初冬一次冷锋输送过程对中国东部霾天气的影响

利用常规地面气象资料、NCEP/NCAR再分析资料以及全国PM_2.5浓度数据,并结合后向轨迹、空气污染输送指数和传输通量分析,针对2019年12月10~11日一次冷锋输送造成我国中东部地区出现的大范围霾天气过程进行了分析.结果表明：（1）霾期间高空500hPa以经向环流为主,伴随着高空低压槽引导地面冷锋向东南方向移动,污染物浓度大值区也依次由华北地区移至黄淮、江淮地区.（2）冷锋过境前,华北至长江三角洲区域PM_2.5浓度均有明显增涨;北京以偏南方向的污染物输入为主,济南以西北和偏东方向输入为主,南京则主要是偏北和偏西方向的输入.（3）冷锋过境时,冷空气迅速将北京站的污染物清除;而济南站则受高压底部偏东风回流的影响,PM_2.5浓度维持在50μg/m³左右;冷锋推进至南京站时西北风已较小,对污染物的清除作用不明显.以江苏省为例,整个过程中,江苏本地污染物贡献占25.8%,江苏以外的污染物贡献占74.2%,以输送为主.（4）冷锋过境后,3站的边界层结构也略有不同,北京站的逆温层迅速被打破;济南站由于受海上暖湿平流影响,近地面由等温层变成逆温层;而南京站的近地面则由逆温层变为等温层.本研究揭示了在冷锋南下过程中,上游污染物对下游地区的影响,以及南北方站点表现出不同的污染物变化和清除特征.     

中国东部春季一次强冷锋活动空气污染输送过程分析

利用CMAQ(4.7.1)和HYSPLIT后向轨迹模式,结合长岛和洪泽湖站点污染物观测数据,对2011年3月31日—4月3日影响我国东北部地区的一次典型强冷锋天气空气污染过程进行模拟分析,验证表明模式能较好地模拟此次强冷锋过程. 由结果可知,此次强冷锋前后污染物浓度呈先升后降又上升的现象. 在冷锋移动过程中,锋前出现一条高浓度污染带,锋面将污染物抬升至800～500 hPa的高度,使污染物在对流层中层快速向西太平洋传输;冷锋对当地污染物的去除不仅有水平方向的推动作用,还会使污染物向高空输送. 锋面过后污染物浓度急剧降低,冷锋对长岛站点SO₂、O₃、NO_x、PM_2.5的清除率分别为90.87%、34.10%、50.56%、72.69%,对洪泽湖站点则分别为82.53%、50.45%、65.11%、36.80%. 锋面过去1~2 d后,高压控制天气形势下污染物再次开始积累、浓度回升. 冷锋前后污染物形成一个“积累—锋前抬升—高空平流输送—锋后大风清除—积累”的循环.      

广东省春季一次酸雨过程的数值模拟

采用WRF/Chem模式对2004年4月6—8日发生在广东省一次典型冷锋酸雨过程的气象场和污染物分布进行数值模拟,分析此次酸雨过程中致酸污染物SO2、NOx、硫酸盐气溶胶和硝酸盐气溶胶的主要分布特征,进而探讨此次酸雨的成因.结果表明,冷锋过境前,边界层高度较低,不利于污染物扩散,主要是局地排放致酸;冷锋过境形成了逆温层,污染物在逆温层内成片状均匀分布,使广东省出现大范围的酸雨.污染物浓度分布的模拟结果表明:SO2以本地源为主;NOx扩散范围较SO2广,分布更均匀;硫酸盐气溶胶和硝酸盐气溶胶6日主要分布在粤北,7日成大范围片状分布,与pH值的分布特征相似.     

