京津冀地区气溶胶季节变化及与云量的关系

利用2000年3月—2008年2月中分辨率成像光谱仪(MODIS)的卫星资料,分析了京津冀平原地区大气气溶胶光学厚度(AOD)和气溶胶细粒子组分比率(FMF)的时空分布特征. 结果表明:通过AOD与FMF的组合特征可判别气溶胶季节变化特征.冬、春季以粗粒子为主,但冬季AOD偏小,而在春季急剧增大;夏、秋季均以细粒子为主,但夏季AOD达到最大,秋季较小. 大气环流和气流后向轨迹分析表明,冬季到达北京的气流以西北冷空气为主,西北路径的气流轨迹占冬季气流轨迹总数的67%;春季主要受偏西、西北及偏北气流影响,这3类对沙尘天气有贡献的气流轨迹占春季气流轨迹总数比例之和达到60%;夏季主要以偏南气流和局地环流占优,这2类气流轨迹分别占夏季气流轨迹总数的52%和34%;秋季气流轨迹与春季的相似,但途经沙源的气流传输速度较春季慢.京津冀平原地区夏季AOD与云量(CF)呈正相关,AOD增加,特别是细粒子增加可能导致局地云量增多.      

利用逆向轨迹反演模式估算北京地区甲烷源强

利用连续监测的大气甲烷浓度数据和拉格朗日逆向轨迹反演模式估算出北京甲烷源排放强度，并与根据最新调查数据建立的北京地区甲烷源排放清单进行了比较。排放清单结果表明，北京地区甲烷排放总量为296．4Gg/a，其中，最主要的甲烷排放源为城市垃圾和化石燃料，反映了北京作为一特大城市甲烷排放以人为源为主的特点。利用2000年6月至12月连续观测的有湿合层代表性的北京大气甲烷浓度，通过奇异值分解法（Singular Value Decomposition，SVD）反演出模拟区域的甲烷排放源强度和分布。模式计算与排放清单在甲烷源定性分布上对应较好，定量结果也是合理的。但由于可输入的气象数据有限，轨迹在整个模拟区域内覆盖不均匀，反演出的源块位置有偏差，其中偏差最大的为煤矿的甲烷排放。     

秸秆焚烧影响南京空气质量的成因探讨

综合利用卫星遥感的火点和云覆盖信息,结合气团后向轨迹分析,探讨了由秸秆焚烧造成的空气污染物的区域尺度输送和本地源对城市空气质量的影响.结果表明,在一定气象条件下,污染物可以发生区域尺度的输送,上风火点与下风城市的污染有明显的相关,将空气污染分为局地型(如,2006年5月31日、2009年11月8日)、区域型(如,2008年10月28日),以及局地区域相结合型(如,2006年6月14日、2007年6月5日、2008年6月2日)3种.应用本文的方法,在有云时,可以通过部分火点和气团后向轨迹分析推测污染物源地.空气污染气象条件分析表明,秸秆焚烧若伴随高空(500hPa)有槽(或位于槽前),低空存在弱切变,气流由周边向中心辐合;同时,若在均压场控制下,等压线稀疏,风速较小或静风,污染物则易积聚而不易输送;逆温层的形成将污染物禁锢在混合层以下,不利于垂直扩散;再加上较大的相对湿度,有利于霾的形成,造成严重空气污染.     

南昌市大气降水化学特征及来源分析

为分析南昌市大气降水离子来源和源区,对南昌市2016年4—9月大气降水样品主要阴阳离子的组成进行了测定分析,并运用PMF（正定矩阵因子分解）模型分析来源和TrajStat软件模拟后向轨迹.结果表明:NH₄+和Ca2+是南昌市大气降水中的主要阳离子,加权平均浓度为65.3和23.9 μmol/L,分别占阳离子总量的57%和21%;SO₄2-和NO₃-是主要阴离子,加权平均浓度为60.4和25.3 μmol/L,分别占阴离子总量的56%和23%.c（NH₄+）、c（Ca2+）、c（K+）、c（Mg2+）、c（Na+）、c（Cl-）、c（NO₃-）之间均存在着较为显著的相关性,说明它们之间可能有相似的来源或形成化合物共同存在.结合PMF模型分析结果表明,Na+、Cl-很明显受到了海盐的影响,也部分受土壤和二次污染影响;K+、Mg2+、Ca2+大部分来自于土壤,海盐、二次污染也贡献了一部分的K+;SO₄2-、NH₄+和NO₃-是组成大气二次颗粒物的主要成分,主要由二次污染源贡献;煤燃烧贡献了主要的F-和部分SO₄2-.后向轨迹模型分析表明,南昌市大气降水主要受局地降雨气团影响,5月、8月、9月受陆源及人为影响较大,海源性离子经过内陆上空时被稀释或沉降,导致6月、7月来自于海洋上空的降雨气团对南昌影响不大.研究显示,SO₄2-对南昌市大气降水的影响逐渐增大导致降雨类型逐渐由混合型向硫酸型转化,人为影响是造成大气污染的主要原因.      

