龙岩市一次强对流过程雷达回波特征分析

针对2014年3月28日龙岩市强对流天气过程,利用龙岩新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)进行详细分析。结果表明:(1)此次强对流天气发生在高空西风急流入口区右侧,低空西南急流、超低空南风急流出口处及低层切变线南侧,南支槽后偏北气流引导冷空气南下也是触发强对流天气的条件之一。低空西南急流和超低空偏南风急流也为强对流区中低层输送丰沛的水汽,增强了不稳定能量。而中高层干侵入对强对流天气的发生发展起了非常重要的作用。(2)△θse的高值分布区与强对流落区有较好的对应关系;适宜的0℃层和-20℃层高度和厚度,使雹粒下落时不会因暖层过厚而被融化,有利于冰雹的产生。(3)造成此次强对流天气的2个超级单体风暴雷达回波都有反射率因子强,垂直累积液态水高(VIL值)、回波顶高、强回波悬垂、回波墙、有界弱回波、弱回波、强回波核在0℃等温线以上等特征;降雹前均出现了VIL值跃增、三体散射长钉回波、中气旋,降雹后强回波中心下降、VIL值下降等特征。     

临河区、杭锦后旗冰雹天气分析

本文应用常规资料、MICAPS资料、地面自动站资料及雷达资料对2015年7月17日巴彦淖尔市杭锦后旗、临河区出现的一次蒙古冷涡影响的冰雹天气过程进行研究分析。结果表明:蒙古冷涡、低层切变线共同影响的天气背景下,配合高层冷干,低层暖湿的大气环流及充足的不稳定能量是降雹天气的主要原因。垂直风切边、0℃层到-20℃层厚度小有利于冰雹形成。对流云顶高度ET越高,垂直累积液态含水量VIL大,降雹的潜势越大。通过此次天气成因的分析研究,为以后预报工作提供一定的经验依据。     

福建省沿海典型霾天气过程特征和成因分析

文章选取2016年3月28日-4月4日(积累型)及2016年1月18-21日(输送型)两次霾天气过程,分析福建省沿海典型霾天气过程特征和成因结果表明:积累型过程持续时间长,福建沿海受地面倒槽暖区天气形势控制,不利于污染物扩散,ρ(PM_(2.5))积累升高导致霾天气出现,受到较高ρ(PM_(2.5))和相对湿度的共同影响,能见度最低降至2 km以下,从霾生成、维持到消散具有增温、增湿、风速小的特点,大气垂直结构中出现逆温层更加不利于污染物扩散,加剧霾的严重程度。输送型霾天气过程持续时间较短,受东北冷涡和高空槽影响,低层PM_(2.5)受东风回流影响输送至福建省沿海,导致福建省沿海自北而南出现霾天气,在污染物输送过程中,大气垂直结构中出现低层逆温不利于污染物向地面输送,会延迟霾天气出现的时间。     

天津一次雾-霾天气过程的近地层温湿结构和湍流特征分析

采用地面大气能见度、PM_(2.5)质量浓度、梯度气象资料、塔上湍流观测资料等多种资料及后向轨迹方法,分析近地层温湿结构和湍流特征对2016年12月16日—21日天津地区一次严重持续雾霾天气演变过程的影响.结果表明,本次雾霾天气过程可以明显的分为霾、雾的生成和发展、雾成熟和雾霾消散等4个阶段,近地层温度、相对湿度和风的垂直分布及湍流特征对各阶段的雾-霾转化起到了重要作用.霾生成期间,偏南气流盛行,地面风速降低,RH不断增大,湍流不活跃;地面辐射降温引发了近地层内显著的强逆温,并导致RH由地面到高空逐渐增大,有利于雾的生成和发展;感热通量和潜热通量爆发式增长,导致逆温层瓦解,雾顶继续抬升,雾进入成熟阶段,湍流活动减弱;受西北气流影响,湍流活跃,高空的干冷气团向下取代地面暖湿气团,结束本次雾霾天气过程.采用近地层温湿结构和湍流特征资料,可用于雾-霾天气的演变及其转化过程精细分析.     

