渤海湾海陆风环流及臭氧特征分析

利用2023年夏季在乐亭县开展的观测实验数据和相关气象数据及环境数据,分析渤海湾地区海陆风环流及其对臭氧污染的影响。结果表明,海陆风环流可以影响臭氧在海陆间输送,可能导致渤海湾上空及沿海地区臭氧污染。HYSPLIT后向轨迹模拟解析共有5条主要气团轨迹影响到实验观测地区,其中有2条偏南方向气团通过短距离输送进入实验地区,对该区域的臭氧污染贡献率高达65%。

ERA5资料在天津沿海海陆风特征分析中的适用性评估

使用2018年3月—2021年2月欧洲中期天气预报中心ERA5资料和站点逐小时风向、风速等资料,采用常规方法筛选天津沿海海陆风事件,比较分析不同资料呈现出的海陆风起讫时间、持续时间、强度等指标表征的海陆风特征的年均和季节差异,以评估ERA5资料的适用性。结果表明:(1)2套资料四季分布对应较好,均能显示夏季海陆风日数最多这一基本特征;海风持续时间较陆风持续时间更长,年均强度高于陆风,最强均出现在春季。(2)年均差异主要表现为,站点资料显示的海风开始和结束时间呈弱双峰结构,陆风开始和结束时间均早于ERA5资料,平均海风和陆风持续时间短于ERA5资料。(3)季节差异主要表现为,ERA5资料显示陆风强度极小值出现在夏季,海风最长持续时间主要出现在秋季;站点资料显示陆风强度极小值在秋季,海风最长持续时间出现在春、夏两季。评估结果显示,较长时间序列ERA5资料与站点资料的相关性较高,适用于天津沿海海陆风特征研究。

海陆风对秦皇岛空气质量和颗粒物组分的影响

为研究海陆风对秦皇岛市大气污染影响,基于气象和大气污染物观测数据,利用后向轨迹和气溶胶激光雷达研究了海陆风和非海陆风天气条件下颗粒物在水平传输和垂直输送方面的差异。研究结果发现,高浓度的PM_(2.5)和O_(3)主要对应西南风向。海陆风天气条件下,PM_(2.5)浓度高于非海陆风天,各组分的浓度明显升高,秋季海陆风日O_(3)浓度明显高于非海陆风日。秦皇岛市海陆风是否能够清除污染物取决于气团的路径。气团若经过秦皇岛以南污染排放区域,能够传输污染物,二次转化生成增强,导致颗粒物浓度升高。为应对秦皇岛市大气污染问题,需要加强对来自南部方向污染传输的预报和预警工作。

离岸型背景风和海陆风对珠江三角洲地区灰霾天气的影响

不同类型的背景场和海陆风对珠江三角洲地区大气灰霾有不同的影响。作者主要利用空气质量模式系统Models-3(MM5/SMOKE/CMAQ)研究离岸型背景风和海陆风对珠江三角洲一次灰霾天气的影响,结果表明,中尺度气象模式MM5对珠江三角洲地区这次灰霾天气的气象模拟,较好地模拟了风速和风向的变化。多尺度空气质量模式CMAQ模拟出了PM10浓度的变化,与观测值比较一致。在这次灰霾天气过程中,由于离岸型背景风与陆风风向一致,在陆风维持的情况下,内陆源区的PM10被输送到沿海地区,导致沿海城市和海面上PM10浓度比较高;而在海风维持的情况下,海风与离岸型背景风方向相反,造成海风较小,致使整个珠江三角洲地区灰霾天气都比较严重。敏感性试验结果表明离岸背景风和海陆风的相互作用对灰霾天气的生成与分布有重大的影响。

2004年10月珠江口西岸海陆风特征观测研究

根据2004年10月在珠江口西岸新垦观测的大气边界层探测资料和自动气象站资料,研究了珠江口西岸海陆风特征。结果表明:珠江口西岸海风出现频率较高,20时出现频率为51.8%;海风出现和结束时间都较晚,一般在14-18时之间出现,23时-次日02时之间结束;海风环流高度随海风持续时间逐步升高,23时最高达到700 m左右;海风使珠江口西岸贴地逆温出现时间推迟,低空逆温出现频率增加。

