东北吉林地区云水化学航测研究

利用飞机航测于2007年夏季在东北吉林地区采集了24个云水样品,对云水的pH值与主要无机水溶性离子成分进行分析.结果表明,该地区云水呈酸性,平均pH值为4.93;主要离子成分依次为SO42- 109.7 meq/L, NH4+ 74.8 meq/L, Ca2+ 71.9 meq/L,和NO3- 51.4 meq/L; SO42-/NO3-的当量比为2.1,与龙凤山降水样品比值相当.云水离子浓度主要受天气形势及气团输送特征影响.集合后推气流轨迹分析表明离子浓度最高的云水样品主要受到华北地区污染输送的影响.对比同步采集的高空云水与地面降水样品,发现云下冲刷过程可对降水酸度起到一定的中和作用.     

On the use of the synoptic vertical velocity in trajectory model: Validation by geochemical tracers

It is well recognized that vertical motions play an important role in long range transport (LRT). The representation of the vertical movements can be obtained by the calculation of isentropic trajectories or by the use of the synoptic vertical wind component (V_z) to compute three-dimensional (3-D) trajectories. Furthermore, it is easier to compute air mass trajectories using the latter parameter than to compute isentropic ones. This last technique is a very time consuming computer one. On the other hand, the meaning of V_z could be questionable by the meteorologist because of its rather poor time and spatial resolutions. The present paper will discuss and validate the use of V_z in trajectory models. This validation needs identified meteorological situations leading to characterized vertical motions. We choose the Saharan dust transport from Africa to the Mediterranean region because this situation may well be defined both by the geochemical tracers of dust (Al, Si) and by satellite imagery. Such an experiment has been performed during the period April 1985–April 1986 on Corsica allowing the study of 17 events of dust transport. At first, we show with a meteorological analysis that all these transports are associated to frontal situations. Secondly, we validate the three dimensional trajectory model with horizontal and vertical transport considerations. Horizontal transport and source locations derived from the three-dimensional trajectory model are in very good agreement with the satellite observations. The vertical transport, referred to as frontal transport, is determined by comparing the different vertical motions for different final barometric levels. We conclude that, although the isentropic trajectories represent more realistic vertical motions, our model seems to be well adapted to intensive applications in pollution studies.     

应用Models-3模式系统对沈阳市空气质量的数值模拟研究

利用美国环保局开发的新一代空气质量模式系统Models-3,对2002年冬季采暖期间沈阳市大气污染物的输送与化学转化进行了数值模拟研究,并对SO2、NO2和PM10等大气污染物浓度的模拟结果与监测结果进行了对比分析.结果表明,Models-3模式系统能较好地模拟出沈阳市的大气污染物输送与化学转化情况,SO2、NO2和PM10的模拟值与观测值的变化趋势具有较好的一致性,说明该模式能较好地反映这些大气污染物的分布特征和变化规律,可为今后深入开展沈阳市大气污染数值预报与传输扩散研究提供有效的手段.     

基于WRF-Chem模型的沈阳市颗粒物扩散特征和成因分析

日益严峻的城市大气环境质量不仅与当地污染物大量排放有关,还受到区域传输的影响.以沈阳市2017年1月一次大气污染过程为研究对象,利用WRF-HYSPLIT模式计算后向轨迹,结合WRF-Chem空气质量模型模拟地表PM2.5颗粒物的扩散过程,同时分析了区域内的地面、高空天气系统特征.研究结果表明,2017年1月的气团轨迹...     

大气边界层环境影响效应的仿真试验

研究利用动力模拟与气候统计相结合的方法建立典型大气边界层环境基本要素(风速、温度、气压和密度)场仿真模型,以低空飞行器为仿真算例,在实现大气边界层环境仿真模型与飞行动力学仿真模型耦合的基础上,开展大气边界层环境影响效应的仿真试验,分析大气边界层环境对低空飞行器飞行轨迹和姿态特性的影响.通过探索大气边界层环境模型建立的可行性及其对低空飞行器影响的基本规律,为进一步开展大气环境对武器系统影响评估研究提供思路.     