天津一次重污染天气过程气象成因及预报分析

利用NCEP/NCAR和FNL再分析资料以及NOAA扩展重建海温资料,结合2014年2月观测资料,探讨了2014年2月21-26日天津重污染天气过程的气象成因及预报分析。结果表明,重污染期间,东亚大槽和东亚冬季风呈现偏弱的态势,天津出现明显东南风异常且河北以南地区存在大范围高湿区,近地面层存在弱气流辐合且维持弱偏东或偏南风,对流层中低层为弱辐散下沉气流和西南气流,同时也存在逆温层结,这种静稳条件有利于黄渤海及河北以南的水汽和污染物平流输送至天津且在近地面聚集。HYSPLIT模式模拟显示污染物来源于河北省中南部,以平流和弱辐散沉降的方式输送至天津。湿度条件对于重污染天气的产生仅是必要条件,污染物大量聚集才是重要条件。WRF-CMAQ模式短期内能较好模拟重污染期间PM_(2.5)浓度空间分布及重污染天气结束时间;重污染同期及前期秋季阿留申群岛南部海域持续出现显著正海温距平,可以用作中长期预报的一个参考因素。     

地形和逆温层对兰州市污染物输送的影响

结合兰州市地理和气候环境,给出了兰州山谷Froude数的范围.并根据气流到达山体时 爬升或侧绕的临界Froude数大约为1的基本认识,揭示了山体高度、逆温层强度和地面水平风 速对Froude数和水平输送的影响以及在几个假定的山体高度下Froude数随逆温强度和地面水 平风速的动态分布特征.同时,说明了污染物临界高度和烟囱临界高度对山体高度、逆温层强 度和地面水平风速的依赖关系.通过敏感性试验,发现了对气流输送有重要影响的逆温强度和 山体高度及水平风速的关键值.     

大气污染物对流垂直输送作用的探讨

利用一个欧拉型硫沉降模式探讨了积云对硫污染物的对流垂直输送作用．结果表明,积云引起的垂直气流是造成大气污染物浓度分布及输送通量变化的重要因素．对流垂直输送可使硫污染物在高层出现大浓度区,浓度的增加率为５０％—４００％,中层和低层的浓度相应也有所变化．积云区内南北剖面上的通量也因对流输送作用在高层出现了大值中心．     

北京夏季典型环境污染过程个例分析

对北京ρ(PM₁₀₎日均值和华北地区气象资料的综合分析发现,北京夏季ρ(PM₁₀₎的变化过程与环境背景场组合系统明显相关,其典型的背景场演变过程为:①在ρ(PM₁₀₎上升阶段,副热带高压西伸较强,持续数天控制华北地区,具有均压和弱气压场的特征.在其控制下,受地形和周边边界层背景的影响,偏南气流将北京南部的污染物向北京输送和汇聚,ρ(PM₁₀₎呈逐日汇聚增长趋势.②冷锋逼近时的均压场和弱气压场是ρ(PM₁₀₎峰值出现的背景.③在冷锋后部的大陆高压前锋造成较强的区域性输送过程,而冷锋附近形成的湿沉降使ρ(PM₁₀₎下降,因此在强区域性输送过程与明显降水终止后常出现ρ(PM₁₀₎谷值.统计分析表明,北京夏季环境污染过程与大尺度环境背景场组合系统及其配置的污染物输送通道演变有明显的同步特征.该类组合系统所配置的背景场及其同步环境污染演变过程的特征具有普遍规律性,可为奥运期间环境污染过程的预测和控制提供参考.      

环境气象学、环境空气动力学

X 1 6 9900733大气污染物对流垂直输送作用的探讨/高会旺…(中科院大气物理研究所)//环境科学/中科院生态环境研究中心一1995,19(4)一l一4 环信X一5 利用一个欧拉型硫沉降模式探讨了积云对硫污染物的对流垂直输送作用。结果表明,积云引起的垂直气流是造成大气污染物浓度分布及输送通量变化的重要因素。对流垂直输送可使硫污染物在高层出现大浓度区,浓度的增加率为50%一40。%,中层和低层的浓度相应也有所变化。积云区内南北剖面上的通量也因对流输送作用在高层出现了大值中心。图7参8X 16 Xsll 9900734我国硫输送和沉降量规律的研究/杨新兴…     

