THR来自广州、清远、佛山.同一污染天气型在不同月份的污染影响差异较大,其中HSW、THR污染型主要影响1月和10月,CF为1月和12月,HR为2月和12月,TP为10月,BRFT为1月和10—11月.不同年份的同一月份造成不同程度的PM_(2.5)污染除了排放影响,还与天气环流类型和同一天气型下的局地气象要素密切相关.     

深圳市局地PM2.5污染事件的时空特征及典型背景环流分析

利用深圳及周边地区22个环保监测站的PM_(2.5)小时数据、深圳市152个高密度(2.5 km×2.5 km)自动气象站及3部边界层风廓线仪的探测数据,分析了深圳市局地PM_(2.5)污染事件的时空变化特征及其背景环流特征.结果表明:深圳市西北角和东北角是局地PM_(2.5)污染最频繁的2个区域,局地污染事件发生次数约占总污染事件次数的40%,每日夜间至次日凌晨是局地污染高发期.各个季节局地PM_(2.5)污染发生的大尺度环流形势不同,春季为变性高压脊配合西南低槽发展型,夏季为热带气旋外围环流影响型,秋季为副高控制下的弱高压脊型,冬季主要为冷锋前、弱高压脊或均压场控制型.局地海-陆、丘陵-平原热力差异造成的局地环流易导致地面弱风和局地辐合的出现,成为诱发局地PM_(2.5)污染的直接原因.     

广东省臭氧污染天气型及其变化特征

结合地面观测资料、再分析数据和客观天气分型方法SOM,分季节、分区域诊断和分析2015~2020年广东省O₃污染天气型及其变化特征.结果表明,2015~2019年广东省O₃污染逐年上升,其中2017~2019年上升较为明显,2020年则明显下降,气象条件和污染物排放的变化均对O₃污染的变化起到重要作用.2017~2020年广东省干季O₃浓度接近或超过湿季O₃浓度,干季污染城数亦接近湿季.弱冷高压脊天气型是影响广东省O₃污染的主导天气型,6a期间共造成526个污染城数.干季和湿季O₃污染的主导天气型分别为弱冷高压脊和台风外围,干季弱冷高压脊天气型污染天数占比呈明显上升趋势,2019~2020年超过湿季台风外围天气型成为影响O₃污染最主要的天气型.在弱冷高压脊天气型下,影响四大区域O₃污染的外来源输送路径主要有东北路和沿海路,湿季珠三角台风外围和粤北变性高压脊天气型下,区域O₃污染则受本地排放影响较大.     

2015—2021年广州市臭氧和PM2.5复合污染特征及天气分型研究

利用广州市2015—2021年的地面观测资料和ERA5再分析数据集,统计了臭氧和PM_2.5的时间分布特征及两者同时出现高值(“双高”过程)的气象成因,并进一步用自组织神经网络(SOM)研究了高浓度臭氧和PM_2.5(浓度大于年第85分位数)对应的客观天气型.结果表明,2015—2021年,广州市臭氧浓度呈逐年上升趋势,而PM_2.5浓度则呈逐年下降趋势,臭氧逐渐取代PM_2.5成为首要污染物.“双高”日主要集中在春季和秋季,且秋季占比超过50%.当温度为20～30℃,湿度为30%～50%时,“双高”日出现的概率达到30%以上.基于天气分型方法,本研究发现在所有“双高”污染过程中,主要天气分型依次为：高压底后部型、变性高压脊型、副高+台风外围型、冷锋前部型;秋季发生“双高”污染时,天气分型依次为：副高+台风外围型和副高+弱冷高压脊型.     