A modelling study of the effect of ammonia on in-cloud oxidation and deposition of sulphur

This paper considers the role of ammonia in uptake and oxidation of sulphur dioxide, illustrated by analysis of aircraft observations of a situation involving atmospheric transport in cloud over a region of high ammonia emissions. Sensitivity studies indicate how sulphur budgets and deposition can depend on ammonia emissions as well as the availability of oxidants and meteorological factors; and provide an explanation of the high deposition of sulphur observed in this case study.     

全国大气扩散输送模态与区划研究

基于NCEP再分析气象资料,使用HYSPLIT模式对我国大陆区域进行了一整年的连续轨迹计算.轨迹以1°×1°的网格化经纬度分辨率进行计算.考虑气候、地理及经济因素,将全国计算区域分为10个大区,分别统计各大区出发的轨迹在全国的分布频率.根据全年和各季的轨迹统计结果,分析我国不同区域的大气输送扩散特征以及区域间大气环境的相互影响潜势.结果表明,全国10个大区的大气扩散输送模态可分为特性不同的7大类,其中以西北方向的3个大区为一类,西南高原的2个大区为另一类,其它各区自成一类.10个大区大气扩散物质的累积效应差异显著且季节变化特征各异.全国以西南区(XN)东部大气累积效应最强,东北区(DB)累积效应最弱.     

Prevention of debris flow disasters on Chengdu-Kunming Railway

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｈｅｎｇｄｕ ＫｕｎｍｉｎｇＲａｉｌｗａｙＬｉｎｅｉｓｌｏｃａｔｅｄｏｎｔｈｅｍｏｕｎｔａｉｎｒｅｇｉｏｎｏｆｓｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＣｈｉｎａ .Ｔｈｅｒｅａｒｅａｌｏｔｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｇｕｌｌｉｅｓｓｐｒｅａｄｉｎｇｂｅｓｉｄｅｔｈｉｓｒａｉｌｗａｙｌｉｎｅ .Ｏｎｓｕｍｍｅｒ,ｔｈｅｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｏｆｔｅｎｂｕｒｓｔｓａｎｄｔｈｒｅａｔｅｎｓｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅｒａｉｌｗａｙｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ.Ｉｎ 1981,ａｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅｄｅｂｒｉｓ…     

The vertical distribution of aerosols and acid related compounds in air and cloudwater

Vertical profiles (surface to 5 km) of aerosol particle number concentration, NO_y′ mixing ratio, and cloudwater SO₄²⁻ and NO₃⁻ equivalent concentration were obtained in three field studies: North Bay, Ontario, during the summer of 1982 and the winter of 1983–1984, and Syracuse, New York, during the fall of 1984. The measurements from these locations and different seasons are compared. Generally, airborne concentrations are highest with air-mass back trajectories from the south and lowest with back trajectories from the north. For the southerly trajectories, median particle number concentrations (0.2–2 μm) near ground level (950 mb) vary from 1700 cm⁻³ during the summer project to 800 cm⁻³ during the winter project. At 700 mb, the south trajectory particle number concentration ranged between 60 and 170 cm⁻³. Median NO_y′ mixing ratios for southerly back trajectories were approximately 6 and 9 ppb at 950 mb and 0.4 and 0.8 ppb at 700 mb for the fall and winter projects, respectively. Comparison of particle number concentration profiles outside of cloud with cloud droplet plus interstitial aerosol particle number concentrations inside cloud indicate that cumulus clouds can transport aerosols vertically from below cloud base. In contrast, stratiform clouds have similar concentrations inside the clouds as outside at the same altitude. The vertical variations of cloudwater sulphate and nitrate concentrations and the NO₃⁻/SO₄²⁻ equivalent concentration ratio are discussed for each of the three field studies.     