大气污染物地流垂直输送作用的探讨

利用一个欧拉型硫沉降模式探讨了积云对硫污染物的对流垂直输送作用，结果表明，积云引起的垂直气流是造成大气污染和分布及输送通量变化的重要因素，对充垂直输送可使硫污染物在高层出现大浓度区，浓度的增加率为５０－４００％，中层和低层的２相应的也有所变化，积云区内南北剖面上的通量因对流输送作在高层出现了大值中心。     

基于HYSPLIT模型的京津冀地区大气污染物输送的路径分析

以京津冀地区为研究区域,通过HYSPLIT模型后向轨迹、地面气象监测数据和高空观测资料分析2014年11月17—23日重污染天气的形成和消散过程,并对气象因子进行分析。结果表明:京津冀重污染天气的形成过程中,主要为高压或均压状态,该状态下大气层较稳定,大气混合层高度降低形成静稳天气;同时,对流层下的高湿、高压、弱风、逆温层导致其垂直方向无法形成对流,水汽和污染物无明显扩散。利用HYSPLIT模型模拟北京市300 m高度下气流后向轨迹,通过聚类分析方法分析本月气团轨迹的代表性输送路径,与地面气象监测数据和高空观测资料进行对比分析。结果表明:在极端天气条件下,京津冀地区重污染天气形成过程80%受西南方向气流影响,大气污染物的输送轨迹主要是自南向北;京津冀地区重污染天气消散过程90%受北部气流影响,北部气流的快速入境使污染物迅速消散。     

山谷地带城市冷热岛及其影响初探

本文利用华北某城市现场实测资料,对实测到的谷地上空“冷岛"的形成机制进行了研究,借助于二维数值模拟,分析了城市冷热岛对山谷地带坡风环流和污染物浓度分布的影响。结果表明:城市热岛在晚间出现则可以加速坡风环流,加之逆温层存在,不利于污染物输送;白天冷岛的出现,加强坡风环流,有利于污染物的扩散和输送。      

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.     

An Eulerian model for a slowly moving cold frontal system with sulfur chemistry: Model description and application

Simple sulfur chemistry is incorporated with a diagnostic cloud module to furnish an Eulerian model for slowly moving cold frontal systems. Chemical species include sulfur dioxide and sulfate in air, cloud and rain water. The diagnostic method to determine cloud water content is rather crude at present, but the primary results, including a three-dimensionmal test, seem reasonable. Two-dimensional applications of the model are made for a precipitation event presented in a frontal process in March 1988, Guagdong Province, southern China. The cross-section is selected to be representative of major industrial areas of Guangdong. The analysis of the modeling results displays the effects of the lifting and shearing of the wind field onto the distribution patterns of pollutant distributions. Clouds are shown widely polluted with the lifting and entrainment of the polluted air from lower layers, so that acid rain was generated in the precipitation area following the front, covering the most part of Guangdong Province. The pllutants are transported northerly with the front surface are generally transported southerly, but in-cloud pollutants are transported northerly with a wider extension. The results qualitatively show that the transport of acidic precursors in such a weather system is of medium scale and the acidic deposition in Guangdong might be contributed mainly by the sources of Guangdong Province itself.     