上海典型持续性PM2.5重度污染的数值模拟

本研究针对2013年1月23~24日的上海PM_(2.5)持续重污染过程,采用WRF-Chem大气化学模式以及PM_(2.5)质量浓度、能见度、气象要素等地面实测资料相结合的方式,揭示了造成上海冬季PM_(2.5)持续性重污染的一类"天气学必要成因",即一次弱冷空气活动过程导致了两种不利污染天气条件——"弱气压场(静稳形势)"和"弱冷空气扩散(输送形势)",两者先后影响上海造成PM_(2.5)浓度持续上升.主要过程如下:首先弱冷空气影响之前,上海处在不利的局地气象扩散条件下,受弱气压场控制10 h后本地PM_(2.5)质量浓度达到重度污染水平,之后夜间稳定边界层(地面静风和低层逆温)使得PM_(2.5)重度污染维持了7h,期间PM_(2.5)平均质量浓度为172.4μg·m~(-3).后期弱冷空气影响上海,虽然改善了局地扩散条件但是同时产生了明显的周边污染物输送,使得本地PM_(2.5)质量浓度升高并达到峰值(280μg·m~(-3)),继续加重污染水平,期间PM_(2.5)平均质量浓度为213.6μg·m~(-3).WRF-Chem模拟结果进一步表明,整个污染过程周边区域输送对上海PM_(2.5)平均贡献率为23%,其中两个阶段周边区域输送的平均贡献率分别为17.2%和32.2%,可见在不同的污染天气条件下周边污染源的贡献存在显著差异,因此可以根据对污染天气类型的预判制定应急减排方案.     

广东省大气污染典型案例特征及其影响因素分析

基于广东省空气质量监测和天气形势及气象观测数据,分析了2015年广东省典型大气污染案例中的空气质量污染特征,识别了主导天气形势及气象特征,并结合后向轨迹聚类分析,初步探讨了空气污染与气团来源的关系。结果表明:2015年全省共发生13次大气污染事件,呈现冬季(12~2月)主要为高浓度PM_(2.5)污染、春夏秋季(4~10月)高浓度O_3污染事件时有发生的时间特征和重污染区集中于珠三角地区的空间特征;从主导天气形势看,广东省大气污染事件可分为高压出海型、热带低压型、弱槽弱脊型和高压控制型4个类型;通过典型地区后向轨迹聚类分析,发现偏南和偏北方向的污染气团输送与珠三角地区O_3污染关系密切相关,东南和偏西方向的污染气团对PM_(2.5)污染有重要影响。该研究对本地区大气污染演变趋势预测和污染防治具有重要的参考意义。     

基于曲面响应建模的PM2.5可控人为源贡献解析

以东莞市PM_(2.5)重污染月份为例,使用强力法(Brute Force)和RSM/CMAQ曲面响应模型法分别解析了珠三角地区人为源排放对东莞PM_(2.5)的贡献,以及区域传输的可控人为源SO_2、NO_x和一次颗粒物(PM)在不同控制比例下(25%、50%、75%和100%)对东莞PM_(2.5)的累积浓度贡献.强力法研究结果表明,2014年1月珠三角地区人为源二次转化对东莞市PM_(2.5)的贡献(约58.10%)大于一次PM排放贡献(约41.90%),其中,人为源NH_3排放贡献最大,约占总量的21.66%.RSM/CMAQ动态源贡献结果显示,东莞市PM_(2.5)的人为可控源排放贡献(SO_2、NO_x和一次PM)占比为82.17%,受本地排放影响较大,且叠加区域排放的影响;一次PM减排对PM_(2.5)环境浓度的贡献高于仅减排SO_2和NO_x.在减排比例较低时,一次PM减排可有效削减东莞市PM_(2.5)浓度;随控制比例加大,二次前体物(SO_2和NO_x)减排对东莞市PM_(2.5)浓度削减率的影响加大.进一步使用HYSPLIT模式和轨迹聚类分析方法研究了2014年1月东莞市PM_(2.5)污染传输过程.结果显示,该时段共有6条长、短距离污染传输路径,污染物主要来自东莞市东、东北及东南方向,途经其上风向区域(惠州、深圳和广州等)传输至东莞;惠州是各主导上风向出现频率最高的城市,因而其区域传输对东莞PM_(2.5)的贡献也较大,深圳次之.     