北京夏季灰霾天臭氧近地层垂直分布与边界层结构分析

后奥运时期首都北京的空气质量被更加关注,尤其是对于灰霾天与光化学复合污染的状况,而近地层数百米高度内的大气污染物与大气物理参数垂直分布观测对于空气质量变化过程评估至关重要.因此,本研究于2009年8月1-16日,在北京市325 m气象塔进行了相应的立体观测,观测平台垂直分布在距离地面高度8、47、120和280 m四层中.同时,在近地面320 m高度以内,分15层分别观测了大气温度、湿度、风速、风向.另外,使用气溶胶后向散射云高仪观测了边界层2.5 km内气溶胶后向散射系数.利用垂直分层的O3数据与边界层物理观测数据并结合天气形势、后向轨迹模式等方法,综合分析了本次观测数据之间的相互关系和内在联系.结果表明:夏季西北部低压槽控制的北京区域不利于低空大气扩散,容易形成光化学污染叠加灰霾污染,污染形成时白天地面小时最大φ(O3)可达120×10-9,280 m高度处可达155×10-9;来自西北偏西的气流一般较为干净,有利于北京污染物的清除,而来自西南和偏南的气流使北京的O3污染加重,导致区域性高浓度O3污染;在稳定天气条件下,夜间残留层与地面的φ(O3)差别越大,次日光化学生成的φ(O3)起点越高,表明残留层O3在次日混合层抬升过程中卷夹到地面,影响地面空气质量;300 m以内的近地层,在50 m高度左右存在φ(O3)变化程度剧烈层,这是城市冠层界面与大气化学反应共同作用的结果.     

和田绿洲沙尘暴物质输送路径及其对大气环境质量的影响

为了研究来自不同方向的沙尘暴对和田绿洲大气环境质量的影响，本文利用HYSPLIT后向轨迹模型和NCEP的GDAS全球气象要素数据，将和田绿洲西北部的墨玉县城作为模拟受点（37.26°N，79.72°E），计算2016年1月1日—2018年12月31日发生的每一次沙尘天气期间逐日18：00（世界时）36 h后向气流轨迹，轨迹计算起始高度设置为500 m，并结合相应的PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO、O₃浓度监测数据进行聚类分析，研究抵达该地区的沙尘暴的主要移动轨迹和污染物输送路径.同时，运用潜在源贡献因子分析法（PSCF）和权重污染轨迹分析法，分析了沙尘暴期间不同气流轨迹对墨玉县污染物浓度的影响，识别大气污染物的潜在源区，揭示不同源区对污染物浓度的贡献差异.结果表明，影响和田绿洲（墨玉县）的沙尘暴主要来自西北（WN）、北（N）、东北（EN）和东（E）4个方向；其中，来自东部的沙尘天气频率最高（60.2%），但主要以浮尘天气为主；扬沙和强沙尘暴主要来自西部方向，54.48%的强沙尘暴和38.53%的扬沙来自西和西北方向.不同沙尘源区和不同传输路径上的沙尘气溶胶对和田绿洲大气环境的影响不一样.沙尘天气期间，大气PM_2.5和PM₁₀的平均浓度相当于无沙尘天气期间的3~5倍，但对SO₂、NO₂、CO、O₃质量浓度的影响不大；由西向东和由北向南的沙尘暴对墨玉县PM_2.5和PM₁₀质量浓度的贡献率最大；由东向西的沙尘暴由于路过和田市和洛浦县等工业污染源区，此簇沙尘暴气团将该区域SO₂、NO₂、CO等污染颗粒携带到墨玉县，因此，东-东南（E-ES）方向的沙尘暴对SO₂、NO₂、CO的贡献率分别为15.56%、20.55%和21.57%.本文定量印证了沙尘暴对和田绿洲大气环境质量的影响，可为绿洲区沙尘暴研究提供参考.     