北京地区冬夏季持续性雾-霾发生的环境气象条件对比分析

在北京地区,除冬季供暖期外盛夏也是雾-霾天气的高发季节,与我国南方不同.使用微波辐射仪、风廓线和常规气象探测资料、NCEP再分析资料以及大气成分观测结果,通过对比分析揭示了冬、夏季持续6 d的2个雾-霾过程形成和维持机制的异同.冬季雾-霾过程出现在高空西北气流、低层多短波活动的背景下,其形成和维持的主要机制是边界层内始终有逆温层、地面弱风场、底层湿度逐渐增大.逆温层昼高夜低、湿度昼小夜大是影响PM2.5质量浓度和能见度日变化的重要环境因子.在雾-霾天气持续期间地面弱风场能够维持主要源于冷空气势力弱、常不能影响到地面.此外,入夜后地面迅速辐射降温、边界层上层有暖平流以及空气过山后下沉增温在逆温层的形成中起了关键作用.然而,对于夏季持续性雾-霾天气,气溶胶区域输送、环境大气保持对流性稳定、空气的高饱和度是其发生的重要条件.在副热带高压长时间控制下对流层低层盛行偏南风,北京的PM2.5质量浓度随着偏南风风速增大升高.对流层底层系统性偏南风与北京附近的山谷风共同构成了从北京以南气溶胶累积地向北输送的机制.夏季雾-霾过程低层没有逆温,但是北京上空一直维持超过200 J·kG-1的对流抑制能量,它同样限制了污染物的垂直扩散.夏季自由对流高度也存在昼夜变化,其对PM2.5浓度和能见度的作用与逆温层高度升降相同.因此,冬、夏个例分别代表了2种不同类型的持续性雾-霾过程,导致差异的根本原因在于大气环流型.     

两类典型沙尘过程对比及清除机制分析

沙尘天气会危害人体健康并直接影响城市运行,当沙尘天气发生后,针对其清除过程及动力学机制鲜有研究.本文利用北京地区地面观测资料、风廓线雷达数据、四维变分多普勒雷达分析系统（Variational Doppler Radar Analysis System,VDRAS）数据、气溶胶激光雷达监测资料等,对比分析了2018年3月27—28日明显浮尘和2021年3月15日强沙尘暴天气的沙尘清除过程,研究了不同大气环流背景下的沙尘减弱消散动力机制.结果表明,在3月27—28日偏东风天气背景下：(1)北京地区沙尘浓度垂直分布及变化与高空槽及偏东风的强度垂直分布有紧密关系;(2)浮尘天气中,偏东风在1～1.5 km之上随高度减弱形成上升气流,与短波槽耦合,将高浓度气溶胶向高空输送;而1 km以下偏东风向地面风速减小,有利于下沉运动,不利于气溶胶向高层扩散,造成中层浓度降低;(3)随着2.5 km以下偏东风加强至低空急流,并随高度增加,上升运动显著增大,高浓度气溶胶被抬至高层并向下游输送,配合气团更迭,完成浮尘清除.而在3月15日强沙尘暴过程中：(4)沙尘浓度垂直分布变化与上游传输及低层强下沉运动有关,...     

长江三角洲地区PM_(2.5)两种污染来源对比分析

应用Model-3/CMAQ模式,结合观测资料和后向轨迹,分析了2015年1月21日~24日长江三角洲地区PM_(2.5)污染的时空分布特征和区域输送过程.重点对比了2种不同类型的污染过程(大风外源输入污染21日12:00~23:00和静稳本地积累污染22日~24日12:00)中大气物理化学过程对边界层内PM_(2.5)生成的贡献.结果表明,模式能合理再现这一期间长江三角洲地区PM_(2.5)浓度的时空变化和分布.21日午后,长江三角洲地区地面偏北风,风速较大,是短时大风北方输入污染.短时大风污染时段输送通量大,边界层中上部污染水平输入,再垂直下传.22~24日,地面小风,存在逆温,大气静稳,是本地积累污染.对比大风外源输入时段与静稳本地积累时段的过程分析发现,大风污染时段PM25的主要正贡献过程依次为局地源排放(35.0%)、水平平流(27.1%)、气溶胶化学生成(20.9%)、垂直平流(14.1%);本地积累时段PM_(2.5)的主要正贡献过程依次为局地源排放(50.1%)、气溶胶化学生成(27.1%)、垂直平流(17.4%).其中水平平流、源排放、气溶胶化学过程在2类污染时段中所占贡献率有显著差异.     