舟山本岛大气污染输送过程的数值模拟分析

利用HYSPLIT-4后向轨迹模式和NCEP(美国国家环境预报中心)的2012年GDAS(全球资料同化系统)气象数据,结合NO₂、PM_2.5、PM₁₀和SO₂等常规大气污染物的质量浓度数据,对舟山本岛2012年4月、7月、10月和12月的大气污染输送过程进行了模拟,并通过聚类分析和潜在源区分析〔包括PSCF(潜在源贡献)和CWT(浓度权重轨迹)计算〕,确定大气污染传输路径及影响源区. 结果表明:舟山本岛气流后向轨迹呈明显的季节变化特征,4月主要受来自黄海海面气流轨迹的影响,其占总轨迹数的36.7%,ρ(PM₁₀)为(53.24±24.33)μg/m3;7月以途经琉球群岛和东海气流轨迹为主,占总轨迹数的48.4%,对ρ(NO₂)、ρ(PM_2.5)、ρ(PM₁₀)和ρ(SO₂)贡献分别为(24.63±6.33)、(28.60±4.83)、(52.89±18.76)和(8.67±3.11)μg/m3;10月气流轨迹主要来自于东海海面,占总轨迹数的49.2%;12月气流则主要来自辽宁南部和黄海,占总轨迹数的66.1%,对ρ(NO₂)、ρ(PM_2.5)、ρ(PM₁₀)和ρ(SO₂)贡献分别为(28.48±15.14)、(58.71±14.10)、(69.83±38.94)和(20.83±13.28)μg/m3. 舟山本岛PM_2.5的潜在源主要为毗邻城市间局地污染,集中于浙江沿海城市及杭州湾、上海等地.      

欧亚大陆生物质燃烧气团的输送特征及对中国的影响

利用1997～2003年ATSR卫星火点资料,采用前向气流轨迹模式及滞留时间分析方法,研究了欧亚大陆生物质燃烧排放的时空分布特征及主要生物质燃烧区域典型排放季节低层气团的输送特征,并与MOPITT一氧化碳卫星反演资料进行对比.结果表明,春季东南亚及印度半岛生物质燃烧排放的污染气团可对中国西南、华南及华东地区的大气环境造成一定影响,尤其是四川盆地、福建和台湾周边地区;中亚、东西伯利亚及蒙古高原生物质燃烧排放的污染气团主要受西风带影响而向东输送,但明显存在一条分支经中国东北向华北或更低纬度地区输送,并逐渐下沉至大气低层,在生物质燃烧排放剧烈的年份内能够对该地区的低层大气成分造成重要影响.     

塔里木盆地空中蓄尘库效应对空气质量的影响

利用WRF中尺度天气预报模式耦合GOCART大气化学气溶胶辐射传输模式,对2011年4月27日~5月2日源于我国西北沙尘源区的一次大范围沙尘天气过程进行了数值模拟,并结合MODIS卫星观测资料,发现了塔里木盆地对沙尘气溶胶分布的空中蓄尘库效应.为了对该效应及其对下风向城市空气质量的影响进行验证,期间在兰州大学监测点开展了1h分辨率PM₁₀中水溶性Ca²⁺浓度监测,并结合CALIPSO气溶胶类型垂直分布产品和HYSPLIT气团轨迹模型,利用PSCF方法分析了期间监测点的48h气团后向轨迹.模拟,遥感和监测结果共同表明,塔里木盆地的空中蓄尘库效应会对进入其内部的沙尘气溶胶产生限制-积累作用,若在限制-积累过程中盆地内部近地面风场改变,空中蓄尘库会二次释放沙尘气溶胶,对下风向城市空气质量产生影响.     

A 10-year trajectory flow climatology for Amsterdam Island, 1980–1989

This paper documents the meteorology and flow climatology of Amsterdam Island, a World Meteorological Organization baseline observatory located in the southern Indian Ocean. The island is strongly influenced by two meteorological systems: the subtropical anticyclone and the westerlies, known as the roaring forties. Westerly surface winds dominate ground-level flow on the island, which receives an annual average precipitation of 1100 mm. A 10-year back air trajectory climatology at 850 hPa to the island showed the same predominant westerly-southwesterly flow (55% of the period). Special emphasis was placed on trajectories that had their origin on the African continent because this was the predominant nonmarine source of trace materials that could be transported to Amsterdam Island. This transport, most frequent in the winter and early spring, coincided with the winter peak of continental radon. A comparison of trajectories and 12-h precipitation amounts on the island showed that most of the rain coincided with southwesterly flow, but many large individual events were frequently associated with northerly and westerly flow regimes. Meteorological information about local conditions and flow climatology is necessary to aid in the interpretation of atmospheric chemistry measurements made at global stations such as Amsterdam Island.     