中国东部冷锋推进中的PM2.5三维结构变化特征

利用观测资料和中尺度天气-化学模式（WRF-Chem）对一次冷锋南下天气过程导致的我国东部大范围空气污染开展研究,强调了冷锋过境前后的边界层结构及其对PM_2.5三维结构和变化的影响.观测发现,地面重污染区域位于冷锋前部均压场或等压线稀疏区域,在冷锋由北向南快速移动过程中,途经各站点PM_2.5浓度峰值伴随锋前而至.WRF-Chem模式可以较好地模拟中国东部地面和高空气象要素以及PM_2.5浓度的时空变化.模拟结果表明,处于该移动冷锋天气系统相同位置的沿途各站点的边界层结构以及PM_2.5垂直廓线表现出相似的特征.即:当冷锋开始入侵时,锋前污染物从地面被抬升到高空,PM_2.5浓度的增加和高空风速的增大导致高空PM_2.5通量增大,且PM_2.5浓度高值区随着高度升高向暖气团一侧倾斜.夜间冷锋过境引发边界层内对流性不稳定增加,边界层高度可达1 km以上,打破了边界层昼夜演变特征.本研究表明,垂直观测和精细模拟的结合可以有效地解释天气过程对空气污染的...     

基于天气背景天津地区重污染天气特征分析

以天津地区长序列观测PM_(2.5)质量浓度资料为依托,基于天气背景对2014—2016年天津地区重污染天气特征进行分析,并以此为基础评估天津环境气象数值模式(WRF/Chem)在不同天气条件下的模拟效果.结果显示:2009—2016年天津地区重污染天气为341 d,约占全部天数的11.7%,重污染天气主要出现在每年的10月—次年3月,约占全年的82%,重污染天气出现的地面形势主要为锋前低压区、低压槽前、均压场和高压后,4类天气类型占所有重污染天气的73%.同一天气背景下,PM_(2.5)质量浓度模拟值与实况值之间的误差有相似之处,低压槽天气时细颗粒污染浓度模拟明显偏低;冷锋前低压区、华北地形槽和低压过程模拟值略有偏低;高压前和高压底天气模拟值略微偏高;数值模式天津地区重污染TS(Threat score)评分为0.68,漏报与低压槽辐合线模拟位置偏差、冷空气受污染反馈作用影响、小尺度闭合低压区未准确模拟3个因素密切相关;空报主要与冷空气过程影响时间模拟偏差、高压中心位置偏差及其输送通道建立时间影响密切相关.     

上海地区高空气流长距离输送轨迹及其与酸雨的关系

分析了影响上海地区的高空气流输送轨迹。不同月份影响上海的高空气流来向不一。轨迹输送路径与天气系统的变化密切有关,且与上海地区出现的酸雨有关。研究表明,上海地区的酸雨,除与局地污染有关外,还与远处输送的外来污染有关。这些外来污染影响,主要来自上海西南向的北部湾和两广等地。也有部分来自东北——东方向的南朝鲜和日本西部地区。     

用气流输送轨迹分析上海,重庆,贵阳的酸雨特点及其比较

用降雨时的气流输送轨迹,分析了上海、重庆和贵阳三地的酸雨特点和成因。研究表明,重庆和贵阳的酸雨,主要是受局地污染源的影响,远距离外来污染影响不大;但贵阳在静止锋天气时的酸雨,可能也受远处输送来的外来污染的影响。上海地区的酸雨,除受局地污染源的影响外,还受远处外来污染的影响。     

中山市2000~2014年霾天气特征及气象影响因子

利用中山市2000~2014年气象资料及2013~2014年环境监测站资料,分析中山市霾特征及气象影响因子,结果表明,中山市霾日数年际变化明显,最少为11d,出现在2005年;最多为134d,出现在2008年.霾天气主要发生在秋冬季节,霾日数最多的月份是1月,平均为10.5d.霾日PM_2.5的平均浓度是非霾日的2.26倍,PM_2.5是霾天气的重要污染物.中山市霾日典型天气形势有7种:大陆高压型、海上高压型、均压场型、冷锋前部型、台风外围下沉气流型、槽前脊后型、低压槽型.其中以大陆高压型占比例最高,为52.03%,冷锋前部型造成的能见度最低.气流轨迹聚类分析表明,影响中山的气流轨迹有7类,主要来源于东北方向的大陆和偏东方向的沿海;在东北方向气流轨迹影响下,污染物浓度较高;在东部沿海的气流轨迹下,能见度较低,表明中山市的霾天气受区域传输影响显著.