近53年宜昌市霾的演变特征及气象因子诊断

利用1955～2007年宜昌地面观测站相对湿度、能见度资料,2001～2007年08时高空探测规定层气温资料,在对霾记录进行订正处理的基础上,研究了霾天气的气候特征以及霾与地面风向风速、地面气压场、地面气温、连续不降水日数以及高空逆温层、等温层的关系。结果表明,宜昌霾天气从70年代中后期开始迅速增加,从80年代至今每年的霾日数基本在125 d以上;冬季和初春是宜昌霾天气多发的季节,尤其是1、12月几乎有一半的时间会出现霾;5～9月降水季节由于雨水的冲刷作用,宜昌霾天气出现的较少;气压场的减弱、地面气温的增加等气象因子有利于霾天气的出现;连续无降水日数比较多的月份,对应地该月的霾日一般也比较多。同时,研究也初步揭示了近些年宜昌霾日增多除了与城市工业快速发展、生态环境遭到破坏,从而使滞留在空气中的污染物增多有关外,还与宜昌静风多、风速小,低空常存在逆温层、等温层的气候特点,以及宜昌的盛行风方向多化工企业这些因素有关.     

1961~2013年长江三角洲地区霾日季节特征及变化分析

选取长江三角洲146个观测站1961~2013年的地面观测资料,分析了霾日季节性的年际、年代际长期变化及空间分布规律。结果表明,长江三角洲霾多发时段随年际增长逐渐由冬季蔓延至春季,秋季和夏季。长三角平均霾日的季节变率从60~70年代的72.5%~78.5%,80年代跌至61.2%,到90年代跌至55.3%,而在本世纪的13 a低达52.3%,体现了长三角霾日变化季节性的年代际特征,即近53 a季节差异在不断减小,霾趋于常年化发生。霾日季节性的空间分布及年际变化特征还表明:近53 a长三角霾日呈持续上升趋势,1980年以前的2个年代增长缓慢,并维持低霾日水平,尽管1980年以后仍然增长缓慢,但维持多霾日的较高水平。霾日高发区域主要集中在南京-镇江一带、上海西南部地区、湖州-杭州-绍兴-金华一带、宁波西北部地区,高值中心依次为金华西北部兰溪市的70.2 d,江苏南京市的 40.0 d,上海金山的38.0 d以及宁波余姚市的35.5 d。长三角中部的霾日年增长率整体低于南部和北部地区,江苏中部及南部、浙江南部及东部沿海、安徽东南部地区是霾日年际增长高值区。长三角霾日年际变化趋势以夏季增长率最高,其次是秋季、春季,冬季霾日年际变化趋势普遍增长率最低,近53 a来长江三角洲大部分地区出现了霾日季节性差异变小的季节性变异特征。     

安徽省霾时空分布特征分析

利用安徽省78个气象台站1971～2010年能见度和相对湿度资料,统计出历年各站霾发生日数并分析其时空分布特征,通过历年霾日数变化趋势、EOF分析等方法对安徽省近40 a霾的气候变化特征进行分析。结果表明：安徽省霾日数存在显著的增多趋势;霾高发期在秋冬季,1月更是一年中霾发生最多的月份;5～6月是霾发生的次高峰,6月的极重霾为全年中最多;白天出现霾的几率高于夜晚,早上8时是一天中最容易出现霾的时刻。安徽省霾年平均日数的空间分布很不均匀,平原多于山区,主要城市及周边地区的年平均霾日数较多,山区很少;沿淮淮北的极重霾日数最多。2007年前后霾的年平均日数达到40 a来的最高值。霾日数EOF前4个模态累积方差贡献为793％,说明安徽省绝大部分地区霾日数随年代的变化都是呈增长趋势;时间系数表现为明显的年代变化,以3～4 a周期震荡增长为主     

河北廊坊地区霾天气特征分析

利用1975–2012年廊坊地区5个站的气象观测资料,分析廊坊地区霾天气的时空变化特征以及霾天气时的气象要素特征。结果表明:单站霾出现的频率最高达41.5%,年均霾日固安站最多为72.3天,廊坊市最少为55.7天;廊坊市区霾日呈明显的增加趋势,文安、固安呈下降趋势,霸州、三河变化趋势平稳;霾天气的高发月是11月、12月,霾最少月是5月,霾天气的高发季节是秋、冬季,春季霾最少;08时霾天气发生频率最高;霾天气发生时气象要素变化特点为,能见度一般在5.0-10km,风速在0.0-3.0m/s,相对湿度在60%-90%之间。     

