辽宁省近地层风切变特征研究

利用辽宁省风能资源专业观测网26座测风塔2009年6月至2010年5月10~70 m（100 m）的逐时梯度风观测数据,研究了辽宁省近地层风切变特征,结果表明：近地层风速随高度变化基本遵循幂指数规律;各塔年风切变指数为0.024 4~0.405 0,没有明显的空间分布规律,主要受局地地形、地貌环境影响,个体差异较大;有11座测风塔年平均风切变指数大于B类风切变指数,26座测风塔空间平均年风切变指数为0.155 1,也略大于B类风切变指数;风切变指数呈现明显的白天小、夜间大的日变化特征,与气温的日变化呈反位相;春季风切变指数明显偏小;大气中性条件下的风切变指数与年平均风切变指数基本相当,稳定状态下风切变指数明显偏大,不稳定状态下最小;风切变指数具有随风速增大而减小的特点,大风条件下的平均风切变指数小于年平均风切变指数,多数测风塔风速≥15 m/s时风切变指数下降至0.1以下。     

两类污染型下中低空风切变对PM2.5浓度影响

基于2015~2020年京津冀地区生态环境监测数据和多源气象数据,分析了北京地区0~3km中低空垂直风切变在不同PM_2.5等级下的演变特征。结果表明,风速日变化特征随着PM_2.5浓度升高而逐渐减弱,PM_2.56级污染时近地面风速日变化基本消失,甚至反向变化;白天边界层风速增大时段对应10m/(s·km)以下的风切变,20:00后增大至12~14m/(s·km),该现象随着PM_2.5污染加重变得更为显著,白天时段近地层垂直风切变较小值(<6m/(s·km))维持,可能是污染严重的信号之一;基于旋转经验正交函数分解法(REOF),将污染日下中低空垂直风切变分为无扰动型和压缩型,压缩型低压强度略强于无扰动型,无扰动型的PM_2.5浓度均值、峰值较压缩型更高,逆温强于压缩型,另外,无扰动型PM_2.5浓度增长期和边界层高度(PBLH)反向变化,压缩型PM_2.5浓度增长期和PBLH同向变化。     

塔克拉玛干沙漠腹地冬季近地层CO2浓度变化特征

利用Li-8150系统在塔克拉玛干沙漠腹地进行了冬季近地层(￡6m)CO2浓度数据收集,结合同步气象资料,分析了近地层CO2浓度变化特征,土壤呼吸速率及气温、风速等气象因素对其变化特征的影响.结果表明,近地层CO2浓度日变化曲线呈单峰型结构,白天浓度高于夜晚.沙漠腹地冬季近地层大气CO2浓度主要集中分布在371.6~387.1μmol/mol,日平均最高值出现在12:00,最低值出现在凌晨;近地层CO2浓度对土壤呼吸速率的响应程度较好;不同高处气温与CO2浓度均存在着显著的正相关关系;近地层(31m)的CO2浓度受风速变化影响较大,而风速对0.5m及以下高度CO2浓度分布特征的影响相对较小;流动沙漠腹地,土壤呼吸和微弱的气象条件相互作用,共同调节和控制着近地层CO2的浓度变化.     

大气中四种污染物的垂直梯度观测及其与气象参数关系

在离地面1.5m、18m和52m三个高度,对SO_2、SO_4、颗粒物和NH_3,进行了20多天的同步观测。发现在18m以下,浓度随高度增高而增大;在18m～52m之间,浓度随高度升高而递减的规律。利用浓度的垂直梯度值,还计算了SO_2的干沉降系数。分析浓度逐日变化和多种气象参数关系可知,近地面风速仍然是影响浓度变化的主要参数;近地层R_1、温度垂直梯度、底层逆温层高度、地面气压和相对温度也与浓度有较密切的关系;各层浓度之间的关系,则主要受风速垂直切变的影响。     