利用轨迹模式模拟近地层臭氧日变化

提出在多条轨迹上应用轨迹模式，以实现对固 区臭氧浓度日变化的模拟，应用该方法对北京燕山石化炼油厂地区的Ｏ３浓度日变化进行了模拟，结果表明模拟值和实测值十分吻和。进一步模拟了当地的臭氧生物特征，并讨论了当地的气象条件和源排放对Ｏ３生成浓度的影响。结果说明削减ＮＯｘ的排放量是控制该地区光化学烟雾形成的关键，而降低燃烃和芳香烃在排放物中所占的比例也是控制该地区光学烟雾的重要手段。     

海洋平台圆柱体坠落运动轨迹及落点分析

传统的角度偏差经验值方法导致落物风险评价过程中的落点和危险区预测存在较大误差,科学化、立体化、完整化、多因素概化的落物轨迹和落点分析方法及工具缺位。为此,以海洋平台圆柱体落物为研究对象开展先导研究,在2D运动理论模型基础上,考虑3维、6度受力与运动参数,引入粘性拖曳力系数经验公式、海流运动、旋转升力和力矩项,建立了具有普适性的落物水下3D运动轨迹预测模型,并以现场实验数据校验表明模型方法可行、结果更可信;据此以Matlab 2016为程序设计平台编制了海洋平台圆柱体坠落运动预测分析工具（MREDP）,分析了坠落运动落点分布规律。研究结果表明:随着初始倾斜角度的增大,落点偏移距离呈现先增后降的趋势,于62°时达到最大值,运动轨迹整体呈现螺线曲率减小、向轨迹曲线外开口侧偏移趋势;落点分布变化可分为Y轴偏移稳定主导阶段、X轴偏移实力型快速主导阶段和X轴偏移机会型主导阶段3个阶段;相对MREDP预测结果,DNVGL-RP-F107经验性角度偏差推荐结果较为保守,MREDP可为DNVGL-RP-F107提供更加准确、可信的轨迹曲线和落点取值。基于分析结果,提出了采用Monte Carlo方法表征实际工程中起始运动参数随机性和入水撞击产生的不确定性等建议。     

海南五指山大气气态总汞含量变化特征

利用高时间分辨率自动测汞仪(Tekran 2537B)于2011-05~2012-05对五指山大气气态总汞(TGM)进行了连续1 a的观测.结果表明,五指山TGM含量为(1.58±0.71)ng·m-3,与全球大气汞背景值相当,表明五指山大气几乎没有受到明显的大气汞污染.TGM的月变化特征表现为2011年6~8月和2012年3~5月TGM含量较低,2011年9月~次年1月含量较高,热带季风是影响TGM月变化的主要因素.五指山TGM具有明显的日变化特征,小时均值最低值出现在09:00,峰值出现在19:00,白天TGM浓度低于晚上.日变化受汞长距离迁移和本地气象条件的共同影响.后向轨迹分析结果表明大气汞从中国大陆的长距离迁移为五指山TGM浓度升高的主要原因.     

南京市夏季大气气溶胶新粒子生成事件分析

研究了南京市夏季大气气溶胶数浓度的基本特征和气溶胶新粒子生成事件的形成条件及其影响因子.应用宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)和双光路差分吸收光谱仪(DOAS)对南京市2010年7月大气气溶胶数浓度谱分布和污染气体(O3、SO2和NO2)进行了观测,并结合气象要素观测数据和后向轨迹模式模拟,探讨了南京市夏季大气气溶胶新粒子生成的条件及其影响因子.结果表明,南京市夏季10～500nm气溶胶平均数浓度为1.7×104cm-3,与北美和欧洲的一些典型城市观测值相近;10～25 nm气溶胶粒子数浓度占总数浓度的比例为25%.观测期间共出现6次新粒子生成事件,通过分析发现比较稳定的风速风向、较强的太阳辐射有利于南京夏季新粒子的形成.南京夏季新粒子生成事件的相对湿度条件在50%～70%,通过后向轨迹模式模拟的结果发现偏东风或偏南风带来的海洋性洁净气团有利于新粒子的生成.南京夏季新粒子生成事件发生时,10～25 nm气溶胶数浓度与SO2的浓度呈正相关,与O3的浓度呈负相关,而与NO2的浓度相关性较差.