济南市雾霾特征分析

利用1961-2013年济南市6个地面气象观测站的气象观测资料,分析了济南市雾霾的变化规律和分布特征。结果表明:全市大雾日数随年代变化总体上都呈波动下降的趋势,全市霾日数随年代变化呈"升-降-升"的趋势;全市各站大雾日数最多出现在冬季,其次是秋季,最少出现在春季;全市各站霾日数最多出现在冬季,其次是秋季,最少出现在夏季;大雾最多出现在黄河以北的济阳,最少出现在东部章丘;霾最多出现在市区,最少出现在黄河以北的济阳。     

上海霾气候数据序列重建及其时空特征

利用上海11个气象站点1960～2008年日均相对湿度、能见度以及天气现象资料,重建了上海近50a霾气候数据序列,并从时间和空间两个方面分析了上海霾日数的气候特征和变化规律。结果表明,上海霾气候数据序列重建值与报表记录值之间变化形态存在着较好的一致性,重建值较记录值偏高。1960～2008年,上海霾日数以9.7d/10a的线性趋势显著增加,2002年以后霾日数总体上呈减少趋势。上海多年平均霾日数以冬季最多而夏季最少。近50a,上海霾日数呈现出西南部最多-市区较多-东北和东南部最少的空间分布,霾日数的空间变化趋势则表现为西南部增加较多而东部增加较少。1981～2008年,上海霾日数在西部和南部都增加,东部则减少。     

上海霾气候数据序列重建及其时空特征

利用上海11个气象站点1960～2008年日均相对湿度、能见度以及天气现象资料,重建了上海近50 a霾气候数据序列,并从时间和空间两个方面分析了上海霾日数的气候特征和变化规律。结果表明,上海霾气候数据序列重建值与报表记录值之间变化形态存在着较好的一致性,重建值较记录值偏高。1960～2008年,上海霾日数以97 d/10 a的线性趋势显著增加,2002年以后霾日数总体上呈减少趋势。上海多年平均霾日数以冬季最多而夏季最少。近50 a,上海霾日数呈现出西南部最多 市区较多 东北和东南部最少的空间分布,霾日数的空间变化趋势则表现为西南部增加较多而东部增加较少。1981～2008年,上海霾日数在西部和南部都增加,东部则减少。〖     

近50年来四川干能见度霾日数及消光系数时空变化特征

利用四川省147个气象观测站1961～2010年能见度、相对湿度、降水等观测资料,分析了四川省近50 a来干能见度的时空变化特征,以及四川盆地霾日数和干消光系数的变化趋势。结果表明:四川盆地及盆缘区域干能见度较差（12~20 km）,而西部高海拔山区较好(40~50 km),与青藏高原接壤的地区最好(＞50 km)。从20世纪70年代到20世纪末,四川盆地的干能见度呈现明显减少趋势,而川西高原的干能见度却出现显著增加趋势;21世纪近10 a来四川干能见度变化趋势趋于停止。近50 a来,有544%台站出现干能见度减少趋势,且主要集中在盆地和攀枝花地区;另有456%台站干能见度有增加趋势,且多集中在高海拔山区。四川盆地的干消光系数和霾日数的变化趋势较为一致。干消光系数1996年之前迅速增加,1996年以后有小幅度的减小,增加的气候倾向率为003/10 a,霾日数的增加速率为104 d/10 a。能见度下降、消光系数和霾日数增加与人为排放污染物浓度增加有密切关系     

近58年来长江中游雾和霾的演变特征及其影响因素

以1961～2018年湖北72个国家站的气象观测资料和NCEP再分析资料为基础,采用代表站分类、时序演变、相关性分析等方法,研究雾和霾的时空分布特征及其影响因素,结果表明:(1)湖北地区的雾和霾空间分布不均,霾多发生在大城市和工业城市,雾多发生在鄂西南山区;1980年前,雾和霾的年代际变化趋势比较一致,之后呈反相,总体上呈现负相关,2005年后霾日较雾日明显增加.(2)城市站与生态站雾日的年变化趋势均是先增加后减少再增加,由增至减的拐点分别出现在1980和1987年,表明城市化进程对雾的生成有影响;霾日变化趋势基本一致,空气污染的年际变化无明显的城乡差异.(3)对于所有站点来说,"区域尺度气候变化、城市化和空气污染(气溶胶污染)"等3个因素对雾的定量影响相当;对于城市站,城市化的影响明显占主导(55％);对于生态站,气溶胶污染的贡献率最高(43％).     