深圳近地层大气日间VOCs垂直分布特征观测研究

为探究近地层大气日间VOCs(挥发性有机物)垂直分布特征以及对臭氧(O₃)生成的影响,2021年9月,在深圳市气象梯度塔的11个垂直梯度上开展了6轮VOCs离线罐采样,并应用气相色谱质谱联用仪对102种组分进行定量分析.结果表明,从地面(0 m)到高空(345 m)VOCs总体污染水平相近,近地层大气垂直混合较为均匀;但烯烃浓度随高度增加下降明显,主要受人为源排放的乙烯变化主导;高反应性的OVOCs(含氧挥发性有机物)在较高垂直梯度上(240～345 m)增长明显,可能是导致O₃在高空浓度显著大于地面的原因之一.各垂直梯度上的臭氧生成潜势(OFP)占比排序均为：OVOCs>芳香烃>烷烃>烯烃>卤代烃>炔烃,乙酸乙酯、乙醛和甲苯是促进O₃生成的优势物种.日变化方面,大多数情况下不同高度的总挥发性有机物(TVOCs)浓度均在9:00最高,推测主要受早高峰时段交通尾气排放影响;随着光化学反应的进行,OVOCs浓度在13:00达到最大,推动O₃浓度于午间达到峰值.X/E(间,对...     

江西省山地风场风能资源储量及特征分析

论文利用数值模拟GIS空间分析法以及实测与野外勘察调研两种方法规划了江西省山地风能资源的具体分布并定量估算了其储量,此外,还利用山地2座测风塔资料,详细地分析了山地风能资源特性,结果表明:江西省高山地区风能资源呈沿山脉走向的线状分布或孤立山峰的点状分布,技术可开发量约为111×10⁴ kW,技术可开发面积约为136 km²,装机容量约为148×10⁴ kW。山地低层风速和风功率密度较大,随高度的增加略有增大,风切变指数很小,分别为0.017、0.098。山地风场风速和风功率密度日变化明显呈U型分布,正午前后风速最小,凌晨至清晨风速较大,最大风速与最小风速相差1~2 m/s;山地风场有两个接近相反的主导风向,集中在NW-N以及SSW-SSE扇区,对于风机机组布局较为有利。     

天津夏季低层大气O3和NO2浓度垂直分布

利用2007年8月8-24日天津255 m气象铁塔上连续17 d的ψ(O3)和ψ(NO2)及同期气象观测数据,分析了ψ(O3)和ψ(NO2)(以小时平均值计)的日变化和垂直分布规律及其与气象因子之间的关系.结果表明:天津市近地层ψ(O3)分布具有明显的日变化和垂直分布特征,昼夜差异显著;一般情况下,ψ(O3)日均值在220 m高度处最大,120 m处次之,40 m处最小;ψ(O3)与温度和风速呈正相关,而与相对湿度呈负相关.ψ(NO2)日变化多为双峰型,白天较低;ψ(NO2)垂直差异较小,夜间稳定层使NO2产生局地积累,低层大于高层;ψ(NO2)与温度和风速呈负相关,与相对湿度的关系比较复杂,白天呈正相关,夜间呈负相关.     

铁塔近地层风场特征研究

基于对铁塔近地层风场的观测资料,采用统计分析方法,以夏季为例对铁塔近地层风场的平均风速、平均风向、最大风速、阵风、低空风切变等进行了分析研究,给出了夏季近地层风场的分布特征。     

鄱阳湖天然湖面遥感监测及其与水位关系研究

以1989—2010年鄱阳湖100期(景)Landsat TM/ETM+影像为数据源,对比分析了水体指数法和谱间关系法两种主要的水体提取方法,利用水体指数法提取了天然湖体水面面积,揭示了不同水位下鄱阳湖天然湖体水面的空间扩展过程与特征,建立了汛期与非汛期水面-水位关系模型并确定了相应代表性水位站。结果表明:①在鄱阳湖,水体指数法水体提取精度优于谱间关系法;②受地形影响,不同水位条件下鄱阳湖天然水面的空间扩展特征大致呈"菱形"沿湖岸以顺时针方向(即:北→东→南→西→北)推进;③水位为6~15 m时,鄱阳湖天然湖体水面随水位变化呈线性变化,水面变化显著;而在水位介于15~22 m时,天然湖体水面随水位变化则呈对数变化。基于水面-水位关系模型,确定汛期代表性水位站为星子站、都昌站与吴城站;而非汛期代表性水位站为棠荫站。     