基于CMAQ模式和自适应偏最小二乘回归法的中国地区PM2.5浓度动力-统计预报方法研究

采用CMAQ模式和自适应偏最小二乘回归法相结合的动力-统计预报方法,对2014年1—12月全国252个环境监测站的PM_(2.5)浓度逐时预报值进行了滚动订正,分析了订正前后PM_(2.5)浓度的时空变化特征,重点研究该方法在中国不同地区不同季节的适用性.结果表明:CMAQ模式预报的PM_(2.5)浓度年平均和秋冬季季节平均偏差表现为非均匀空间分布特征,即辽宁、山东部分地区、川渝地区及华中、华东、华南大部分地区预报偏高,京津冀和西部大部分地区预报偏低;订正后PM_(2.5)浓度与实测值的空间分布较一致,上述偏高和偏低地区的PM_(2.5)浓度预报误差显著减小;秋冬季PM_(2.5)浓度预报和订正偏差均大于年平均值.全国区域平均PM_(2.5)浓度实测值存在明显的季节变化特征,1—3月和11—12月较大,其他月份较小;PM_(2.5)浓度预报误差较大,多数时刻预报偏低,尤其是1—3月和11—12月偏低较明显;订正后PM_(2.5)浓度与实测值较接近,而且时间变化趋势较一致,秋冬季PM_(2.5)浓度预报和订正偏差亦明显大于春夏季.秋冬季4个重点污染区域中,京津冀地区PM_(2.5)实测浓度的区域平均值较大,川渝地区次之,长三角和珠三角地区较小;珠三角地区PM_(2.5)浓度预报和订正效果较好,川渝和长三角地区次之,京津冀地区相对较差;经滚动订正后,全年和秋冬季时段PM_(2.5)浓度订正值与实测值的相关系数均显著增加,误差显著减小,尤其是秋冬季订正效果较好.川渝地区的订正改进幅度最大,长三角和京津冀地区次之,珠三角地区较小.本文方法均适用于非污染日和污染日全国范围的PM_(2.5)预报浓度订正,两种天气过程PM_(2.5)浓度的订正效果均较好;该方法对于改进京津冀地区污染日的PM_(2.5)浓度预报更有效,其他3个地区非污染日的订正改进效果优于污染日.本文研究结果可为改进空气质量预报、重霾污染天气预警和防治提供新技术途径和科学依据.     

2015—2020年广东臭氧污染特征、污染天气分型及局地气象要素影响

利用2015—2020年广东省102个国控大气环境监测站臭氧(O₃)监测数据、广东省21个地市国家基本气象站地面气象观测数据和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代大气再分析全球气候数据(ERA5再分析资料)，研究了2015—2020年广东O₃污染特征、污染天气分型及局地气象要素影响.结果表明：2017—2019年广东O₃污染较严重，4—5月O₃浓度逐步上升，6月出现一定下降后7月开始持续上升，峰值出现在9—10月；珠三角O₃超标率明显高于全省其他地区，粤东O₃超标率低于全省平均水平，但浓度平均值高于全省其他地区.基于自组织映射(SOM)方法，将2015—2020年逐日海平面气压和10 m水平风进行分型得到12类环流型，按污染程度分为“污染天气型”、“轻污染天气型”和“清洁天气型”.其中“污染天气型”有台风外围叠加副高型、冷锋前部型、热带系统降水前静稳型、高压底前部型4类.12类天气型所对应的O₃浓度与日照时数、最高气温呈显著正相关...     

中山市旱季霾特征及数值模拟分析

利用观测数据、Hysplit后向轨迹模式以及WRF-CMAQ模式对中山市旱季霾特征进行模拟分析.中山市霾污染的天气形势以大陆高压型为主.当相对湿度在71%~90%时,气溶胶浓度和能见度的负相关性最显著,且当能见度减小到5 km以下时,PM_(2.5)浓度的大幅减小才能使能见度略有好转.最有可能引起中山发生霾天气的两条污染带,一条是沿中山至湖南南部,另一条是沿中山到粤东地区.WRF-CMAQ模式能较好地模拟出2014年1月份中山PM_(2.5)浓度、能见度的变化趋势以及广东省区域内灰霾的污染过程.在气溶胶质量权重及消光贡献中,硫酸盐的比重最高,在高相对湿度下,二次气溶胶的消光权重超过80%.通过中山PM_(2.5)过程分析发现,在霾过程,无冷空气时PM_(2.5)主要来自气溶胶反应、排放源和水平平流,贡献率分别为35%、15%和10%,有冷空气时水平平流的贡献最大,达37%;在清洁过程,无冷空气时气溶胶主要靠水平平流和干沉降清除,贡献率分别为-39%和-14%,有冷空气时清除以水平平流和垂直对流、扩散为主,贡献率分别为-29%和-25%,说明不同天气条件下霾的污染和清洁机制有着明显差别.     

