大气环流影响下有机氯农药传输的推断

在四川盆地西缘到川西高原建立有机氯农药传输剖面,采集大气颗粒物,大气干湿沉降以及对应点位土壤样进行分析测试。研究表明各种HCH异构体最高含量均位于研究区海拔的分界点位置上。HCHs各同分异构体中-HCH含量最高,说明研究区没有新的HCH农药输入。在土壤和大气降水含量中,低海拔地区明显高于高海拔地区。高海拔地区有机氯农药的来源大多源自大气颗粒物和大气干沉降。通过大气环流平均流场图,结合地形因素,各种因素综合影响着有机氯农药的远程传输,通过各采样点不同介质中有机氯农药的含量,可以较为准确的判断出有机氯农药大气传输的具体形式。在不同的月份,因大气环流方向的变化,有机氯农药大气传输的来源也不同,不能简单的认为从低海拔地区传输到高海拔地区。高原区有机氯农药的源汇也会因大气环流的变化而发生转换。     

洞庭湖流域旱涝异常的时空分布及其与大气环流和水汽输送的关系

利用洞庭湖流域1960～2017年103个气象站点逐月降水数据和NCEP/NCAR再分析数据,通过计算Z指数和区域旱涝指数,对流域近57年来季节性旱涝异常的时空变化和典型旱涝年份的同期大气环流、水汽输送形势进行分析,以加强对季节性旱涝异常及可能的直接影响因素的认识.结果表明:洞庭湖流域连续两年出现旱涝异常的可能性不大,春、夏季节发生旱涝异常的一致性较秋、冬季小.在春、秋季节,流域干湿变化表现出年际性并有明显的空间分布,在冬、夏季节表现出年代际转换并存在变湿的趋势.此外,各季节均表现出涝重于旱的统计特征.同期大气环流形势会对流域旱涝异常产生显著影响,当西风带经(纬)向环流偏强时,干旱易出现在冬(夏)、春(秋)季节.当副高脊线偏北时,干旱易出现在夏、秋季节;在冬季时,偏强偏西的副高易使流域出现冬涝.流域Z指数在各季节均与净经向水汽通量呈显著正相关,在春、夏、秋季节与净水汽收支呈显著正相关,而在冬季可能与降水动力条件关系更密切.     

黑龙江省冬季异常冷气候事件判定及其与环流指数的关系

以连续5 d日平均气温负距平超过1倍标准差为标准,对黑龙江省冬季异常冷气候事件进行了判断。经普查,黑龙江省1961-2018年冬季共发生52次异常冷气候事件,累计天数427 d。1961-1986年为高发期,平均年发生1.35次,次均天数为8.7 d;1987-2008年为低发期,平均年发生0.32次,次均天数为9d;2009-2018年为较高发生期,平均年发生1次,次均天数为5.9 d。在异常冷气候事件低发期,发生次数较少,但每次事件持续时间更长。最近10年异常冷气候事件发生较多,但每次持续时间较短。以0.3个标准差作为等级划分标准,1961-2018年该省冬季发生一级、二级、三级异常冷气候事件分别为13次、17次、22次,其中一级多发生在1986年前。为了揭示异常冷气候事件发生的天气气候机制,分析了该事件与月尺度同期环流指数异常的对应关系。北半球极涡面积异常偏大、极涡强度异常偏强、东亚槽位置异常偏西和AO异常负位相与异常冷气候事件发生有较好的对应关系,尤其是12月、1月的北半球极涡面积,12月东亚槽位置,1、2月东亚槽强度和2月AO,为研究该省异常冷气候事件的形成机理和预测提供了参考。     

汕头市2020—2022年臭氧污染特征及大气环流客观分型

利用2020—2022年汕头市环境空气自动监测站数据和气象数据,分析汕头市出现污染天气过程中臭氧污染的变化特征。采用自组织神经网络（self organizing feature mapping,SOM模型）智能天气分型算法对汕头市2020—2022年的天气形势的再分析资料进行客观分型,总结出汕头市容易出现臭氧污染的天气环流分型,分别为东海气旋低压槽型（秋季）、高压后部与南海低压型（春季）、弱高压底部型（秋季）、槽后脊前型（春季）和副高控制型（秋季）。对应的臭氧污染站次分别为125站次（16%）,120站次（15%）,115站次（14%）,101站次（13%）和78站次（10%）。汕头市春、秋季较易发生臭氧污染,从近3年（2020—2022年）气团传输轨迹来看,臭氧污染的主要气团来源为东北沿海、西南沿海以及偏北内陆。     

煤与瓦斯突出动能临界值研究

煤与瓦斯突出是煤矿行业的重大灾害之一,煤与瓦斯突出中突出动能的研究有助于揭示煤与瓦斯突出的机理。利用传染病动力学中“仓室”的概念,针对煤与瓦斯突出事故中的突出孔洞建立仓室模型。在任一仓室的任一环流上选定任意一点,对其速度在水平和垂直方向上进行分解,2个分速度引起仓室内部煤体在水平和垂直方向上的离层倾向,揭示了突出过程中突出孔洞的成形机理;对该点的动能E_K进行分析,发现动能E_K随时间t呈现“W”形、周期性变化,E_K在周期性变化中存在最小动能E_KF(即仓室环流的动能阈值,该点在仓室环流上动能最小、内能最大),因此,E_KF既是仓室环流上最小的动能,也是仓室环流发生突出的动能临界值条件(即能量条件),即煤与瓦斯突出的动能临界值。同时,对突出事故中的孔洞突出口尺寸(高度或宽度)与动能的相关性研究发现,不同的突出口尺寸与该处煤体的动能负相关,而与该处煤体的内能正相关,从本质上揭示了不同突出口尺寸是突出过程中煤体内能作用的结果。     

我国小麦白粉病发生流行的长期气象预测研究

确定了影响我国小麦白粉病发病流行的9项关键环流特征因子指标,其中4项较好地表征了我国小麦白粉病发病面积轻、偏轻、偏重、重4个级别的气候特征.以关键环流特征因子距平为预测因子,建立的上年10月初、当年4月初制作预报的2个全国小麦白粉病发病面积距平预测模式历史拟合效果较好,对2004年的外延预报准确率分别达87.5%和98.2%.通过分析关键大气环流特征因子对我国小麦白粉病发生流行的可能影响机制,发现前期关键环流特征因子对我国小麦白粉病的发生流行具有很好的气候背景指示效应.     