海南岛地区大气输送和扩散特征的数值模拟

采用中尺度气象模式WRF及风场诊断模式CALMET,结合轨迹分析和拉格朗日随机游走模拟方法,分析了海南岛地区低层大气中尺度水平输送和扩散特性,并计算了各季平均大气扩散模态.结果表明,该区域大气污染物的扩散和输送主要受到大尺度背景环流、海陆风等局地环流及地形绕流等的影响.海陆风局地环流是沿海城市源排放的大气污染物向海南本岛输送和扩散的主要机制.北部城市海口的大气扩散对岛内影响最大,冬季平均影响范围可覆盖西北半部;春、秋季主要影响西北和北部区域;夏季对本岛的影响仅限于北部沿岸.南部城市三亚的大气扩散对岛内影响较小,秋季向西南海面的扩散对本岛几乎没有影响;冬、春季对三亚以西沿岸的影响有所增加;夏季扩散影响全面指向岛内,并因地形的作用而东、西向大角度扩展,影响海岛南部的大部分沿岸地区.西北部昌江的平均输送扩散方向与当地海岸线的走向基本一致,污染影响不易深入到岛内.其中,秋季扩散影响以偏西南方向为主,仅对昌江西南部分海岸有少量影响;冬、春季扩散形态类似但影响范围扩大到以东方市为代表的低山盆地地带;海岛西北部大部分沿海地带可受到昌江夏季扩散的影响,但平均扩散方向指向东北偏北的海面.     

上海地区臭氧数值预报

基于WRF-Chem在线区域化学/传输模式构建了区域化学天气数值预报业务系统,评估了2013年5月1日至9月30日期间的1h和8h臭氧业务数值预报效果.结果表明:臭氧预报没有明显的系统偏差,预报偏差在0两侧基本呈对称分布;数值预报具有较高的准确性,其中8h臭氧的效果略好,不同时效预报的相关系数均在0.8上下,浓度平均偏差和偏差中值都只有1′10-9~2′10-9,臭氧达标日和污染日预报都有很高准确率和CSI/TS评分,首要污染物也较准确;不同时效的预报效果接近,48h时效略好,24h和72h相当;数值预报也存在一定不足,存在极个别显著偏高或显著偏低的情况,同时由于等级划分阈值的存在,等级预报的准确性明显低于浓度和分指数预报.综合地看,数值预报可以提供较为准确的臭氧预报,为空气质量预报预警业务提供有力的支撑,但分指数等级预报上仍需要进一步提高.     

山西地区气溶胶垂直分布特征与光学特性的飞机观测研究

利用2013年8月,以Y-12飞机为空中观测平台,搭载PCASP、SMPS、AMS、CCN200、TSI-3563型积分浊度仪和美国MAAP-5012型多角度吸收光度计等多种气溶胶观测仪器,首次对黄土高原大气气溶胶特性开展联合观测的资料,对大气气溶胶粒度,散射和颗粒吸收特性进行了分析,研究了区域气溶胶的空间分布及理化特征.结果表明黄土高原特殊地形区域气溶胶的微物理特性较稳定,但随探测时气象条件的变化,散射系数仍然出现波动;区域气溶胶中以细粒子为主;三个波长散射系数变化趋势非常一致,可以认为探测过程中气溶胶的微物理特性基本不变,而仅仅是浓度在改变;散射系数的变化趋势与体积浓度的变化趋势基本一致;其高值区与大气高湿区的正相关性比较明显;四次探测过程中小尺度粒径的气溶胶粒子为优势粒子;后向轨迹分析可知研究区域大部分气溶胶粒子都来源于高空,由蒙古、内蒙、甘肃、陕西等地远距离输送而来.     

