街道峡谷对近地层风场影响的观测和模拟分析

城市街道峡谷结构对近地面边界层的风场环流等气象要素具有重要影响,可导致城市局地空气污染分布发生变化.随着城市化发展及城市空气质量变化,街道峡谷的城市空气污染影响日益突出,分析街道峡谷内部风场成为认识和治理我国城市空气污染的一条重要途径.鉴于目前我国鲜有城市街道尺度大气边界层精细气象观测研究,本文分析了美国俄克拉荷马大学的街道峡谷精细气象观测数据及其FLUENT模拟.结果表明:街道峡谷内风场结构变化依赖大气背景风向,当背景风向平行于街道峡谷走向时,街谷两岸风速几乎没有差异,而在背景风向垂直于街道峡谷走向时,由于高空风进入街谷形成的涡旋气流对街道峡谷风场有补充作用,峡谷两侧中层高度风场差异变大,风速差值大约为0.5 m·s~(-1),且街道峡谷两岸风速差异得到了FLUENT模式的验证,但模式对迎风岸的风速模拟存在高估,模拟的中层高度处两岸风速差值为1.6 m·s~(-1).观测资料分析揭示大气边界层稳定度条件对街道峡谷内风场分布也有很大影响,中性稳定条件下街道峡谷两岸近地层风速差异最大,输送进入峡谷空间的风速增量比原峡谷内风速大约高1倍,其它稳定度条件下街谷两岸风速差异被削弱.     

湖陆风环流对于臭氧高浓度事件影响的模拟分析

太湖流域工业发达,人口众多.湖泊激发的局地环流对于周边地区天气气候及空气污染扩散的影响值得高度关注.本文使用WRF-Chem模式,对比了Lake和Noah两种湖泊陆面过程方案对臭氧高浓度事件的模拟效果,并分析了太湖对周边地区局地环流及臭氧分布的影响.结果表明,Lake方案由于更好地引入了湖泊表面和大气之间的通量交换计算方案,其模拟值与实际观测结果有较好的匹配度.太湖和周边地区的热力差异使得太湖地区白天形成由湖区吹向陆地的湖风,湖风环流最强时在太湖-苏州方向高度可以达到4 km,最大风速达到5 m·s~(-1),对东北岸地区的影响可以穿过苏州到达城区的东北部约60 km处.太湖湖风的存在使得苏州城区的臭氧向下风向地区扩散,而湖风环流的强度不足以将湖区的臭氧输送到整个苏州城区.这导致远离太湖的城区的臭氧浓度比靠近太湖的城区低约150μg·m~(-3),臭氧浓度从靠近湖岸的城区到城区的后部再到郊区呈现出高、低、高的现象.而在夜间,受陆风影响,臭氧会在湖区上方堆积使得湖区臭氧浓度比周边陆地高约80μg·m~(-3).     

南京河流夏季水-气界面N2O排放通量

利用静态箱-气相色谱法对南京4条河流(内秦淮河、外秦淮河、金川河、团结河)和1座水库(金牛湖)的夏季水-气界面N2O气体通量进行24 h连续观测.结果表明,4条河流24 h内均为N2O的排放源,而金牛湖作为本底对照则表现为N2O的吸收汇.受水利条件变化的影响内秦淮河N2O在20:00达到排放峰值.金川河和团结河N2O排放通量均在夜间水中溶解氧饱和度极低的时候达到最低值.外秦淮白天的硝化作用和夜间的反硝化作用导致其N2O呈现出双峰的排放趋势.金牛湖N2O的排放量主要受风速影响,呈现出夜高昼低的排放趋势.在常规观测中,团结河、金川河、外秦淮河及金牛湖这4种水体能代表全天平均值的采样时间段均在08:00~12:00之间,但对于受外界影响较大的内秦淮其适宜的时间段则为14:00~16:00.     

基于FY-4A卫星数据反演气溶胶光学厚度及分析应用

风云四号A星（FY-4A）是我国新一代静止气象卫星,多通道扫描成像辐射计（AGRI）是风云四号静止气象卫星的主要载荷之一.为探究FY4A数据用于气溶胶光学厚度（AOD）反演的可行性,基于FY-4A/AGRI数据,利用暗像元算法对2019年2月23~26日及10月27~30日京津冀地区AOD进行反演研究,并与AERONET地基观测AOD数据进行了对比分析.结果表明,基于FY-4A数据及构建响应函数库,通过暗像元方法能较好的反演出京津冀地区气溶胶空间分布;AOD主要的高值区体现在京津冀中南部地区并向周边郊区逐渐降低,在AOD值较大时此特征较为明显;将反演值与同期AERONET地基观测数据对比验证,相关系数达到0.869,均方根误差为0.221,表明AOD反演值与观测值吻合较好,FY-4A卫星数据反演AOD具有一定可行性.     

