三峡上游地区一次西南涡暴雨过程中尺度特征诊断和数值模拟

结合高空、地面实况观测数据以及1°×1°NCEP客观再分析资料,对2009年6月28日20时至29日20时(北京时)发生在三峡上游地区的一次区域暴雨过程进行了中尺度特征诊断,结果表明本次过程是东北低涡和副高稳定少动的大尺度环流背景形势下,由于高原低值系统在东移过程中与西南涡结合而产生的强降水天气过程。高原上不稳定能量的扰动和下传为西南涡的产生提供了必要能量条件,高低层的水汽平流和水汽辐合的交汇地带与最强降水带存在较好的一致性。另外,利用WRF中尺度数值模式对该次过程进行了数值模拟,结果显示在同化了地面和高空常规观测资料后,模式模拟效果得到明显改善,模拟降水能够大致体现该次过程的总的降水演变和分布情况,但后期模拟降水偏大。数值诊断结果发现,盆地西部与上升气流相伴的正涡度柱的演变过程与强降水的发生过程密切相关,该因子对于正确预报降水发生时间具有指示意义。     

黄河中上游能源化工区大气污染跨界环境影响分析

对黄河中上游能源化工区近地面和边界层顶气象流场及该区域大气污染长距离输送产生的跨界环境影响趋势特征进行了分析。结果表明,该区域近地面和边界层顶的流场总体上为西北向东南流动,大气污染物长距离输送可能影响的区域主要为华中地区;区域冷空气的活动对其大气污染物的清除起重要作用;通过CALPUFF模型的模拟结果表明,该区域SO2的影响程度和范围明显大于NO2,在区域内部存在污染物浓度较高的区域,但未对区外造成显著跨界环境影响。     

一次暴雨天气的诊断分析与预警

2007年9月29日08时至30 日 08时,长治市出现了历史上罕见的暴雨和大暴雨天气,部分县、市遭受重灾.针对暴雨的成因,从500hPa天气环流背景、700hPa急流影响系统和物理量场的主要参量(相对湿度场、K指数场、散度场)以及FY-2C红外卫星云图的中尺度对流辐合体的演变,进行了综合诊断分析,给出了暴雨预报着眼点.暴雨前及时发布了蓝色预警信号和暴雨地质灾害重要天气警报,为防汛工作的及早安排部署提供了准确的重大决策气象服务.     

High-resolution modeling and evaluation of ozone air quality of Osaka using MM5-CMAQ system

High-resolution modeling approach is increasingly being considered as a necessary step for improving the monitoring and predictions of regional air quality. This is especially true for highly urbanized region with complex terrain and land-use. This study uses Community Multiscale Air Quality (CMAQ) model coupled with MM5 mesoscale model for a comprehensive analysis to assess the suitability of such high-resolution modeling system in predicting ozone air quality in the complex terrains of Osaka, Japan. The 1-km and 3-km grid domains were nested inside a 9-km domain and the domain with 1-km grid covered the Osaka region. High-resolution Grid Point Value-Mesoscale Model (GPV-MSM) data were used after suitable validation. The simulated ozone concentrations were validated and evaluated using statistical metrics using performance criteria set for ozone. Daily maxima of ozone were found better simulated by the 1-km grid domain than the coarser 9-km and 3-km domains, with the maximum improvement in the mean absolute gross error about 3 ppbv. In addition, 1-km grid results fared better than other grids at most of the observation stations that showed noticeable di erences in gross error as well as correlation. These results amply justify the use of the integrated high-resolution MM5-CMAQ modeling system in the highly urbanized region, such as the Osaka region, which has complex terrain and land-use.     

华北暴雨云和降水的中/微尺度结构特征(Ⅰ)——一次暴雨的天气背景研究

为研究华北暴雨形成时的中尺度与微尺度的结构特征,选取发生于2005年7月22-24日的一次华北暴雨过程为研究对象,利用1°×1°的NCEP再分析资料和0.05°×0.05°的FY2C红外TBB资料,对此次暴雨过程发生时的天气形势、水汽输送、大气稳定度、云场特征进行了分析.结果表明:此次暴雨过程是在登陆台风和西风槽的共同影响下产生的,高空槽后的西风急流入侵到华北北部,低层副高西侧的东南急流位于华北东部,使得华北地区上空形成了有利于触发对流的低层辐合和高层辐散的天气形势.低层印度季风与我国南海夏季风对水汽的北上有重要作用,还有一部分水汽系来自副高西侧的东南风急流输送;高层水汽主要是由偏东气流经副高西侧向西,然后转向北输送到华北;华北地区的低层存在较强的水汽辐合,高层存在相对较弱的水汽辐散区,这为暴雨发生提供了必要的水汽条件.     