重庆市冬季一次沙尘天气过程综合观测

2017年12月29日-2018年1月1日,重庆市经历了一次沙尘影响污染过程。结合天气背景图、气溶胶激光雷达观测数据等分析了沙尘气溶胶的来源和路径。结果表明:沙尘影响期间PM10急剧增加。地面监测结果和天气背景图显示随着冷高压的往东往南移动,北方干冷空气携带沙尘粒子经过长距离输送进入四川盆地。气溶胶激光雷达显示沙尘影响期间,污染边界层抬升,气溶胶退偏比增大,气溶胶粗颗粒特征明显。HYSPLIT后向轨迹模型显示此次沙尘为源自我国西北地区。可通过科学治沙防沙、保护植被环境和加强污染管控等措施,以减少沙尘天气对空气质量的影响,保护生态环境。     

北京春季一次沙尘气溶胶污染过程观测

利用大气物理综合观测资料分析了2013年3月9日北京市一次沙尘过程前后的气溶胶粒径变化情况和垂直分布特性,比较了霾-沙交替的污染特征差异,并对沙尘来源及传输过程进行解析.结果表明:沙尘开始前近地面为细颗粒物主导的干霾气溶胶污染,该过程在污染物出现分层抬升扩散后得到缓解,地面ρ(PM_(2.5))/ρ(PM_(10))最高达0.93.外源输送抵达的浮尘分布在上空800~2500m范围内,退偏振比平均0.35,明显高于霾气溶胶层.沙尘初期的锋前大风使边界层抬升至900m以上,浮尘向下与本地扬尘混合,使近地污染转为以粗颗粒增加为主,扬沙天气爆发,ρ(PM_(10))小时值增至920μg/m~3,退偏振比增至0.4,地面上3000m范围均有沙尘粒子分布.冷锋配合蒙古气旋是造成此次沙尘的主要天气系统,不断加深发展的高空槽和地面气旋上升气流为外蒙沙尘推进和传输提供了动力条件.     

沙尘天气过程对北京空气质量的影响

利用气象、沙尘暴特种观测以及环境监测等多种资料,对2010年3月19─22日沙尘天气过程的大气结构、沙尘源地和垂直水平输送条件以及北京近地层气象要素、空气质量的变化特征进行了分析. 结果表明:这次强沙尘暴天气过程是由冷空气短波槽快速东移南下、地面冷锋明显发展东移造成的;前期沙尘源地土壤湿度的减小为起沙提供了有利条件,同时低层存在的较强西北气流将从源地卷起的沙尘输送到下游地区;沙尘发生时,20 m气层内风速迅速增大,气层内垂直方向风速梯度也逐渐增大,相对湿度急剧降至20%～30%之间;受这次沙尘天气影响,北京地区ρ(TSP)以及10个区县的ρ(PM10)均迅速增加,空气质量达到重污染.      

基于多源观测资料的海峡西岸城市春季颗粒物污染研究

以海西区沿海城市为研究对象,重点分析了厦门地区2017年春季大气颗粒物污染过程中边界层要素演变及颗粒物水平和垂直分布特征,并利用地面观测数据、气溶胶激光雷达、卫星遥感分析等多源观测资料,探讨了3月1—2日颗粒物污染过程.研究表明,海西区颗粒物污染过程中,暖区条件下静稳小风和高温高湿条件有利于局地细颗粒物的吸湿增长,细颗粒物占比较高,而在受冷锋南下影响下东北大风和高湿条件下,粗颗粒占比较高;海西区沿海各城市的细颗粒污染趋势基本一致,而粗颗粒污染峰值在沿海城市由北向南依次出现,表现出显著的向南传输的特征;海西区细颗粒污染主要集中在近地面层,受人为源排放累积影响,粗颗粒则是由外源输入,并沉降至近地面附近;冷空气南下过程中,在由锋前暖区的静稳条件向冷锋过境转变时,气溶胶污染由局地累积向区域传输转变,颗粒物尺度也从细颗粒物转变为粗颗粒物.海西区空气总体较为清洁,在污染相对较小条件下,颗粒物污染是通过多来源、多尺度的污染物造成的,是受细颗粒局地源产生和输送及外源粗颗粒物的输入和沉降共同影响的.     

临汾盆地一次持续性重污染天气过程分析

该文研究了2018年12月临汾盆地一次持续性重污染天气过程,重点分析了重污染天气气象成因和污染物积累传输特征。重污染期间临汾市高层为平直偏西环流,低层为西南气流,冷空气势力较弱,湿度较大,风力较小,有利于静稳天气形成。08时在900 hPa到850 hPa上有逆温层出现,有利于近地层污染颗粒物的堆积和水汽积聚。地面市区相对湿度适中50%～70%、风速均2 m/s、偏南风频率为53%,有利于将南部的污染物输送到市区。此次重污染天气过程包括几轮污染物积累-达到峰值-逐渐扩散的过程,整体主要受本地污染物积累的影响,期间在16日、17日、19日和21日凌晨左右的时段,在风力作用下存在浮尘传输、沉降过程。燃煤和机动车排放源等一次排放源的累积导致了前期污染发生,二次源是污染后期的主要贡献源类。     

