中国主要城市的城市化对局地增温的贡献

快速发展的城市化可极大地加剧全球变暖背景下我国局地和区域的增温效应,然而有关不同城市的局地增温效应及其空间分布特征的认识相对薄弱.基于1981～2017年气象观测和ERA-5气候再分析数据,通过城乡对比法（UMR）和观测减去再分析方法（OMR）对比分析了中国92个主要城市的城市化对局地增温的贡献.结果表明,过去37 a,所有城市的气温均呈显著增加态势,且最低温度增速整体上明显高于最高温度,尤其北方城市;OMR和UMR方法所估算的城市化增温效应差异大,UMR方法整体上可能严重低估城市化对气温升高的影响;OMR方法结果表明,大部分城市的城市化对气温升高起促进作用[平均增温趋势和贡献率分别达0.26℃·（10 a）^-1和46.7%],尤其是最低气温;不同区域城市化增温效应差异大,东南地区增温贡献最大,西北地区最低.结果强调了城市化增温效应的极大时空异质性以及不同方法估算结果的巨大差异,未来需加强乡村对比气象站点的建设.     

利用地面观测资料和AIRS卫星资料评估MACC再分析臭氧数据中国地区的适用性

用10 a(2003～2012年)的MACC(monitoring atmospheric composition and climate)再分析臭氧资料与同期中国大陆6个地面观测站的臭氧数据,以及AIRS(atmospheric infrared sounder)卫星资料反演的大气臭氧数据进行对比分析.结果表明,MACC臭氧柱浓度与所有地面站臭氧柱浓度相对偏差基本控制在17%之内,相关系数在0. 79～0. 97之间,MACC臭氧柱浓度与地面站臭氧柱浓度具有很好的一致性.对于多年平均臭氧柱浓度空间分布,MACC再分析与AIRS卫星反演臭氧柱浓度的相对偏差在-3%～5%之间,MACC臭氧柱浓度相比AIRS柱浓度在青藏高原、南部沿海地区偏高,在东北地区偏低.各季节空间变化,MACC臭氧柱浓度与AIRS基本一致.在瓦里关站,MACC近地面臭氧与地面观测臭氧浓度月平均变化趋势存在一致性. MACC再分析近地面臭氧数据可以反映春季、夏季和秋季地面臭氧浓度的变化趋势,但冬季MACC近地层臭氧资料出现了较大的偏差.     

基于WRFDA-Chem的中国大气成分数据再分析方法研究

大气成分数据是开展空气质量预报、认识大气污染形成机理、评估空气污染各种效应的基础,而融合了模式结果和观测资料的大气成分再分析数据则有更广泛的应用价值.本文基于WRFDA-Chem空气质量模型和三维变分同化技术,逐时同化地面站点污染物浓度观测资料 （包括PM_2.5、PM₁₀、O₃、SO₂、NO₂及CO）,建立了大气成分数据再分析的方法.以2019年7月和12月为例,构建空间分辨率为10 km、时间分辨率为1 h的全国大气成分再分析数据,并对该方法的性能进行了检验.结果表明,经过再分析后的大气成分数据的时间变化趋势和空间分布得到显著改善,其中,7月PM_2.5 和O₃的平均偏差分别降低了55%和39%,相关系数分别提升了77%和7%,达到0.80和0.98;12月PM_2.5 和O₃的平均偏差分别降低了55%和68%,相关系数分别提升了58%和13%,达到0.98和0.98.综合而言,基于WRFDA-Chem逐小时同化全国站点空气质量监测资料,能够得到高时空分辨率的大气成分再分析数据,可以为认识我国大气污染的演变特征和制定科学的管控措施提供有效支撑.     

MERRA-2再分析PM2.5资料在广东地区的适用性分析

利用2015—2021年环境监测站点的PM_2.5小时实测数据详细评估了美国航空航天总署(NASA)的现代气溶胶再分析资料第2版(MERRA-2)PM_2.5资料在广东地区的适用性.结果表明,MERRA-2与实测PM_2.5在低浓度范围(小于50μg·m-3)较为接近,在污染严重时存在明显低估现象;其模拟性能具有明显的季节和区域依赖性,在湿季和实测浓度较低地区表现能力较好.通过对PM_2.5浓度分级比较发现,MERRA-2与实测值之间的偏差随着污染程度的增加而显著增大.这主要是由于MERRA-2缺乏硝酸盐气溶胶的模拟以及排放清单的误差所造成.综合考虑气象条件的影响,本文基于2016年广州番禺气溶胶化学组分数据提出硝酸盐和铵盐参数化方法,对不利大气输送扩散条件下PM_2.5的组分构成进行校正,校正结果能够有效减小MERRA-2与实测值之间的偏差,改善MERRA-2对高浓度PM_2.5的低估.