广东省雾霾天气能见度的时空特征分析Ⅰ:季节变化

雾霾已经成为一种新的气象及环境灾害性现象,分析雾霾天气下低能见度的时空分布特征,对掌握雾霾的发生规律和减灾预报具有重要意义。文章利用1980—2003年广东省沿海地区26个地面气象观测站23年的气象观测资料,分析了广东省雾霾天气下能见度的时空分布特征。分析结果发现,1980—2003年广东地区雾霾天气下能见度的季节变化规律与雾天气时能见度的季节变化规律大体一致,即广东地区低能见度天气主要受雾天气的影响;另一方面,雾、霾天气时能见度的季节变化规律有很大不同,雾天气时能见度观测值在冬、春两季相对较高,最低值出现在3月份,最高值出现在9月份,其年变化表现为峰—谷型、稳定型和不规则波动型三种变化;霾天气时能见度的值在秋、冬两季相对较高,最低值出现在6月份,而且在5、6、7三个月中能见度值都很低;受广东沿海地形特征影响,雾天能见度的空间分布从西到东呈低—高—低—高的波列状分布,而霾天气时能见度的空间分布则没有明显的区域差异。     

珠三角地区典型浓雾和灰霾天气过程气象条件对比研究

为深入探究雾、霾天气发生发展过程中气象要素特征的差异,提升环境天气预报预警业务水平,选取2017年3月10-12日和2016年3月29日-4月3日分别出现在珠三角地区的典型浓雾、灰霾天气过程,基于国家自动气象站资料、广州番禺大气成分站数据以及NCEP/NCAR再分析数据,通过相关分析和天气学分析,从环流形势、地面气象要素特征和边界层特征等方面对两次过程进行对比研究。结果表明,(1)浓雾、灰霾个例中均具有较为稳定的环流背景场,高层(500hPa)为纬向平直西风环流,地面受均压场控制,等压线稀疏,稳定的高低层环流配置极有利于雾、霾天气过程的出现和维持,伴随环流形势调整,雾、霾消散。(2)雾、霾过程能见度均与相对湿度呈负相关,与风速、气温呈正相关。灰霾过程能见度与各气象要素的相关性整体高于浓雾过程,且灰霾过程中湿度和能见度的相关系数最大,其次是风速和气温;相对湿度和风速大小是影响浓雾天气的重要气象条件,相对湿度的减小是浓雾天气消散的主要原因,风速增大和降水是灰霾天气消散的主要气象条件。(3)边界层特征分析表明,浓雾天气低层有一个较浅薄的小风速层(1 000-950 h Pa),而灰霾天气存在一个深厚的小风层,小风层厚度从近地面上升至850 hPa左右,两次过程在低层均为一致下沉运动。低层风速增大、出现上升气流,是雾、霾天气开始消散的重要信号。从热力条件来看,两次过程均存在逆温层,浓雾过程逆温层出现在50 hPa附近,灰霾过程逆温层出现在近地面附近,浓雾过程对湿度条件的要求较灰霾天气更高。     

广州市大气能见度的特征及其影响因子分析

广州市大气能见度逐年下降,灰霾现象严重,收集广州市2001—2003年大气能见度及同期地面气象要素(风速、温度、气压和相对湿度)观测资料和空气污染物(PM10、SO2、NO2和CO)监测数据,探讨广州市大气能见度的特征及大气能见度与气象要素和空气污染之间的关系。统计分析结果表明,广州市大气能见度的年、季、日变化特征明显,呈明显的逐年下降趋势。一年之中,春季能见度最低,夏季能见度最高。一日之中,早晨08时能见度最差,午后14时最好。能见度与气象要素及空气污染物的相关和偏相关分析结果表明能见度与平均风速呈显著正相关,与相对湿度呈显著负相关;能见度与4种污染物在简单相关分析中均呈显著的较强负相关关系,而在偏相关分析中的相关性极弱,说明空气污染物对能见度的影响是综合作用的。最后用多元线性回归法建立了大气能见度与相对湿度和PM10、SO2、NO2、CO等污染物浓度间的回归方程。     