海南岛地区海陆风的统计分析和数值模拟研究

根据实测资料统计分析海南岛地区的海陆风现象和季节变化，并利用WRF模式对全岛海陆风环流进行数值模拟。结果表明，海南岛四季代表月的月平均海陆风日为12．2d，月平均频率约为40％，夏季最高（约49％），冬、春季相当（约41％），秋季最少（约29％）；中部山区周围海陆风出现频率较高，北部丘陵地区出现频率较低。海南岛夏季的海陆风环流最强，典型海陆风日的海风环流厚度达2．5km、陆风环流厚度约1．5km；白天海风向岛内伸展60-100km，在岛屿长轴附近形成强辐合带；冬季通常在岛屿中部形成偏南北向的海风辐合带；春季兼有夏季和冬季的特点；秋季海陆风的范围最小、强度最弱，主要出现在西南部山地边缘。各季陆风发展相对较弱，陆风辐合线偏向海上或在岸线附近，其范围和强度明显小于海风环流。海岛山体机械绕流作用明显，迎风面陆风时段易形成陆风锋，夏季常出现在凌晨至05-09时，弧形辐合带向海上推进约10-30km，冬季出现在东南部沿海且强度较弱；背风面海风锋可在北部．西部的平坦地区登陆并向岛内推进，海风发展旺盛时背风面与迎风面的海风在海岛中心汇合，形成覆盖全岛的强辐合带。

珠三角干季海陆风特征及其对空气质量影响的观测

通过2004年10月在珠江三角洲(以下简称“珠三角”)开展大气边界层观测试验得到的垂直风温资料和逐时PM2.5浓度资料,利用局地环流指数(RF)等方法研究了珠三角海陆风特征及其对空气质量的影响.结果表明:局地环流指数是表征局地大气输送能力的有效指标;冷暖气团对峙导致珠三角污染日背景风场较弱,沿海海陆风活动活跃,空气质量指数与RF系数相关性颇高,珠三角沿海100~400m处RF系数值主要分布在0.5~0.8之间;在海陆风影响下低层风场的有效输送能力较弱,不利于污染物的输送扩散.而随着冷空气全面控制珠三角,垂直风场RF系数值高达0.9以上,海陆风难以发展,风场输送能力强,能够持续的将污染物输送出去.观测发现沿海观测点试验期间海陆风发生频率约为47.8%,其中72.7%的海陆风日出现了污染天气,海陆风日地面风向呈现出明显的随时间顺时针偏转特征,海风约从16:00时开始出现,并在20:00达到最大影响高度约为600~800m.夜间海风将污染物输送回内陆观测点,导致内陆PM2.5浓度在19:00~21:00时出现浓度峰值,呈现出明显的双峰结构.

广东阳江沿海地区海陆风观测结果及其特征分析

根据我国广东阳江某大型电力工程项目前期工作中获取的气象资料,分析了该地区海陆风环流特征。结果表明该地区海陆风频率较高,但相当一部分环流较浅（尤其是春季）;海风持续时间平均为9～10小时;白天的海风比夜间的陆风要强得多,高空回流层的气流强度远小于地面入流层的强度;海陆风环流结构比较特殊,其上下层风向间以及白天的海风风向和晚上的陆风风向间大多有较大夹角,不易形成重复污染。

海陆风对天津市PM_(2.5)和O_3质量浓度的影响

静稳天气下局地环流往往会对污染物的传输扩散起重要作用.根据天津市地处渤海西岸,常年受到海陆风影响的特点,综合气象、环境资料及HYSPLIT模型,针对沿海、市区、城郊、山区等代表性站点,研究了海陆风对天津市ρ(PM_(2.5))和ρ(O_3)的影响.结果表明:①2015年天津市海陆风天数为78 d,占全年的22%;海陆风多集中于6—9月,其中,7月海陆风日最多、2月最少.②ρ(PM_(2.5))和ρ(O_3)季节性变化和空间分布特征不同.春、夏两季ρ(PM_(2.5))山区最高、城郊最低;秋、冬两季ρ(PM_(2.5))市区最高、山区最低.春、秋两季ρ(O_3)沿海最高、市区最低;夏季ρ(O_3)山区最高、沿海最低.③海陆风对ρ(PM_(2.5))有扩散作用,对ρ(O_3)有增加作用.海陆风对沿海ρ(PM_(2.5))扩散作用最为明显,致使冬、秋两季ρ(PM_(2.5))分别下降20. 2%和7. 9%;对城郊ρ(O_3)增加作用最为明显,致使秋、夏两季ρ(O_3)分别升高39. 8%和16. 2%.④个例研究表明,海风向内陆推进过程中垂直方向最高可达1 000m,受海风影响天津市ρ(PM_(2.5))下降,陆风使得ρ(PM_(2.5))小幅上升,海陆风总体起扩散作用;海陆风使天津市ρ(O_3)日变化出现3个峰值,日均值明显增大,其中,城郊增幅(68. 2%)最大.研究显示,海陆风对天津市ρ(PM_(2.5))有扩散的作用,但会增高ρ(O_3).