苏州市近地面臭氧时空分布特征及模拟分析

文章利用2016-2019年苏州市臭氧(O₃)环境监测站点数据,分析了苏州市O₃浓度的时空分布特征及其与NO₂、CO的相关性,并利用WRF-Chem模式模拟了苏州地区O₃高浓度事件来探究湖陆风对O₃迁移的影响。结果表明：苏州市O₃明显超标且2017年超标最为严重;O₃污染日具有明显的季节特征,以O₃作为首要污染物在春夏季尤为突出;月变化呈现双峰型特征,前2年峰值出现时间要略早于后2年;各季节日变化均为单峰型特征,在15:00前后浓度达到最高;空间上市区浓度整体高于周边城市,但在湖陆风盛行的2017年夏季截然相反;苏州市夏季存在明显的O₃“周末效应”,周末的夜间和上午O₃浓度高于工作日,而工作日在O₃峰值时段浓度更高;模拟的O₃高浓度事件证明了太湖湖陆风的存在,而高温时段湖风会将城区O₃往下风向的周边城市移...     

嘉兴夏季臭氧污染的近地层垂直变化特征

基于2018年浙江省嘉兴市14个环境国控站点的O₃历史资料与气象要素,研究O₃与气象要素的关系,并结合差分吸收臭氧雷达的垂直臭氧探测资料,分析近地层O₃廓线变化特征.结果表明,嘉兴地区发生高浓度O₃污染的关键气象要素为24~36℃的大气温度和36%~77%的相对湿度,24℃以上的大气温度与77%以下的相对湿度可作为启动预警O₃污染的气象指标.差分吸收臭氧雷达监测结果显示,无论O₃超标天与清洁天,在垂直方向上其浓度随高度先升后降,在600~800m范围出现峰值;O₃污染时段,在中午到午后低空形成持续向下的O₃输送带,这种低空O₃与地表O₃的叠加机制加重地表O₃污染程度,导致地表O₃超标与低空高浓度相伴出现;其廓线日变化规律表现出800m以下浓度在夜间和凌晨梯度不显著,日出后近地层O₃随时间快速增加,中午和午后持续高值,傍晚随时间逐渐下降的特征.后向轨迹分析表明,10,500,1000m高度层的气流后向轨迹聚类有相似性,500m处沿闽浙海岸线的轨迹簇对应O₃较10m处来自海上的轨迹簇高,这与500m处前体物输送堆积和紫外线辐射增强有关.污染过程近地层气流来向紧贴地面,但中高层有明显下沉气流使得O₃前体物在500m附近堆积,是造成2个典型污染过程中垂直方向上O₃高值出现在500m左右的原因之一.     

嘉兴夏季臭氧污染的近地层垂直变化特征

基于2018年浙江省嘉兴市14个环境国控站点的O₃历史资料与气象要素,研究O₃与气象要素的关系,并结合差分吸收臭氧雷达的垂直臭氧探测资料,分析近地层O₃廓线变化特征.结果表明,嘉兴地区发生高浓度O₃污染的关键气象要素为24~36℃的大气温度和36%~77%的相对湿度,24℃以上的大气温度与77%以下的相对湿度可作为启动预警O₃污染的气象指标.差分吸收臭氧雷达监测结果显示,无论O₃超标天与清洁天,在垂直方向上其浓度随高度先升后降,在600~800m范围出现峰值;O₃污染时段,在中午到午后低空形成持续向下的O₃输送带,这种低空O₃与地表O₃的叠加机制加重地表O₃污染程度,导致地表O₃超标与低空高浓度相伴出现;其廓线日变化规律表现出800m以下浓度在夜间和凌晨梯度不显著,日出后近地层O₃随时间快速增加,中午和午后持续高值,傍晚随时间逐渐下降的特征.后向轨迹分析表明,10,500,1000m高度层的气流后向轨迹聚类有相似性,500m处沿闽浙海岸线的轨迹簇对应O₃较10m处来自海上的轨迹簇高,这与500m处前体物输送堆积和紫外线辐射增强有关.污染过程近地层气流来向紧贴地面,但中高层有明显下沉气流使得O₃前体物在500m附近堆积,是造成2个典型污染过程中垂直方向上O₃高值出现在500m左右的原因之一.     