冬季广州大气能见度影响因子分析

于2005年12月至2006年2月收集了华南所大气观测站大气能见度等7个气象因子及PM2.5浓度观测数据,分析了冬季广州大气能见度变化趋势及灰霾天气主要影响因子,并对能见度与主要影响因子进行相关性分析。结果发现:人为因素和气象条件对大气能见度的影响比较明显,当大气层结受到北方冷空气扰动后,能见度得到明显改善;1月份灰霾天气出现频率高达60.9%,灰霾天气下大气能见度与PM2.5浓度密切相关;大气能见度与PM2.5浓度、温度、相对湿度呈负相关性,与大气压呈正相关性;灰霾天气下大气能见度还与细颗粒物的粒径分布密切相关。     

成都市空气质量指数与雾霾的关系研究

统计分析成都市空气质量指数(AQI)日数据与6项指标小时浓度数据,结合大气能见度与相对湿度日数据,采用非线性拟合等方法对成都市AQI与雾霾天气的关系进行研究,并分别分析能见度与相对湿度、AQI之间的线性和非线性关系。结果表明,成都市现阶段AQI和颗粒物污染密切相关,2013年和2014年AQI变化趋势大致相同,4—9月份较低,以良和轻度污染为主,秋冬季大气污染是一年中的高峰期;2014年的逐月AQI普遍较2013年低,一定程度上反映了空气质量的改善。2013年和2014年平均大气能见度变化趋势也大致相同,均表现为春夏较好,而秋冬较差,秋冬季是雾霾多发的季节;随着相对湿度的逐渐增加,大气能见度与AQI的非线性相关系数逐渐升高,具有较好的相关性;在不同的空气质量等级下,相对湿度与能见度的非线性相关系数R_N普遍高于线性相关系数R_L。本研究所得出的AQI与雾霾的非线性模型在判别霾日程度上准确度一般,而在判别雾日方面准确度极高,全年平均准确率达到98%以上,尤其在春季表现得更为明显,拟合值和观测结果吻合度达到100%。同时,该模型在判别霾日或非霾日方面较准确,尤其在雾霾多发的秋冬季节,非霾日的准确度最高分别可达89.44%和92.78%,霾日的准确度最高分别可达88.89%和85%。在季节判断上,分季度模型比全年模型更加准确。     

西北干旱区PM_(10)浓度特征及其与水平能见度的关系

利用环保部门的API、PM10数据和气象部门的能见度、相对湿度等相关数据,分析了2011─2013年西北干旱区(包括新疆、甘肃、内蒙古PM监测站点分别19个、5个、13个)PM10浓度的空间分布特征和时间变化特征,并以新疆为例,研究了其PM10浓度特征及其与水平能见度(包括全部天气条件和晴空条件,以及干能见度、干消光系数)的关系,以期了解西北干旱区的PM10浓度状况,为有效控制PM10污染提供科学依据。结果表明,(1)2011─2013年,整个西北干旱区的PM10浓度存在明显的区域差异,新疆的PM10浓度明显高于甘肃、内蒙古,且新疆和甘肃大部分城市的PM10浓度已超过国家二级质量标准。就季节分布而言,整个西北干旱区冬春季PM10浓度相对较高,秋季次之,夏季最低。(2)2011─2013年,西北干旱区绝大多数城市的PM10浓度月变化波动都比较大,波动曲线基本呈现出"M"型、"U"型、"N"型和"n"型4种。(3)PM10浓度与水平能见度呈负相关关系。为了降低分析误差,我们将PM10数值以100μg·m-3为步长进行了分组,分析了PM10浓度距平与水平能见度的关系,得出当PM10浓度为负距平时,能见度距平多为正值,且对应的水平能见度比相应气象条件下的平均值高,而当PM10浓度为正距平时,能见度距平多为负值,且对应的水平能见度比相应气象条件下的平均值低。     

天津市环境监测中心大气监测部

正大气监测部是天津市环境监测中心骨干业务部门之一,业务范围涉及环境空气质量监测与评价;环境空气常规监测;环境空气自动监测系统运行维护管理;空气质量日报、预报与预警发布;计算机网络安全管理与维护;环境监测信息系统规划与管     