区域开发环境影响评价与区域环境规划

论述了区域开发环境影响评价与区域环境规划的概念、基本原则，提出了工作程序并对主要部分进行了分析。     

我国区域矿产资源竞争力评价及与区域经济相关性研究

矿产资源对一国的国民经济发展具有重要的战略意义。论文在分析已有文献资料的基础上,结合数据可获得性原则构建我国区域矿产资源竞争力评价指标体系,并详细阐述各指标的计量方法。然后,运用多指标输入/输出复杂系统的相对有效性评价方法———数据包络分析(DEA)法,并收集2000—2009年数据对我国区域(东部、中部和西部)矿产资源竞争力进行评估,揭示其变化规律。最后,用我国区域2000—2009年的"矿产资源竞争力"和"人均GDP增长率"分别代表其矿产资源的丰裕程度和经济发展水平,结合协整检验和Granger因果分析法验证矿产的"资源诅咒"假说在我国区域间是否成立。研究结果显示:①随着时间的推移以及我国市场经济的发展,区域矿产资源竞争力在不断地提升。另外,我国三大区域的矿产资源竞争力与其所拥有的矿产资源储量成反比;②区域矿产资源竞争力与其经济发展水平呈长期稳定的均衡、双向因果关系,得出矿产的"资源诅咒"假说不成立的结论。上述研究成果对于我国如何提升矿产资源竞争力及利用矿产资源发展区域经济具有极其重要的指导意义。     

Climate Change Projections for the United States Midwest

Environmental and societal factors such asair quality, water quality andavailability, land use changes andexpanding urbanization are alreadyaffecting human health and welfare,agriculture, and natural ecosystems in theMidwestern United States. Over thiscentury, these existing stresses willlikely be exacerbated by climate changesresulting from human activities. It isessential that policy decisions aimed atpreserving the well-being of a region beinformed by a good understanding of theregion's climate, how climate might change,and the uncertainties inherent in futureprojections. Recent updates in climatemodeling expertise and an expanded view ofpossible non-intervention emissionscenarios have narrowed the range of changethat can be expected over the Midwestthroughout the next century in some ways,while broadening it in others. In contrastto previous studies, which generallyconsider a mid-range scenario for futureemissions, this study presents the range ofchange that would result from low to highscenarios for climate change. In this waywe account for uncertainties inanthropogenic forcing on climate change inthe region and quantify the potentialeffects of human actions on future climate.This analysis also combines the latestclimate model projections with historicalrecords of observed climate over the pastcentury, effectively placing potentialchanges in extreme event frequencies suchas heavy rainfall events and temperaturethreshold exceedances within the context ofobserved variability over the past century.The purpose of this study is to provide anupdated picture of the potential impacts ofclimate change on the Midwest to inform theimpact assessment and policy developmentcommunity. From the magnitude of thechanges projected by this study, it isclear that these must be included in futurepolicy decisions in order to ensure thesuccessful adaptation and survival ofexisting human and natural systems in theMidwest.     

京津冀一次污染过程的星地同步动态监测分析

京津冀地区大气污染监管逐渐走向区域联防联控模式,卫星遥感可实现大范围实时动态监测,地基监测能够获取精细的网点信息.结合卫星和地基数据,可对区域污染的生消过程进行三维立体的跟踪.本文通过综合分析卫星遥感数据、地面PM_(2.5)浓度数据、激光雷达垂直污染监测数据以及气象数据,分析了2018年3月8～10日京津冀区域污染的形成过程、传输路径、影响范围以及气象因子变化.结果发现,本次污染覆盖范围面积达20万km~2左右,区域内以四级中度污染为主,区域间的污染传输过程非常典型. 3月8～9日北京-保定偏南风频率为50%左右,冀南部分地区到达100%,在持续偏南风作用下,北京-保定一带空气质量由一级优迅速升至四级轻度污染,气溶胶光学厚度高值区由京津冀南部的邯郸-邢台西部山前推至北部燕山前. 3月10日该区域转以弱偏北风为主,湿度明显升高,京津冀南部形成污染辐合,污染重心南移至邯郸-邢台东部;午后,北京转偏东风,空气质量由东向西递次转好.从激光雷达垂直观测结果看,重污染期间北京地区污染层主要出现在1 000 m以下.近地面800 m以下,1 200～1 500 m多次出现双逆温层,且逆温强度高达4～7℃,非常不利于污染物垂直扩散.由此可见,在区域能源消耗和污染排放量依旧很大的背景下,一旦气象条件转差,很容易形成区域性重污染.     