海陆风及沿海风速廓线在风电场风速预报中的应用

为了建立沿海风功率预报系统,本文探讨了中国沿海风电场风速预报问题,并利用数值模式 RAMS 对海陆风进行了模拟研究.发现海陆风发生时,海风和陆风阶段风速廓线存在较大差异.海风阶段风速的垂直切变明显小于陆风阶段.海陆风发生时,风速会呈现有规律的变化,即海风和陆风分别有两个时段:风速增加时段和风速减少时段.在为沿海风电场提供风速预报时,当模式预报到海陆风发生时,可以利用海陆风的这种特点,使用统计方法对预报出的风速进行有效的订正.并发现即使没有海陆风发生,当风向为海洋吹向陆地时,风速随高度的垂直切变同样小于陆地吹向海洋的时段.利用统计方法根据不同风向时风速廓线的特性,把数值模式计算高度上的预报结果,精确地插值到风机涡轮高度,会很大程度上减少风速预报的误差及风功率预报环节的误差.

宁波一次典型夏季海陆风过程观测分析和数值模拟

根据我国宁波台塑项目环境评估期间使用系留气艇对一次典型海陆风过程进行时间加密探测所获得的资料,分析了弱盛行风影响下海陆风环流的时空变化规律,并用分辨率为5km的WRF模式模拟了此次海陆风过程。观测结果表明,在成熟海风期间的高空存在明显的返回气流,所观测到的海风环流相当完整;陆风过程伴有下沉逆温层出现。数值模拟结果表明,海陆风的开始时间、持续时间与实测基本一致,海风期间的返回气流也清晰可见。

香港地区海陆风的显式模拟研究

利用MM5模式对香港地区的海陆风进行了显式数值研究,模拟的风向、风速和温度与站点的观测值比较一致,较详细地分析了海陆风的日变化规律和三维结构特征,结果显示香港地区海风分布复杂,主要受偏西、偏南和偏东海风气流的影响,形成多个辐合带,海风锋最远可以深入内陆约90 km;陆风较简单,主要是偏北气流,陆风的风速和强度都比海风要弱,与山谷风、城市热岛环流等形成弱的辐合。香港是一个海岸曲折、多丘陵的地区,其中75%的面积是山区,为了研究这些丘陵地形对香港地区海陆风的影响,设计了保留海陆分布,去掉丘陵地形的敏感性试验,结果表明,由于丘陵地形的存在,在白天地形的热力作用是主要的,增强了海风的强度;而晚上动力阻挡作用比较明显,减弱了陆风的强度。

雷达观测的渤海湾海陆风辐合线与自动站资料的对比分析

为了研究渤海西岸海陆风的演变规律,应用天津新一代天气雷达结合地面自动气象站实时资料,统计分析2007年晴空环境下,雷达监测到的由渤海湾海陆风导致的28次边界层辐合线的生消、演变规律,并研究雷达观测的海陆风辐合线与自动站观测的渤海湾海陆风的对应关系。结果表明:(1)雷达探测的沿海岸线形成的边界层辐合线对应的就是渤海湾海陆风辐合线;(2)海陆风辐合线只有在每年的5—9月才能在雷达上观测到,而且主要集中在6—9月;(3)晴空环境下,当较强的一条海陆风辐合线沿海岸线或在海上生成后移过雷达站,或直接生成在雷达站西北侧时,自动站观测显示陆风转为海风;(4)雷达探测的海陆风辐合线强度越强,且其垂直伸展高度越高,对应的自动站观测的海风风速越大。

珠江口地区海陆风系的研究

选取香港、澳门、广州三站为珠江口地区的指标站， 对三站多年的观测资料进行统计分析， 得到了珠江口地区海陆风现象的一些特征。并用细网格 Ｍａｓｓ 模式对该地区的海陆风风系作诊断研究， 得到了该地区海陆风风系的细致分布特征， 在指标站该诊断结果与观测资料相一致。