云贵高原1961-2006年大气能见度和消光因素变化趋势及原因

根据云贵高原203个气象台站1961—2006年大气能见度、降水、相对湿度、风速和天气现象等观测资料,采用倾向率方法对能见度和大气消光系数的变化趋势进行了分析。还应用Mann-Kendall方法对19km能见度、霾日数和消光系数的多年变化进行了气候突变检验。结果表明,有84.2%台站出现了能见度减少趋势。减少最多为-11km·10a-1,最少为-1km·10a-1。减少的平均气候倾向率在1961—1979年为0.96km·10a-1,1980—2006年为1.6km·10a-1,高原平均能见度从60年代的约34km下降到目前的约27km。另一方面,有15.8%台站能见度有增加趋势,且多集中在人类活动较为稀少的高海拔山区。有71%的台站19km能见度频率出现减少的趋势,平均倾向率为-2%·10a-1,主要出现在高原东部和中部人口和工业稠密区。该地区同时也出现霾日增加的现象。Mann-Kendall检测结果表明,19km能见度频率减少和霾日数增加现象出现突变的时间相同。年平均消光系数发生突变的时间稍推后。认为能见度下降、消光因素增加的原因与人为排放污染物浓度增加有密切关系。     

合肥市能见度与相对湿度、PM_(2.5)质量浓度的定量关系

为了研究合肥市能见度影响规律,为改善城市大气能见度提供科学依据,利用合肥市2013年1月—2015年12月的气象观测数据和颗粒物质量浓度数据,采用统计分析方法研究了合肥市大气能见度与相对湿度和PM_(2.5)质量浓度的定量关系,以及不同等级能见度下相对湿度和PM_(2.5)浓度的统计特征。结果表明,PM_(2.5)质量浓度与相对湿度共同影响合肥市大气能见度变化,较低相对湿度下(RH60%),能见度降低主要受PM_(2.5)质量浓度升高的影响;较高湿度条件下(RH≥60%),能见度降低主要是由于相对湿度增加造成的大气粒子吸湿增长导致消光性能增大,且这种作用在污染程度较轻时更加突出。RH≥60%时,相对湿度每增加1%,平均能见度降低0.172 km;当RH≥90%时,平均能见度基本在5 km以下。PM_(2.5)质量浓度与能见度呈幂函数关系,40%≤RH60%时,PM_(2.5)的影响作用最显著;PM_(2.5)质量浓度对能见度的影响阈值随相对湿度增加而减小,当PM_(2.5)质量浓度低于46μg?m~(-3)时,能见度随着PM_(2.5)质量浓度降低而迅速增大。随着相对湿度增加,或者PM_(2.5)质量浓度增加,低能见度出现频率呈上升趋势;高湿度、高细颗粒物浓度均可导致低能见度的出现。当前一日能见度低于7km,当日相对湿度大于75%,且PM_(2.5)质量浓度大于65μg?m~(-3),当日能见度超过75%的比例在5 km以下。当前一日PM_(2.5)质量浓度达到中度及以上污染,当日能见度随着相对湿度增加逐渐减小,RH≥80%时,能见度低于5 km的比例达到70%。     

能见度反演PM_(2.5)质量浓度方法的对比分析

着眼于能见度对细颗粒物反演的准确表征,利用2013年6月1日—2014年2月28日成都市人民南路四段逐时 PM_(2.5)质量浓度以及大气能见度的监测数据,对比研究了基于能见度推算 PM_(2.5)质量浓度的直接与间接方法。前者利用幂函数直接构建能见度与 PM_(2.5)质量浓度的函数关系;后者则通过能见度对消光系数的求取,进一步以线性函数反演 PM_(2.5)质量浓度。分析结果表明:(1)2种方法均能较好地反演 PM_(2.5)质量浓度,反演结果与地面监测数据具有一致的统计特征;(2)相比基于能见度反演 PM_(2.5)质量浓度的直接方法,间接方法物理意义更为清晰,同时反演结果也更优。     

地下水中汞的赋存形式及其在地震监测中的应用

有关汞在地震监测预报中的研究现状以及映震效能的评价 ,表明汞作为一项短临预报指标 ,是地震监测预报中不可缺少的一种灵敏测项 .但是 ,与其它监测项目不同的是 ,汞是一种变价元素 ,在环境介质中存在着多种赋存形式 (如元素汞、无机离子汞、有机汞等 ) ,不同介质中汞的主要赋存形式也不尽相同 .目前我们监测到的是地下水中的总汞量 ,地震活动中全汞的变化必然是由于其各种赋存形式的汞含量的变化而引起的 .对于某一次地震而言 ,在其地震活动所影响的范围内 ,并不是所有的观测点都会有相应的汞异常出现 ,有些观测点与地震的发生对应较好 ,而…     