爆破云团扩散数值模拟研究

为了进一步探索爆破烟尘扩散规律,以及环境评估与预测的需要,在宏观角度上,运用箱模型云团扩散理论,对爆破云团的模型适用性进行了探讨,建立了爆破云团扩散控制微分方程。对某次工程爆破进行数值模拟,得到了爆破云团半径、云团高度和空气卷吸量随时间的变化关系曲线图。针对数值模拟结果与试验实测值之间存在的偏差进行了分析,结果表明,采用该方法进行爆破云团瞬时扩散模拟是可行的。     

珠三角一次重空气污染过程特征分析及数值模拟

以珠江三角州地区(珠三角)2009年11月23─29日一次重空气污染过程为例,利用常规观测资料及中尺度气象模式(MM5)、污染源排放模式(SMOKE)和空气质量模式(CMAQ)的模拟,研究此次重空气污染过程的特征. 结果表明,造成此次重污染的主要原因有:①前期高压脊带来的稳定层结和静小风条件使得大气污染物逐日累积,难以扩散;②西太平洋台风向南海附近发展移动时,其外围下沉气流导致珠三角大气污染物向低层输送并积累. 珠三角区域污染分布特征表明,广州和佛山的本地贡献明显,而肇庆等地受外地源输送的影响更为显著.      

中部城市群二氧化硫扩散模型的建立

应用CALPUFF中尺度空气质量扩散模式，建立辽宁中部城市群地区二氧化硫扩散模型，成功地模拟了区域二氧化硫的污染状况。     

基于WRF模型与气溶胶光学厚度的PM2.5近地面浓度卫星反演

为了反演高分辨率的PM_2.5近地面浓度,利用WRF(中尺度气象模型)模拟的大气相对湿度、风速、边界层高度等气象因子对AOD(气溶胶光学厚度)分别进行订正,以逐步提高AOD与近地面ρ(PM_2.5)间的相关性;分析不同反演模型的统计学特征,优选反演模型,并利用最优模型反演中国中东部地区2014年年均ρ(PM_2.5)的空间分布特征.结果表明:AOD经相对湿度订正后,其与近地面ρ(PM_2.5)的相关性显著提高,相关系数达到0.77;同时引入相对湿度、风速2个气象因子,AOD与近地面ρ(PM_2.5)的相关系数升至0.79(n=145,P<0.01);同时引入相对湿度、风速和边界层高度3个气象因子,AOD与近地面ρ(PM_2.5)的相关系数进一步升至0.80(n=145,P<0.01).模型反演表明,研究区域内ρ(PM_2.5)年均值大于35 μg/m3的面积高达334.49×104 km2,占研究区域面积的83.2%,并且高污染地区与人口密度高度重合.分析表明,北京、天津、河北、山东及河南等典型重污染省、直辖市分别有96.30%、100%、78.16%、98.86%、100%面积的ρ(PM_2.5)超标,分别约有99.97%、100%、96.41%、98.88%、100%人口生活在空气质量超标地区.      

京津冀地区重污染天气过程的污染气象条件数值模拟研究

通过采用全球再分析格点资料的统计分析和WRF中尺度数值模拟,从天气学和大气边界层气象学角度分析了2013年12月和2014年2月两次重污染过程中京津冀地区天气尺度大气停滞气象条件和大气污染扩散气象条件的特征及其作用,并根据WRF模式精细化模拟结果分析了太行山和燕山对京津冀地区城市大气污染形成的作用.研究结果表明,两次重污染天气过程中京津冀地区500 h Pa等压面上的平均风速均表现为明显的气候异常特征,500 h Pa平均风速较近10年同期分别下降了约30.8%和50.4%,大气停滞系数较近5年同期分别偏高10%和20%以上;京津冀地区发生严重污染时,WRF模式模拟的日平均混合层高度低于200 m,日平均地面10 m风速低于2 m·s-1,日平均通风量可降低到1000 m2·s-1以下,空气质量指数与日平均通风量成负相关,重污染期间的平均通风量比近5年同期平均通风量偏低29.3%~52.8%,这些不利于污染扩散的天气条件持续数日,导致了重污染天气的发生.此外,太行山对西风气流的阻挡是河北中南部地区大气污染加剧的一个重要原因,而当主导风向为偏南风时,偏南气流遇燕山后或转向回流、或爬坡,导致近地面风速减小,不利于污染物扩散,亦加剧了京津冀地区中南部城市的大气污染.