天津秋冬季重度霾天气过程气象特征分析及海风的作用

利用常规气象观测资料、加密自动站观测资料、污染物PM2.5质量浓度数据等,对近3年天津秋冬季出现的重度霾天气过程进行分析。主要从重度霾天气发生的天气形势、气象要素特征、减弱消散条件等方面进行分析。结果表明:秋冬季重度霾天气发生时500 h Pa环流形势基本为弱西北气流或偏西气流,低层850 h Pa为高压脊前偏北气流或暖高压脊或高压后部西南气流等控制;地面气压场较弱,多为鞍形场、低压或高压后部控制,风力较小。重度霾天气发生时,海平面气压值基本在1 023~1 028.5 h Pa之间,地面多为南到东南风,风速1.0 m/s,水平能见度较差(基本在2.0 km以下),当空气湿度较大、雾和霾同时存在时能见度会降至1.0 km以下,另外霾天气发生时在850 h Pa以下均存在较强逆温层或双层逆温现象。对于重度霾天气减弱消散条件,除冷空气东移南下能对污染物起到很好消除作用外,当地面西南风明显加大、出现浓雾天气近地层空气达到饱和以及受偏东路径冷空气影响时,也会对重度霾过程减弱消散起到较好的作用。另外受海风环流影响时,天津大气污染扩散条件会好转、污染物浓度降低、重度霾过程会减弱消散;但因存在海风锋锋前累积增长特征,受海风影响地区会出现霾污染加重的现象(一般为3 h左右,与海风强度及移动速度有关)。     

龙凤山本底站大气CO2数据筛分及浓度特征研究

针对黑龙江龙凤山区域大气本底站2009年1月～2011年12月低层(离地10 m)和高层(离地80 m)大气CO2在线观测数据,选取低层数据重点开展研究,分析地面风向和风速等因素对观测CO2浓度的影响.结果表明,龙凤山低层大气CO2浓度明显受局地源汇影响,其与高层观测结果差异在白天08:00～17:00相对较小,小于(0.5±0.5)×10-6(物质的量比).春、夏和秋这3个季节E-ESE-SE-SSE扇区来向的地面风会明显抬升大气CO2浓度,而冬季N-NNW-NW-WNW扇区CO2浓度明显较高.该站4个季节近地面CO2浓度随着风速增大而逐渐减小,在冬季尤为明显.结合日变化及地面风的影响,对低层观测数据进行初步本底/非本底筛分,筛选出代表东北区域混合均匀CO2水平的本底数据占总数据的30.7%.本底CO2浓度季节变化显示该站大气CO2浓度呈现冬季高夏季低的趋势,季振幅约为(36.3±1.4)×10-6,明显大于同期WMO/GAW同纬度站点观测结果,2009～2011年龙凤山大气CO2平均增长率为2.4×10-6a-1.     

2016年冬季北京地区一次重污染天气过程边界层特征

利用中国气象局地面常规观测资料、微脉冲激光雷达（MINI-MPL）、风廓线雷达资料、生态环境部大气成分等资料,对2016年12月16~21日京津冀多地污染过程的生消特征、与气象条件的关系以及边界层的结构特点进行了分析.结果表明：大气处于静稳状态,低层大气盛行偏南气流,大气湿度持续增加,加之北京三面环山不利于污染物扩散的特殊地形是造成北京此次严重空气污染的重要因素.重污染期间,污染物主要聚集在800m高度以下,严重污染时,污染物高度甚至仅有400m左右.风廓线雷达反演风场显示：2次PM_2.5浓度快速上升阶段低层伴随持续偏南风或偏东风.污染过程期间,逆温结构明显,两次污染快速发展阶段恰好出现在两次逆温最强时段.此次污染天气过程,激光雷达退偏振比总体小于0.25,反映污染主要是人类活动产生气溶胶,前期以一次排放颗粒物为主,后期以二次转化颗粒物为主.退偏振比污染过程前期呈明显日变化特征,且白天退偏比比夜间高.     