兰州市大气相对湿度与PM_(10)浓度和大气能见度的相关性分析

将相对湿度RH与PM_(10)浓度、大气能见度间的关系进行深入分析的研究目前还相对较少。利用兰州2002-2012年的环境气象资料,对相对湿度RH、PM_(10)浓度与能见度之间的对应关系进行统计分析,以揭示RH与PM_(10)浓度和大气能见度之间的直观联系,加深对灰霾形成过程的认识。将RH以5%的间隔进行划分,结果表明:各区间ρ(PM_(10))平均值与RH平均值呈显著线性负相关,R(相关系数)达0.940;高颗粒物浓度更多地出现于低湿天气条件下,但高湿度非降雨天气条件下颗粒物容易积聚。随着RH增大,大气能见度随ρ(PM_(10))变化率的绝对值增大;RH在75%以上时,增加相同的ρ(PM_(10))所导致的大气能见度下降量是RH在40%~45%时的2倍以上;RH 45%~60%,大气能见度可较好地反映ρ(PM_(10))的变化,而RH大于60%时,大气能见度的降低主要反映ρ(PM_(10))含水量的快速增加而并非指示ρ(PM_(10))的增加。在分析无降水天气过程时发现,当RH在80%~90%之间时PM_(10)的平均值明显下降,二者不呈负相关。可能的原因是这种高湿度天气通常出现在夏秋季节,一方面污染物排放强度较低,另一方面大气稳定度低,逆温层厚度比较稀薄,静风频率出现的概率比较低,风速相对于冬春季节较大(平均风速大于1.5 m·s~(-1)),污染物易扩散。大气能见度与同期地面气象条件和主要污染物浓度的相关性比较表明,相对湿度、PM_(10)是影响能见度的主要因子,兰州能见度变化对PM_(10)比较敏感。PM_(10)对能见度的影响以冬季最为明显,秋季次之,夏季最弱。兰州由于特殊的河谷盆地地形,复杂的气象条件使得兰州地区大气相对湿度与PM_(10)浓度和大气能见度的关系与国内其他地区存在较大的差异。     

空气污染对天津市能见度的影响

用主成份分析法研究了天津市近郊区空气污染对能见度的影响,证明当空气污染物浓度高同时相对湿度大时能见度降的最低。在天津市近郊区空气污染对能见度的影响已大于相对湿度等对能见度的影响。     

云贵高原1961—2006年大气能见度和消光因素变化趋势及原因

根据云贵高原203个气象台站1961—2006年大气能见度、降水、相对湿度、风速和天气现象等观测资料,采用倾向率方法对能见度和大气消光系数的变化趋势进行了分析。还应用Mann-Kendall方法对19km能见度、霾日数和消光系数的多年变化进行了气候突变检验。结果表明,有84.2%台站出现了能见度减少趋势。减少最多为-11km·10a-1,最少为-1km·10a-1。减少的平均气候倾向率在1961—1979年为0.96km·10a-1,1980—2006年为1.6km·10a-1,高原平均能见度从60年代的约34km下降到目前的约27km。另一方面,有15.8%台站能见度有增加趋势,且多集中在人类活动较为稀少的高海拔山区。有71%的台站19km能见度频率出现减少的趋势,平均倾向率为-2%·10a-1,主要出现在高原东部和中部人口和工业稠密区。该地区同时也出现霾日增加的现象。Mann-Kendall检测结果表明,19km能见度频率减少和霾日数增加现象出现突变的时间相同。年平均消光系数发生突变的时间稍推后。认为能见度下降、消光因素增加的原因与人为排放污染物浓度增加有密切关系。     

四川盆地气溶胶变化对弱降水的影响:基于干能见度的气候分析

降水是气候变化中最主要也是变化较大的因素,相对于较大量级的降水,小量级降水对增暖、气溶胶等因素的变化更为敏感,但目前有关小量级降水与气溶胶相互关系的研究较少。利用1973─2010年四川盆地及周边46个气象台站逐日降水、能见度、相对湿度等资料,分析了弱降水(0~1 mm)日数和干能见度资料替代的气溶胶浓度变化趋势及二者可能的关系。结果表明,(1)近38年来,四川盆地的平均年弱降水日为72.2 d,年平均弱降水日数呈减少趋势,减少率达3.3 d/10 a,盆地的中南部和西部经济发达区域减少明显。(2)盆地半数以上站点的消光系数变化与弱降水日数变化呈负相关,弱降水日数的减少在干能见度低值区(即气溶胶高值区)比干能见度高值区更显著;(3)借鉴降水地形强化因子(Orographic enhancement factor)的概念,提出弱降水变化因子R0(干能见度低值区弱降水日与干能见度高值区弱降水日比值),R0反映了气溶胶浓度的差异影响弱降水日数相对变化的程度。弱降水变化因子R0有逐年减少趋势,弱降水日R0在38年间减少了7%,即相较于干能见度高值区,干能见度低值区的弱降水的发生频率较少,这说明气溶胶对于降水的抑制作用在气溶胶高值区较明显。     