南京北郊冬季PM2.5中芳香酸的测定及来源解析

于2014年12月采集了南京北郊大气中PM_(2.5)样品,优化了LC-MS分析大气PM_(2.5)中芳香酸的定量方法,测定了其中的芳香酸、主要水溶性离子、有机碳和元素碳的浓度.定量结果表明,所测定5种芳香酸的总平均浓度为(50.01±16.05)ng·m~(-3),其中对苯二甲酸、邻苯二甲酸、偏苯三甲酸、4-甲基邻苯二甲酸与间苯二甲酸的平均浓度依次为(34.54±12.79)、(8.14±3.34)、(2.27±1.39)、(1.68±0.77)和(1.08±0.43)ng·m~(-3).应用主因子分析/绝对主因子得分(PCA/APCS)受体模型对颗粒物进行了来源解析.源解析结果表明,南京北郊冬季PM_(2.5)中的邻苯二甲酸、偏苯三甲酸、4-甲基邻苯二甲酸主要来自大气中二次转化;其中偏苯三甲酸有少部分来源于机动车尾气的一次排放;间苯二甲酸除来自于二次气溶胶源和生物质燃烧外,还有少部分来自机动车尾气的一次排放,而对苯二甲酸则主要来源于生物质燃烧和机动车尾气的一次排放.     

长三角北部沿海城市2018年大气VOCs分布特征

于2018年4—9月在连云港市不同功能区进行了VOCs苏玛罐采样,分析了57种PAMS物种和15种醛酮化合物.结果表明,工业区VOCs浓度最高（54.51 μg·m^-3）,其次是城区（52.59 μg·m^-3）,郊区浓度最低（43.98 μg·m^-3）.不同功能区的VOCs组分占比类似,都为醛酮（39.29%~45.94%） > 烷烃（27.61%~33.15%） > 芳香烃（15.99%~20.25%） > 烯烃（6.49%~7.39%） > 乙炔（0.55%~0.85%）.连云港市PAMS组分浓度与我国其他城市相比明显处于较低水平,季节变化趋势在连云港市城区和郊区基本一致,各组分浓度水平则是城区和工业区较为接近,明显高于郊区.醛酮类化合物中含量最高的为丙酮和2-丁酮,与我国其他城市和乡村地区相比也处在较高水平,季节变化趋势在连云港市所有功能区均呈现春季最高,秋季最低,夏季居中的情况.采用MIR系数计算VOCs的臭氧生成潜势（OFP）,不同功能区对臭氧生成贡献最大的都是芳香烃（39.18%~46.63%）,醛酮（23.90%~29.89%）其次.OFP排名前十物种表明,在连云港市控制正己烷、甲苯、二甲苯、三甲苯等芳香烃和丙酮、2-丁酮,可以有效控制O₃生成.甲苯/苯比值在2左右表明连云港市交通源对大气VOCs贡献显著,由异戊烷/TVOCs比值可知城区和郊区汽油挥发源贡献明显大于工业区,甲醛/乙醛比值在1左右表明连云港市不同功能区大气都符合城市地区的特征,从苯/甲苯与二甲苯/苯比值散点图发现连云港市大气老化特征明显.     

中国地区气溶胶类型变化及其辐射效应研究

利用AERONET网站中国地区各区域多个站点长期的观测数据,通过各类气溶胶光学特性的差异（Extinction Angstrom Exponent,EAE;Single Scattering Albedo,SSA）将中国地区华北区域北京、香河站点,华东区域太湖站点,华南区域香港站点,西北区域SACOL站点气溶胶进行分类分析其气溶胶占比特征及年际变化,并进一步研究不同地区各类气溶胶光学及辐射特性差异.研究结果表明,不同地区各类气溶胶占比特征显著,华北区域北京、香河站点混合吸收型气溶胶Type5占比最多,分别占比35%、31%;其次为城市/工业型气溶胶Type3和Type4;华东区域以Type3、Type4和Type5三类气溶胶为主,分别占比32%、26%、25%;华南区域Type3、Type4气溶胶占比最为突出,占比分别达到46%、21%.西北区域Type5占比高达45%,出现高达34%的沙尘型气溶胶Type7.以不同地区各类气溶胶占比特征为基础,不同气溶胶的年际变化趋势差异较大.不同地区各类气溶胶光学特性参数（AOD（Aerosol Optical Depth）、EAE、SSA）年变化特征表明,华北、华东区域AOD减少、EAE变化小、SSA增大;华南区域整体AOD增大,但近年来AOD显著减少、EAE变化小、SSA增大;西北区域AOD增大、EAE增大、SSA减少,即除了西北区域外,其余区域环境空气质量逐渐好转,粒子尺度变化较小,吸收能力下降.地表气溶胶直接辐射强迫效率（ARFE-BOA）结果显示,除华东区域太湖站点外,Type1对地表的降温冷却作用最大,绝对值均大于210 W·m^-2,其次为Type2,即吸收型粒子对地表的贡献大于散射型粒子;关于ARFE-TOA的平均特征,Type4或Type7对大气顶的降温冷却作用最强,而各类气溶胶对大气层的加热作用与ARFE-BOA的平均特征类似,吸收型细粒子对大气层的加热作用较强.     