武汉市主要年气候要素及其极值变化趋势

根据武汉市1951~2007年57年间主要气候要素及其极值的年序列（共17个）,通过趋势分析和年代际比较分析,揭示武汉市气候变化对全球气候变化和当地城市化的响应。结果表明：武汉市5项气温均表现出一致的升温趋势,其中平均气温、平均最低气温、极端最低气温最明显,1970年代中后期升温速度加快; 4项降水要素变化均不显著,只有年降水日数接近信度01的显著性,其中年降水量为弱的增加趋势,同时有明显的年代际差异,1950、1980、1990等年代明显偏大（多）,年降水日数、最大日降水量为减少趋势,但暴雨日数是增加的;年平均和最小相对湿度均呈现下降趋势,但年平均相对湿度达到极显著程度;平均风速、最大和极大风速以及大风日数一致性极显著减小;日照时数表现为减少趋势;年平均气压为先升后降,上升趋势不明显。可见武汉市各项气温、风速及其极值、相对湿度、日照时数等变化显著,降水、气压变化不显著,这些变化是全球气候变暖和城市化进程共同作用的结果.     

江苏霾灾害风险与地区差异研究

利用江苏省69个地面气象观测站1980～2012年的气象资料,采用适当的方法定义了霾时概念,讨论了重度、中度、轻度及轻微霾时数的时空分布特征。根据霾灾害特点,以区县为评估单元,综合考虑了致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承载体易损性和防灾减灾能力4个因素,选取中度霾时数、重度霾时数、水域面积、植被面积、人口密度、公路里程、公共财政支出、每万人拥有医生数等8个因子作为评估的主要指标,利用层次分析法建立霾灾害风险评估模型,并借助于GIS分析工具,进行了霾灾害风险区划     

无锡城市化对气象要素的影响

近20a来,无锡城市化和工业化发展较快,建成区面积显著增加,耕地面积锐减;能源消耗量、汽车拥有量以及工业废气排放量逐年增加。利用1955~2012年无锡市气象资料,对无锡市近60a来的气候变化特征进行分析,并讨论了气候变化特征对城市化的响应。结果表明:(1)近60a来无锡市平均气温、最高和最低气温、极端最高和最低气温都呈上升趋势,高温日数逐年增加,且1980年后尤为明显,低温日数减少,气温日较差减小。(2)年平均相对湿度呈下降趋势,2000年以后下降明显,年平均相对湿度≤75%的年份有10a,全部都出现在2002年后。年平均降水量变化不大,小雨频次减少,雨量区域性分布不均匀;极端降水年增加,且雨量较为集中。低云量和日照时数减少,2002年以后低云量基本在25%以下,90年代日照时数降幅最明显,平均日照时数减少了129.1h。(3)城市热岛效应全年都较显著,冬季更为显著,城市气温高于区域均值0.3℃~0.8℃,沿湖地区和乡村则基本低于区域均值0℃~0.8℃。(4)霾日数明显增多雾日数显著减少,2003年后霾日数大都在30d以上,雾日数在10d左右。(5)城市化和工业化发展引起了城市热岛效应和城市浊岛效应,改变了下垫面条件,影响了气温、相对湿度和降雨的时空分布,也导致了霾日的增加和雾日的减少。     

湖北省近年11次典型霾过程的气象要素和大气环流特征分析

利用湖北省85个气象台站2004~2013年逐日能见度资料,结合站点比例和持续天数,确定冬季典型霾过程。利用地面气象要素资料和美国国家环境预测中心及国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料数据,采用合成、相关和t检验方法,分析了霾过程发生时的气象要素和对流层中低层大气环流特征。结果表明,地面气象要素中相对湿度和最高气温与霾现象关联最佳;东亚大陆海平面气压降低、季节性北风的减弱和中国东部500hPa的高压异常等因子为霾过程的维持提供了气象条件。线性回归结果表明,地面气象要素和大气环流对霾天气都具有重要的影响。典型霾过程超过3/4的方差可以由这两种气象条件解释。     