中国东海至南大洋航线海洋近地层大气NOx分布特征

为了探究我国东海至南大洋航线海洋近地层大气NO_x的分布特征,于2015年11月-2016年1月,利用中国极地科学考察船"雪龙号"的观测平台,采用Saltzman法对中国东海至南大洋航线海洋近地层大气NO_x日均浓度进行了监测.结果表明,中国东海至南大洋航线海洋近地层大气ρ（NO_x）的变化范围为0.001~0.038 mg/m3,ρ（NO）的变化范围为0.001~0.033 mg/m3,ρ（NO₂）的变化范围为0（未检出）~0.015 mg/m3.中国东海至南大洋航线海洋近地层大气中,NO是NO_x的主要成分.南极圈外海洋近地层大气中NO_x的分布特征显示距离陆地越近,ρ（NO_x）越高,NO₂/NO（二者质量浓度比值）越大,反映出海陆差异及人为污染对海洋近地层大气的影响.远离陆地的南大洋航段ρ（NO_x）显示较低的大洋背景值.南桑威奇群岛的火山活动导致附近海域异常高浓度的NO_x分布,ρ（NO_x）最高值达0.160 mg/m3,ρ（NO）为0.145 mg/m3,ρ（NO₂）为0.015 mg/m3.西风带的阻隔导致该区域NO_x向周围扩散时,难以穿越西风带,向南极大陆边缘扩散的趋势更加强烈,影响大范围南大洋近地层大气NO_x分布.人为活动可能是南极半岛和中山站附近海洋近地层大气高ρ（NO_x）和高NO₂/NO的原因之一.      

MM5/CALMET模式系统在风能资源评估中的应用

论文建立了一个适用于区域性风能资源评估的数值模式系统,该系统由中尺度气象模式MM5和微尺度模块Calm et以及风能资源参数计算模块组成。运用该模式系统分别对代表我国沿海风能丰富区的江苏省沿海地区和复杂地形条件下的北部风能丰富区的甘肃省酒泉地区的风能资源进行1 km×1 km高分辨率的逐时模拟,并通过与模拟范围内测风塔观测资料的对比检验该模式系统对我国不同地形条件下的风能资源评估能力。对比结果表明该模式系统可以很好地模拟出这两个地区的风能资源分布情形,不仅各测风塔处的年平均风速模拟值与实测值较为接近,风向频率和风功率密度方向频率也与观测值较为吻合。总体来看,该模式系统对甘肃省酒泉地区的模拟值与实测值的对比结果要优于江苏省沿海地区的对比结果。因此,该模式系统可以用来对我国不同地形条件下的风能资源进行高分辨率的评估。同时通过分析这两个地区70 m高度处的年平均风速、年平均风功率密度、年有效小时数、年发电量的水平分布结果发现,江苏省沿海地区海面上风能资源比陆上沿岸区域丰富,且风能资源沿海岸线往南逐步增加;甘肃省酒泉地区中部的盆地区域由于受南北高山形成狭管效应的作用,风能资源非常丰富。     

校园二氧化碳浓度时空动态特征

采用美国TELAIRE 7001型红外二氧化碳分析仪对校园4个不同观测点的二氧化碳浓度动态特征进行连续1a的观测。校园二氧化碳浓度变化呈明显的日、季节和空间变化。日变化趋势呈"V"型曲线,树林二氧化碳浓度值高于其他观测点,近地层空气平均二氧化碳浓度为355.1±20 mg/m3;二氧化碳浓度按季节大小排序为:春季夏季秋季冬季,5—6月份二氧化碳浓度值最高。气温变化、人为活动及局部生境变化对二氧化碳浓度变化的影响最显著。温度变化与二氧化碳浓度值之间具明显的正相关性。     