中国粮食生产区域集中化的演化趋势

农业生产的区域专业化与地域分工是农业现代化的一个重要标志,也是未来中国农业发展的必由之路。受农业生产市场化程度以及耕地保护、农业补贴、价格保护等政策因素的影响,中国目前区域专业化的方向和地域分工取向尚不清晰,不过农产品生产的集中化趋势却为回答这一问题提供了重要线索。论文以稻谷、小麦和玉米3种主要粮食作物为研究对象,利用省域单元1981—2013年的产量数据,运用集中化指数方法揭示1980年以来中国粮食生产区域集中化程度的演变特征和演化趋势。结果表明：中国粮食生产的集中化程度明显上升,3种粮食作物中小麦生产的集中化程度最高,并呈相对稳定的集中化趋势,而稻谷和玉米生产的集中化程度则经历了一个“U”型变化过程,意味着稻谷和玉米生产在这一阶段发生了空间重组;依据集中化趋势,稻谷生产向黑龙江、湖南、江西等地集中,小麦生产向河南、山东、安徽等传统小麦产区集中,玉米生产则向黑龙江、内蒙古等地集中,预示未来极有可能在这些地区及其周边形成专业化粮食产区。加强这些地区的农田基本建设将有助于推进中国粮食生产的地区专业化与地域分工。     

陕西秦巴山区地域功能转型与高质量发展路径

以高质量发展为导向的地域功能转型是实现区域可持续发展必然要求。采用熵权-TOPSIS法和改进的耦合协调度模型,定量分析了陕西秦巴山区地域功能转型格局演进阶段性及其空间差异性,探究了地域功能转型机制及其高质量发展路径。结果表明：西部大开发政策实施以来,秦巴山区地域功能趋向优化,其中经济发展和社会保障功能提升快速,农业生产和生态服务功能经过短暂调整后逐步提升。地域各系统功能耦合协调度呈现从低水平平衡向高水平耦合的递进式演进规律,地域功能经过了由农业生产主导型向生态保护主导型,再向各功能均衡协调渐进转型的过程。不同县域单元地域功能耦合协调度差异明显,呈现“西北高、东南低”的特征,高值区集中在秦岭北麓地带和汉江沿岸。研究认为陕西秦岭山区实现高质量发展路径包括：创新区域协调发展战略,促进地区之间互动,提升地域功能协同度;构筑绿色发展体系,促进各系统功能互补,提升地域功能耦合度;探索高质量发展模式,补齐地区发展短板,积极融入新一轮西部大开发新格局;搭建科技创新智库平台,创建秦岭综合研究示范区,提升区域系统创新能力。     

我国的固体废物处理处置现状与发展

本文在对固体废物的污染状况、管理中存在的问题,现有技术水平以及社会需求进行分析的基础上,提出了建立了区域性集中处理处置技术体系的观点及应考虑优先发展的处理处置技术。     

餐厨垃圾国家政策及地方法规研究和思考

文章介绍了餐厨垃圾的产生和危害,以及目前国家及地方在餐厨垃圾处理方面颁布和制定的指导性文件、政策性法规、及行业标准。通过总结苏州、宁波、西宁、乌鲁木齐等城市在治理餐厨垃圾过程中的经验,结合这些地区在餐厨垃圾处理方面的地方法规、收集运输系统、无害化处理体系的建立过程,通过分析思考,提出了适用于一般城市的关于餐厨垃圾收集、运输、处理过程系统性的工作框架。指出了餐厨垃圾处理目前面临的主要问题,并对未来如何推进和完善餐厨垃圾处理工作提出了合理化建议,对政府未来的决策具有一定程度的参考意义。     

区域规划声环境影响评价方法和指标探析

文章回顾了区域规划声环境影响评价的常用评价指标和方法,分析了现行方法中存在的主要问题,提出了改进区域规划声环境评价指标和方法的原则,定义了人口计权平均等效声级、按人口分布计算的超标量计权噪声冲击指数、按面积分布计算的超标量计权噪声冲击指数三个新评价指标,并在“武汉站周边地区市政专项规划环评”中进行了实证分析,为今后区域规划声环境影响评价指标、方法的优化与合理选用提供了指导性意见。     

Foundation of regional ecology and its methodologies

ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｒｅｇｉｏｎａｌｅｃｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｅｓＹｅＣｈａｎｇｍｉｎｇ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ－ＥｎｖｉｒｏｎｒｎｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｒｎｙｏｆＳｃｉｅｎｃ...