A lagrangian one-layer model of long-range transport of SO2

The daily mean concentrations of SO₂ have been estimated using a simple trajectory model of long-range transport. Seasonal variations in the transformation rate of SO₂ to sulphate are assumed. The mixing height varied from day to day depending on the stability conditions. The dry deposition velocity above the ground varies according to the season, cloud cover and time of day, while a constant value is applied above the sea. Under present model assumptions the variation of pollutant concentration with time at the receptor point arises only due to variable meteorological conditions. During the test period measured concentrations were often higher than estimated. However, the order of magnitude of pollutant concentration was well predicted. In future work, input meteorological data should have a finer resolution. Further, better parameterizations of sulphur dioxide concentrations at the start points of trajectories and wet deposition should be employed.     

数值风洞与物理风洞对烟塔合一排烟的比较研究

热电厂"烟塔合一"排烟技术因其初期投资和运行维护费用少,排烟效果好、SO2落地浓度低等优势,特别是在机场附近的净空限高和对景观环境有特殊要求的地区具有广阔的发展空间。目前国内外广泛使用的大气污染物预测模型——德国模式在烟塔合一排烟方式的预测上尚存在许多问题,如大风下洗条件下,冷却塔附近空腔区的大小和范围、空腔区污染物最大地面浓度等难以给出准确的预测结果。为准确预测烟塔合一排烟方式的大气污染物扩散情况,一种新的大气污染物扩散预测模式——数值风洞模型以及物理风洞实验被用于模拟烟塔合一的环境影响,分析数值风洞模式和物理风洞实验在大气环境预测领域应用的适用性和优缺点。2个预测方法的结果表明:在烟塔合一排烟方式下,大气污染物最大落地浓度随风速增加而增加同时在冷却塔下风向存在负压区,污染物在该区域高浓度聚集。对2种方法进行比较,物理风洞实验由于受到物质和气象等条件的限制,无法得到精确的预测结果以及无法直观地描述空腔区的产生和变化规律。而数值风洞模拟具有更大的自由度和灵活性,预测出在夏季6 m/s风速下,冷却塔下风向最大落地浓度出现峰值,属于最不利的气象条件。同时该方法可利用图形化手段实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述,从而建立了一种大气污染预测的重要手段。     

空空导弹海洋大气自然环境试验研究

针对空空导弹随航母服役需求和海洋大气自然环境适应性风险,结合相关标准和研制经验,对空空导弹海洋大气自然环境试验方案设计流程、方法及要点进行了研究。提出了一套空空导弹海洋大气自然环境试验方案,可用于指导新研型号科学有效地开展自然环境试验,为回答空空导弹海洋大气自然环境适应性指标提供了支撑。空空导弹应系统策划海洋大气自然环境试验,以尽早暴露问题,实现产品设计改进,为上舰环境适应性的提高奠定基础。同时,还应大力开展自然加速环境试验技术和动态自然环境试验技术研究工作。     

郑州市冬季大气PM2.5传输路径和潜在源分析

针对郑州市2017年12月~2018年2月的冬季气象数据和大气污染物质量浓度在线监测数据,分析了气象条件对颗粒物浓度的影响.通过混合型单粒子拉格朗日综合轨迹(HYSPLIT)方法模拟了郑州市冬季48 h的气流后向轨迹,同时进行了聚类分析,并使用潜在源贡献因子(PSCF)方法和浓度权重轨迹(CWT)方法分析了郑州市冬季PM_(2.5)的潜在污染来源和不同潜在源区对郑州市大气PM_(2.5)浓度的贡献.结果表明,低风速、高湿度和较少的降水是造成颗粒物污染严重的重要气象因素;超过60%的后向轨迹来自西北方向,其次是来自京津地区的轨迹占比为25.6%,而来自南边和东边的轨迹只占7.5%和6.1%,但对应着较高的PM_(2.5)浓度;郑州市冬季PM_(2.5)的潜在源区主要是北部的京津冀传输通道城市,包括焦作、开封、新乡、鹤壁、濮阳、安阳、邯郸和邢台,此外,相邻省份包括山西省、湖北省和安徽省部分区域对郑州市大气PM_(2.5)污染水平也有着较大的影响和贡献.