水动力条件下重金属在沉积物上的吸附及其形态分布与转化

以北京近郊通州凉水河底泥沉积物为研究对象,利用环流槽(annular flume)模拟河流水力学条件,研究了重金属(Cr、Cu、Zn和Pb)在上覆水、悬浮颗粒物(SPMs)以及底泥中的交换、分配、形态分布与转化特征。结果表明,在动态水流环境条件下,加入到上覆水体中的重金属离子(5 mg/L)很快被吸附到SPMs上,模拟运行1 h后,上覆水中重金属的浓度(低流速条件下Zn除外),均不到初始值的3%;而SPMs中重金属的浓度在实验初期随着运行时间而降低,并且其浓度在低流速(0.2 m/s)时较高流速(0.35 m/s)条件下高,这是由于"颗粒物浓度效应"所致。在整个模拟运行周期(35 d)内,表层底泥中重金属形态发生了改变。其中,重金属的F4(硫化物+有机物)形态由于其与硫化物结合的形态被氧化而逐渐释放出来,并最终剩下不易氧化的有机物结合形态。与此同时,释放出的重金属通过再分配作用以易解析的F1～F3形态吸附于SPMs及底泥沉积物中,从而导致这3种形态浓度有所升高。     

新型旋流沉砂池砂粒去除效果的数值模拟

采用MRF模型和DPM模型对新型旋流沉砂池的小试模型进行数值模拟,分析沉砂池内部流场和砂粒运行轨迹、搅拌桨旋转方向以及搅拌桨运动和进水流速关系对砂粒去除效果的影响。结果表明：当搅拌桨旋转运动方向不同时,形成的轴向环流流场有较大差异,其中顺时针旋转有助于砂粒的沉降与去除。当搅拌桨静止时,进水流速对砂粒的沉降有一定影响,其中进水流速较小时池体内会累积较多的砂粒;流速较大时砂粒的逃逸率也随之增大。在进水流速一定时,搅拌桨转速的变化对砂粒的去除有一定的影响,其中转速较小时,形成的涡旋强度不足以将砂粒移向池心;而当转速逐渐增大时,形成的径向流和较强的轴向流将不利于砂粒的沉降与去除。     

异常环流背景下贺兰山地形对8.21特大致洪暴雨的影响分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料对2016年8月21日傍晚到夜间贺兰山沿山特大致洪极值暴雨展开研究,分析了异常大气环流形势及其影响,并利用天气研究和预报模式WRF(Weather Research and Forecasting model)进行数值模拟和地形敏感性试验,研究了贺兰山地形对暴雨过程的影响。结果表明:超强厄尔尼诺结束后的盛夏,大气环流形势发展异常,8月南亚高压和副热带高压异常偏强,西北地区东部处于高温、高湿、高能控制,副高的快速进退和冷平流的入侵,触发暖湿不稳定能量强烈聚集与快速释放,导致特大暴雨的爆发。其发生在200hPa高空急流分流区即强辐散区、中空西南气流的高温高湿区、低空偏南急流轴左侧流场最大弯曲处的强暖平流区、850hPa偏东大风速轴南侧的风速辐合区,天气尺度强迫作用相对较弱的环境中,500hPa短波槽与700hPa、850hPa低涡切变线和偏南偏东急流以及地面气旋式切变辐合线共同作用是其发生的主要影响系统。贺兰山地形对特大暴雨的发生有明显的增幅效应,主要是贺兰山地形阻挡与强迫抬升作用,促使低涡切变强烈发展从而影响了降水范围、强降水落区及其中心位置等。     

2018年冬季南京重霾污染特征及气象因素分析

2018年11月底—12月初南京及周边地区发生一次大范围持续性霾污染,利用南京市空气质量监测资料、颗粒物成分逐时观测资料、南京站探空资料等,结合天气学诊断分析、后向轨迹模拟和聚类分析等方法,分析此次重霾事件的污染特征和气象因素.结果表明,此次重霾事件具有峰值浓度高、持续时间长、波动较明显等特点.污染时段PM_2.5浓度变化分为3个阶段,平均浓度为114.7 μg·m^-3,整体达到中度污染.重霾期间南京市大气环境处于富氨条件,颗粒物整体偏酸性,移动源排放比重高于固定源,PM_2.5主要成分的存在形式为硫酸铵、硝酸铵和其他硝酸盐.本次重霾事件中气象条件对污染物的输送和累积影响显著,在PM_2.5浓度极端事件发生期间,均有各气象要素与PM_2.5浓度同步变化.高PM_2.5浓度与对流层低层增暖增湿、弱的西南风相对应.重霾事件的主要天气成因是冬季东部地区出现大面积稳定且持久的均压场,南京及周边地区近地面中高层污染物主要由西北和华北地区输送而来,低层污染物主要来自于本地源排放累积.动力条件和热力条件的相互配合,近地面受高压影响形成暖平流逆温层,且易形成下沉气流,使重霾天气持续发展.