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。     

乌鲁木齐不同功能区昼间臭氧浓度变化特征分析

为了研究乌鲁木齐市昼间的近地层大气臭氧浓度变化特征,利用靛蓝二磺酸钠分光光度法(IDS法)对乌鲁木齐市不同功能区在采暖期前期、采暖期与采暖期后期昼间的小时臭氧浓度进行监测,分析与温度、太阳辐射、相对湿度的相关性。结果表明:乌鲁木齐市不同功能区昼间的小时臭氧浓度变化具有明显的"单峰型"变化规律,从早上09:00开始,臭氧浓度明显上升,最高的小时臭氧浓度出现在午后,其中,交通区、工业区昼间的小时臭氧浓度较高。不同时间段臭氧总平均浓度依次为采暖期前期>采暖期后期>采暖期,不同时间段昼间的小时臭氧浓度变化与太阳辐射、温度呈显著的正相关性,与相对湿度呈显著的负相关性。     

水库水体热分层的水质及细菌群落分布特征

作为重要的城市饮用水源地,水库是人工筑坝形成的特殊类型的水体,其水质直接影响居民的饮用水安全.为揭示北京市饮用水源地密云水库的秋季分层特征和细菌群落的垂直变化,于水体稳定分层期(秋季)在水库进行采样,应用16S rDNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和定量PCR等方法研究了密云水库水体细菌群落的垂直分布特征,并利用聚类分析、多元统计分析揭示细菌群落与环境因子之间的响应关系.结果表明:(1)密云水库水体温跃层位于水深20～30 m处,水温范围在15～19℃,聚类分析将7个采样水层划分为好氧区(上层)和缺氧区(下层)两类,温度、DO、pH在15 m以下逐渐降低,电导率、氨氮、硝态氮、亚硝态氮及总氮在15 m后发生显著变化,水体水质表现出明显的垂直分布特征;(2)RDA分析结果显示,上下水层的溶解氧、pH、电导率、氨氮、硝态氮和亚硝态氮存在较为明显的垂向变化,是影响密云水库细菌群落垂直分布的主要环境因子;(3)总细菌的数量随水深变化的波动较为明显,其中好氧区细菌的Shannon-Wiener指数和T-RFs片段数明显高于缺氧区,说明秋季密云水库水体中细菌群落分布存在显著的分层现象.本研究探究了水体热分层对水库水质及细菌群落的影响,可为预测水质变化和水库管理提供科学依据.     

宁夏腾格里湖水环境因子时空异质性及水环境质量评价

为探明宁夏中卫市腾格里湖水质状况,分别于2013—2015年春(4月)、夏(7月)、秋(10月)、冬(1月)采集水样,在水环境因子时空分布特征调查分析的基础上,运用灰色关联法、BP神经网络法对腾格里湖水质进行评价,运用综合营养状态指数法进行富营养化评价。结果表明:腾格里湖水体呈现一定程度的污染,富营养化状态较为严重、季节变化明显,氮磷营养盐超标是造成腾格里湖水体污染和富营养化的主要原因。     

松嫩平原北部土地利用变化的地形梯度特征分析

地形地貌是影响土地利用结构变化与空间格局分布的重要自然要素,不同地形梯度下的土地利用变化格局是自然条件与经济社会条件相互作用的体现。以松嫩平原北部典型区域——黑龙江省嫩江县为研究区,综合利用遥感和地理信息系统技术,通过DEM提取高程、坡度和坡向地形因子,并结合地形位指数和分布指数,分析研究区土地利用变化地形梯度特征。研究结果表明:1)1984—2011近30年间,研究区土地利用变化主要集中在高程313～397 m,坡度5～15°的半阳坡地区,并随着高程的增加、坡度的增大而减缓,阳坡大于阴坡;2)1984—2011年,研究区土地利用变化地形梯度特征明显,在不同梯度等级,土地利用类型之间的转换不同。该研究成果可以为土地利用结构的优化及合理布局提供科学依据。