煤、煤矸石中硫排放的影响因素及其与酸雨形成的相关性

通过对广东省粤北煤矿地区进行大气、水、雾等现场监测,同时将煤和煤矸石进行模拟实验,以了解其中硫排放的影响因素、排放过程化学形态的分布及排放速率．结果表明,自然堆放状态下的煤和煤矸石中硫的排放受湿度、光、热、氧化的影响;其排放速率与广东省的自然条件相关,与广东省酸雨频率吻合。     

雨夹带雾的气象状况对环境产生的影响

雾是大气中的饱和水蒸气在气溶胶周围冷凝而产生的 .雨夹带雾的天气是指伴随有雾的雨天 ,即可见度低的降雨现象 .雾产生于污染严重、人口较为密集的地区 ,它与一系列的空气污染有着密切的联系 .雾明显地显示出酸性 .含有高浓度盐的酸性雾 ,会对植物的叶子产生直接的影响 ,许多植物的根与pH值为 3的液体接触时 ,将产生生长障碍 .在没有雨只有雾的山中 ,可以观察到树底下有雨滴落下 .这是由于随风吹来的雾滴附着在树上 ,逐渐长大后落下来的缘故 ,这种现象一般称为树雨 .这种情况下 ,雾不仅对植物也将对土壤产生巨大的影响 .为了查明造成环境…     

邯郸采暖期环境污染特征及空气质量预报方法研究

利用河北邯郸气象和环境监测资料,分析了邯郸采暖期空气质量和环境气象条件特征;同时利用线性回归和BP神经网络统计方法对采暖期空气质量进行了预报研究。结果表明,PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO_2、CO(95)(CO日均值的第95百分位数)的空气质量指数(AQI)在冬季最高,夏季最低,O_3-8(90)(O_3日最大8 h值的第90百分位数)的AQI则相反。邯郸采暖期首要污染物以PM_(2.5)和PM_(10)为主,除O_3-8(90)外,其他5种污染物采暖期AQI均高于其年均值;同时采暖期降水少,温度低,小风出现频率明显高于非采暖期,而且局地逆温强,静稳天气指数高,是全年环境气象条件最差的时期。邯郸采暖期的环境气象条件1月最差,且夜晚差于白天,尤其是局地5—7时。邯郸采暖期首要污染物浓度与前一日污染物浓度、静稳指数、逆温、相对湿度和露点温度等呈正相关,与气温、风速、能见度和混合层高度等呈负相关。BP神经网络模型对污染物浓度的预报效果优于线性回归模型,可尝试应用于邯郸空气质量预报工作。     

天津地区大气污染对能见度的影响

对以燃煤为主的城市大气污染对于大气能见度的影响作了研究,各种大气污染物以硫酸盐对大气能见度的影响最大。大气相对湿度大于70％时,显出它对大气能见度的重要性。指出在城市中由于燃煤形成的硫酸盐污染和相对湿度较大可能是产生煤炭型烟雾事件的原因。在城市中低空分散排放燃煤烟气的污染大气中,硫酸盐的浓度与二氧化硫浓度和颗粒物浓度都有较密切的关系,气温和相对湿度对转化速率常数有一定的影响。估计了二氧化硫的迁移距离,指出硫酸盐的迁移距离比二氧化硫的迁移距离更长,污染范围更广,会影响无污染源区的大气能见度。     

基于关键气象因子和天气类型的广州空气污染预报方法应用

以广州市环境监测站2007年1月—2009年12月监测的空气污染指数(API)以及SO2、NO2、PM10等污染物为研究对象,探讨了广州市空气污染的变化规律;并分析它们与常规观测的地面气象资料之间的关系;建立了API指数以及SO2、NO2、PM10等污染物的预报方程;为了弥补单纯基于数学模型预报的不足,分析和确定了造成广州严重空气污染的典型天气类型和相关指标,以便在具体的业务预报中可以根据天气形势和相关指标做进一步的订正;该预报方法于2010年10月起应用于广州市环境监测中心站,作为2010年16届亚运会广州空气质量预报预警服务的重要工具之一,运行服务效果良好.