重庆市主城区空气污染天气特征研究

利用2003～2008年重庆市主城区大气污染监测资料,分析了轻度污染以上天气的变化特征。结果表明重庆主城区的主要污染物为PM10,PM10浓度具有独特的“双峰双谷”日变化特征;污染天气具有明显的季节特征,主要污染期为秋末到初春;污染天气具有连续性特征,污染天气持续时间尺度主要集中在2～7 d;污染天气过程具有典型的大气环流和天气特征,本地地面天气类型主要以低压或均压场为主,中高纬度高空以纬向环流或西北气流为主,天气以阴天或阴晴相间为主;污染天气过程中本地气象要素变化呈现规律性,地面24 h气压变化总趋势为负变压,24 h变温为正变温,平均相对湿度维持在72%～85%,风速的变化趋势不大,基本维持在1～2 m/s,低层逆温明显。污染天气过程结束时气压明显回升,温度显著下降,相对湿度显著增加。     

WRF模式参数化方案对江西山地风电场的风模拟研究

在WRF模式中选取不同的陆面过程、边界层以及近地面层参数化方案,设计了6种不同的参数化方案组合,模拟江西省某高山风电场测风塔2016年1月和2017年1月逐时风速、风向,并与同期实测数据进行比较,选出MRF边界层参数、WSM3微物理过程参数和Noah陆面过程参数作为最优参数化组合方案。对最优参数化组合方案的模拟结果进行整一年的逐时模拟效果检验,结果表明：最优参数化组合方案对全年风速模拟效果较好,模拟结果风速日变化趋势及风速段（0~24时）分布与实测基本一致,模拟的风速峰值及概率偏大,主要是由于模式的精度不足以准确描述山地风场复杂下垫面造成的。模式最优参数化方案对风向模拟与实测主导风向分布一致且风向频率相似     

铜陵市环境气候指数与气候变暖的联系

应用1980~2012年逐日气象观测资料,分析了铜陵市与城市生态环境密切相关的主要气候指数的变化特征及其对区域气候变暖的响应。结果表明:铜陵市近33a来生物生长季指数、人体舒适日数呈上升趋势。HDD(热度日)指数呈现下降趋势,CDD(冷度日)指数呈现上升趋势,HDD的下降速率明显高于CDD的上升速率。铜陵市霾日数的年际差异明显,近33a来霾日数呈下降趋势,平均每10a减少10.7d。年平均气温与生长季指数、CDD及热不舒适日数之间存在显著的正相关,而与HDD、冷不舒适日数及霾日数之间为显著的负相关。从总体上看,区域气候变暖有利于铜陵市生态环境的改善,但其负面影响仍然值得关注。     

利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估

开展长年代风能资源评估可为海上风电场的可行性研究和风险评估提供依据和支撑。创新性地引入了气候预测系统再分析(CFSR)数据,以江苏响水海上风电场为例开展了长年代风能资源评估,结果表明:CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔10 m高度风速的平均偏差为-0.2 m·s~(-1),均方根误差为1.9 m·s~(-1);CFSR数据10 m高度风速与海上气象塔90 m高度风速的相关系数范围在0.359~0.619,相比气象站的相关系数提高了40%~90%;长年代订正得到海上气象塔90 m高度近30 a的风数据,多年平均风速为6.9 m·s~(-1),标准差为0.2 m·s~(-1)(2.9%);测算出海上风电场近30年的等效满负荷小时数,多年平均值为2 423 h,标准差为112 h(4.6%);评估出25 a一遇(海上风电场的寿命期)、10 a一遇、5 a一遇的最小年平均风速分别为6.6、6.7和6.8 m·s~(-1),最小年等效满负荷小时数分别为2 227、2 280和2 329 h。利用CFSR数据开展海上风电场长年代风能资源评估在技术上是可行的。     