基于车载雷达探测的一次华北冬季重污染天气成因研究

基于车载微脉冲气溶胶激光雷达、多普勒风廓线激光雷达和扭转拉曼廓线激光雷达的中山大学环境气象综合观测车,于2018年12月18日-22日在河北省望都县PM_2.5重污染期间开展定点观测.结合地面PM_2.5浓度和气象要素观测资料,对本次污染过程的成因展开分析.本次重污染过程日均PM_2.5浓度为163.2μg·m^-3,PM_2.5浓度的日变化特征明显,表现为白天PM_2.5浓度降低,傍晚至次日早晨PM_2.5浓度升高.气溶胶激光雷达观测结果发现,污染期间,700 m高度以下存在明显的消光系数高值区;夜间存在明显的消光系数高值区分层现象,气溶胶消光系数高值区出现高度可达1700 m.本次PM_2.5重污染过程受静稳边界层气象条件和高空气溶胶输送、沉降共同影响.在污染时段内,大气边界层低层小风持续,近地面和大气低层逆温和同温层频发,静稳边界层条件不利于PM_2.5的输送和扩散;此外,夜间高空气溶胶伴随强西风带出现...     

郑州一次暴雨天气过程诊断分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2012年8月20日郑州暴雨过程进行了诊断分析,由于此次暴雨过程是由两次不同类型的降水叠加产生的,重点分析了2种不同类型降水的各项物理量场的分布特点、数值变化,以及它们与降水落区、强度的关系。结果发现:此次暴雨过程是由副高、高空槽和地面弱冷空气共同影响所致。水汽辐合区与强降水落区相对应,第一时段的水汽辐合区主要在中低层(700 h Pa附近),第二时段的水汽辐合主要是低层(900 h Pa附近);假相当位温θse与强降水落区相对应,第一时段的强降水落区与θse高能舌走向一致,第二时段的强降水落区位于能量锋区的东南侧;强降水过程中低层正的垂直螺旋度演变趋势与强降水的落区和降水强度变化有较好的对应关系。垂直螺旋度中低层正中心、高层负中心,这种上下耦合的结构特点对系统自身的发展及暴雨的维持十分有利。     

江苏省一次重霾污染天气的特征和机理分析

利用PM10, SO2,O3,NH3, NOx,CO等6种大气成分浓度数据、常规气象观测数据和天气图资料,结合HYSPLIT4后向轨迹模式,对2008年10月28~30日发生在江苏省的一次大面积重霾污染天气的特征和成因进行了综合分析.结果表明,此次重霾污染天气过程观测到的PM10, NOx,CO最大地面浓度分别达到0.553, 0.170, 2.738mg/m3,水平能见度达到1km以下.其中城市中CO和NOx浓度较郊区高,而SO2和O3则较低.该污染事件与大范围秋收秸秆集中燃烧,造成大量污染物排放有密切关系.平稳的高空环流形势、暖平流、地面高压场分布为重霾污染天气的发生、发展提供了有利的气象条件,地面表现为稳定的大气层结、静小风和低湿环境,非常不利于污染物的扩散.后向轨迹计算分析表明,造成此次重霾污染天气的气团主要来自河南中东部、苏北和安徽等重要产粮地区,长距离输送对区域霾污染产生重要影响.     

南京1月不同气象条件对大气环境影响比对研究

随着经济的快速发展和城市群的迅速增加,长三角地区大气污染愈发严重。该研究利用大气污染和卫星观测资料,并结合气象资料,对长三角西部典型城市南京两年1月份的大气污染特征和典型污染日进行比对分析。结果表明,风向、风速、相对湿度等气象条件是影响2 a重污染日频次不同的重要原因;除了冷空气南下型,冷锋前型、冷高压后部型、冷高压控制型、均压场型和倒槽暖区型均有利于重污染天气的形成。相对于2014年1月,2013年受冷高压影响更加深入,在冷高压控制下达到的严重污染日更多。高空大气环流形势、地面风场、近地面垂直速度ω、逆温层高度与厚度的不同,以及近地面是否有湿层出现,均是造成不同污染过程程度差异的主要原因;冬季1月污染爆发时,混合层高度与PM_(2.5)的质量浓度呈现负相关关系。     

重庆市夏季臭氧污染特征及传输分析

2015年8月27日-9月2日重庆市经历了一次臭氧污染天气,通过分析发现,3个在线站污染时段臭氧平均浓度是清洁时段的1倍左右,浓度峰值有明显升高且日变化更加明显.通过分析3个在线站NO2、O3和总氧化剂Ox的浓度发现,南泉站与超级站的臭氧可能是局地化学过程生成与区域传输的共同作用,而缙云山站的臭氧则主要来自区域传输.利用观测值与基于观测的模型结果来分析,发现清晨时重庆市上空边界层以上残留的臭氧向下传输,导致07:00-09:00重庆近地面臭氧浓度的小幅度上升,同时由于近地面风速风向的变化,会导致各站臭氧的输入输出关系发生变化,且该次污染过程中3个在线站之间存在臭氧传输的现象.