福建沿海地区海陆风的时空分布特征

本文利用福建沿海8个70 m及2个100 m高度梯度测风塔1 a的多层风观测数据,分析福建沿海海陆风的时空及日变化特征.10个测风塔均匀分布于从南到北沿海,2009年6月1日～2010年5月31日开展了为期1 a的观测,采用50 m高度夜间02:00时前后的风向度数与午后14:00时前后的风向度数相减,其差值的绝对值在90°～270°之间,并且海风及陆风的维持时间均大于3 h,定义为海陆风日.分析表明,受台湾海峡的影响,福建沿海海陆风日数南、北多,中部少,中部沿海海陆风日在44～60 d之间,长乐以北沿海为66～94 d,漳浦以南为69～92 d.海陆风的季节变化表现为春季最多,夏季其次,秋季最少.海陆风的日变化特征表现为:春季陆风变海风的时间在09:00～10:00时左右,夏季在08:00～09:00时左右,秋冬季在09:00～10:00时左右;而海风变陆风的时间各季均在20:00时左右.海陆风的转换一般从低层开始,至100 m高度相差30 min左右;由于受地形的影响,福建沿海大多数海陆风日有其特点,即风向转换时角度变化较小,风向不与海岸线垂直,反而近于与海岸平行;海陆风转换时,当海风为偏北风时,上午陆风变海风时风向顺时针偏转,傍晚逆时针偏转,由海风变陆风;当海风为偏南风时,正好相反.

城市化对广西夏季海陆风影响的数值试验

利用2003—2006年观测资料分析了广西区夏季海陆风地面特征,并运用WRF模式模拟了2006年8月1—2日海陆风的结构,结果表明:使用修正后的城市下垫面试验模拟的海陆风强度和分布更接近实测,白天沿海城区为海风辐合带,与暴雨中心相对应;夜间北部湾海面为陆风的汇合区,易产生对流云团。城市化试验结果表明热岛效应加强了海风的发展,但削弱了陆风;同时热岛效应减缓了夜间城市上空大气的辐射冷却,使下沉运动相应减弱,从而抑制了逆温稳定发展的主要控制因子,逆温强度大幅度降低,但对逆温层高度影响不大。

海口地区近地层流场与海陆风结构的研究

对海口市西郊观测的近地层流场与低空风、温探测资料进行了综合分析，讨论了位于我国北热带的海口市西郊近地层的流场特征，以及低层海陆风发生发展的观测实例及其规律。发现雨季海陆风出现频率达７５％，白天海风持续时间一般为１—４小时，最长可达１０小时。

辽东湾西岸海陆风特征分析

从葫芦岛气象站5年历史地面观测资料的统计分析中获得158个海陆风个例,对每个海陆风个例的初始和最大海风时刻、风向、风速和初始海风到最大海风的时间差、风速差及转海风前后的湿度变化进行了统计和分析,并与内陆站、海上站的观测资料进行了对比分析,揭示了该地区海陆风环流的统计特征和季节变化规律。

海陆风研究进展与我国沿海三地海陆风主要特征

海陆风是发生在海岸附近由于海陆热力差异引起的中尺环流,对沿海地区天气气候和环境空气质量有重要影响本文综述海陆风研究进展与我国华南、长三角和环渤海3个不同地区海陆风的主要特征。海陆风研究可分为观测研究、理论研究、数值模拟研究。20世纪60年代以来的观测研究表明,全球高、中、低纬沿海地区都有海陆风。海陆风理论研究已从20世纪20年代力的平衡分析发展到海陆热力平衡非线性动力学解析与数值模拟相结合研究海陆风的参数化,模拟研究已逐步成为主要手段。我国华南、长三角和环渤3个不同地区海陆风有明显差异,海风盛行和结束时间不尽相同,.低纬地区海风出现较晚,甚至可持续至午夜时分。海陆风有可能造成污染物的累积,使空气质量变差,应引起沿海地区有关部门的重视。

青岛海陆风三维结构的数值模拟

本文采用 1个陡地形影响修正的三维中尺度流体静力的气象学模式 ,对青岛地区海陆风的日变化规律和三维结构进行了较细致的分析。结果显示 ,青岛有多支海陆风存在 ,且每支海陆风出现的时间、强度和向内陆伸展的距离有很大的不同。这其中沿岸山地的机械和热力作用扮演着重要的角色。在观测站 ,模拟结果和实测资料等方面有较好的一致性。