恩施州气象站雾日变化趋势及原因分析

选取恩施州8个国家气象站1960~2015年地面气象观测资料,利用相关、线性倾向估计、M-K突变检验等方法对该地雾日变化趋势进行分析,并对雾日变化原因进行初步探寻。结果表明:2000~2015年恩施州各站雾日空间分布较1960~1999年发生了较大变化,SW-NE向带状大值中心被切断,出现了NW-SE向的雾日小值分布带;近56年除宣恩年雾日持续减少外,各站年雾日均在20世纪60、70年代突变后增多,20世纪末期减少并于2012年再次突变,州西南部最先增减、西北部其次、东部最慢,特别是近16年来年雾日显著减少,州北部站点(–40~–20 d·(10 a)~(–1))减少比南部(约–4 d·(10 a)~(–1))快;各站雾日变化和风速均呈负相关,和相对湿度均呈正相关,而气温和降水对不同站点雾日变化的影响则存在差异;近16年恩施州低山山地(恩施、来凤、宣恩、建始)雾日减少主要和气温升高、风速增加有关,中山山地(咸丰、利川)雾日减少主要与相对湿度减少有关。     

苏南地区连续霾及重度霾的边界层气候特征

利用无锡国家基本观测站1981~2011年地面观测资料及南京、上海和杭州3个探空站的温度廓线资料,对苏南地区连续霾和重度霾的地面形势和边界层气候特征进行了分析。结果表明：苏南地区霾日地面形势主要为均压区型、高压底部或入海高压后部型、冷锋前部型、低压倒槽型和鞍型场;根据地面形势场的变化,连续9 d以上霾分4种类型,这4种类型具有不同的边界层结构变化：Ⅰ型苏南地区受两次大陆高压系统的南压（冷空气的过境）,随后分别处于均压区中,该类型逆温层底较低,中层出现逆湿区;Ⅱ型苏南地区受大陆高压底部影响,随着冷空气的南下消退,大陆高压东移入海,苏南处于均压区中,该类型主要以等温层的形势出现,高湿区主要在底层;Ⅲ型随着长江中上游低压倒槽的发展,大陆高压入海后,苏南地区处于低压倒槽顶部,随着冷空气的南下,苏南地区先后受到均压区、高压底部影响,该类型总体逆温强度较弱,逆温层厚度较薄,低层高湿区贯穿于整个连续霾日过程;Ⅳ型主要受西太平洋暖高压、东北冷涡以及西伯利亚冷空气的共同作用,苏南地区随后处于冷锋前部,待冷空气过境后苏南又位于均压区中,该类型逆温强度较强,逆温层顶有逆湿区,逆温层高度越低,地面能见度越低,逆温层强度越强,地面能见度越低;重度霾出现的地面形势主要为均压区、冷锋前部和低压倒槽,重度霾大部分过程逆温层底在近地面,由于本地污染源的排放和外地污染源的侵入,加上逆温或等温层的存在,不利于污染物的扩散,以及底层大湿区,颗粒物的吸湿增长膨大,从而降低地面能见度,形成重度霾     

区域一体化的减霾效应——基于断点回归的经验证据

大气污染的流动性以及治理过程中存在的搭便车现象决定了大气污染治理需要在更大的区域范围内实施联防联控政策。随着中国经济发展由高速增长转向高质量发展,经济发展的空间结构正在发生深刻变化,以城市群、都市圈为单位的区域一体化在推动经济发展以及环境治理过程中扮演着越来越重要的角色。文章采用2005—2019年中国区县面板数据,基于地理断点回归方法,研究以城市群为单位的区域一体化是否有利于更好地减霾。实证结果发现：(1)整体而言,以城市群为单位的区域一体化发挥了减霾效应,城市群边界内区县的PM_2.5年平均浓度相较城市群边界外区县低11.204μg/m³。(2)机制研究表明,结构性减霾和技术性减霾是区域一体化发挥减霾效应的重要途径。前者主要通过中心区域与外围区域的产业分工和转移实现,后者主要通过中心-外围结构下技术转移和知识溢出实现。(3)区域一体化产生的减霾效应存在较大区域差异,发育较为成熟的三大城市群减霾效应最为显著。进一步地,以城市群为单位的大气污染联防联控政策起到了更好的减霾效果。(4)文章研究结论表明,区域一体化产生了显著的正环境影响,在城市群范...