青藏高原东缘冬季PM2.5中碳组分特征和来源解析

于2017年冬季12月13—21日在青藏高原东缘理塘地区分昼夜采集PM_2.5样品,并用DRI2001A热光碳分析仪测定了有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度,研究青藏高原PM_2.5中碳组分的化学特征及主要来源,以期为理塘地区制定污染排放政策提供参考。结果表明,2017年冬季青藏高原东缘理塘地区PM_2.5平均质量浓度为44.34μg·m^?3,OC和EC的质量浓度为12.72μg·m^?3和3.85μg·m^?3,分别占PM_2.5质量浓度的29.61%和8.96%。通过经验公式,计算得到总碳气溶胶(TCA)质量浓度为24.20μg·m^?3,占PM_2.5的54.84%,说明碳质气溶胶对青藏高原东缘理塘地区PM_2.5有着十分重要的贡献。OC和EC在白天和夜间都有较高的相关性(相关系数分别为0.74和0.91),表明OC和EC的来源基本一致,受燃烧源影响较大。其中白天的相关系数低于夜间,说明青藏高原东缘理塘地区白天碳组分来源相对复杂。昼夜浓度对比显示,青藏高原东缘理塘地区PM_2.5白天和夜间的质量浓度分别为53.88μg·m^?3和33.44μg·m^?3,OC和EC浓度白天高于夜间,表明白天人为排放相对较高。冬季观测期间,PM_2.5中二次有机碳(SOC)昼夜浓度分别为1.11μg·m^?3和3.03μg·m^?3,分别占OC质量浓度的7.09%、26.59%,表明青藏高原东缘理塘城区白天碳组分主要为一次源。利用PMF 5.0软件对理塘城区碳组分进行进一步的解析,结果显示燃煤和生物质燃烧的混合源对总碳(TC)的贡献高达47.84%,占比最高;其次是汽车尾气和柴油车尾气源,贡献率分别为28.62%和23.54%。     

双层PCT天气分型法的建立及其应用

提出了一种新的双层PCT天气分型方法.该方法分别对高层背景场与低层地面场进行PCT分型,再将结果组合、分类、调整后获得最终分型结果.分型结果表明比传统分型法拥有更好的准确性与稳定性.在此基础上针对2014～2019年长江下游地区冬季天气进行了分类研究,得到了8类主要天气形势,分别为:弱气压场型、冷锋过境型、高压前部型、...     

工业区户外儿童游乐场地表灰尘重金属污染的磁学响应

以南京一个工业区为例,采集户外儿童游乐场地表灰尘样品,并对其进行环境磁学测量以及重金属总量和酸可提取态测定,以探究磁学参数对工业区该类环境介质重金属污染的指示作用.结果表明,地表灰尘样品中磁性矿物以亚铁磁性矿物为主,主要以假单畴-多畴颗粒存在;样品低频磁化率和饱和等温剩磁的平均值分别为939.31×10~(-8)m~3·kg~(-1)和16 618.74×10~(-5)A·m~2·kg~(-1),与城市非工业区相比磁性矿物含量较高.地表灰尘样品平均受到中度到高度的重金属污染,部分磁学参数与重金属总量和酸可提取态占比均显著相关,且与总量的相关性较强,其中,Mn、Ni、Cr总量以及污染负荷指数与非磁滞磁化率和饱和等温剩磁的相关性较高(0.69≤r≤0.86,P0.01),并具有一致的空间变化特征,且主成分分析结果表明重金属和磁性矿物均主要来自工业活动.因此,部分磁学参数可作为指示工业区户外儿童游乐场地表灰尘重金属污染状况的有效指标.