沈阳地区PM_(2.5)和O_(3)复合污染特征及协同增长研究

利用2019年沈阳地区11个环境空气质量监测点位和3个VOCs监测点位污染物浓度观测数据,研究了PM_(2.5)等常规污染物和VOCs的时空变化特征;统计分析了2015—2020年沈阳地区PM_(2.5)与O_(3)协同趋长增势。结果表明:沈阳地区各类污染物基本呈单周期峰谷分布,其中NO,NO_(2),CO,NO_(X)(NO+NO_(2)),TVOCs(VOCs总浓度)等一次污染物以及PM_(2.5)在冷季(秋、冬季)较高、暖季(春、夏季)较低,二次污染物O_(3)和O_(X)(O_(3)+NO_(2))则反之。O_(3)和O_(X)浓度夜间低,上午逐渐升高,下午达到峰值;一次污染物浓度下午低,傍晚逐渐升高,早晨到达峰值。O_(3)浓度在下风向郊区高、闹市区低。PM_(2.5),NO,NO_(2),CO和VOCs浓度基本在闹市区和工业区高、下风向郊区低。对不同类别的VOCs而言,烷烃浓度最高,其次是炔烃、烯烃、芳香烃。2015—2020年沈阳地区PM_(2.5)和O_(3)的协同增长现象在夏季表现得最明显,且呈现波动增强趋势。夏季的协同增长与O_(3)浓度在年际变化趋势上具有较好的一致性,都在2017年达到峰值后略有下降,此后再逐渐回升。

北京及周边地区2013年1-3月PM_(2.5)变化特征

2013年1-3月北京及周边地区雾、霾高发,气候特征异于常年。利用2013年1—3月北京及周边地区6个地面观测站观测资料,研究PM_(2.5)和黑碳(BC)的质量浓度、区域分布特征及气象要素的影响情况。结果表明:北京及周边地区PM_(2.5)污染呈区域性高值、污染局地积累以及由南向北输送的特征。北京上甸子站在雾、霾与清洁期间BC与PM_(2.5)质量浓度的比值分别为7.1%和10.3%,雾、霾期间低于清洁期间;而河北固城站在雾、霾与清洁期间BC与PM_(2.5)质量浓度的比值分别为17.5%和11.9%,雾、霾期间明显高于清洁期间。二者相反的比值特征反映在清洁的下游地区雾、霾过程中二次生成的气溶胶所占比例较污染的上游地区偏高。

沈阳地区PM_(10)、PM_(2.5)和PM_1质量浓度的分析

分析了其时间分布特征。结果表明,沈阳地区的气溶胶分布具有明显的季节差异,气溶胶的质量浓度冬季最高,秋季最低,其中冬季、春季和夏季均超标。PM2.5和PM1分别在PM10中所占的比值均为冬季最高,夏季和秋季次之,春季由于受到沙尘的影响,其比值最低。在各个不同的季节,气溶胶粒子的粒级分布具有相似之处,主要集中在6～8级(<1.1μm)、1级(5.8～9.0μm)、0级(9～10μm)和5级(1.1～2.1μm);春季出现沙尘时粗粒子明显增多,气溶胶粒子的粒级主要集中在0级(9～10μm)、1级和3级(3.3～4.7μm);冬季重污染天气下细粒子浓度高,峰值出现在1级、7级和5级(1.1～2.1μm)。

两类双参数云微物理方案对夏季强降水事件模拟能力的对比研究

运用中尺度WRF模式,分别采用Morrison(MOR)和Milbrandt-Yau(MY)双参数化云微物理方案,对2010年7月20—21日辽宁省的一次强降水过程进行模拟,通过对比分析两个方案所对应的地表累积降水量、降水强度、云中微物理量的模拟结果,评估两个双参数方案对强降水事件的模拟能力及主要微物理过程的差异。结果表明,在对雨带和强降水中心的位置上,MOR方案的模拟能力优于MY方案,但MY方案对强降水中心强度模拟能力则优于MOR方案;两方案对强降水宏观特征的模拟差异在一定程度上体现了它们在微物理具体方案上的差异,相比MY方案而言,MOR方案模拟降水发展期的垂直水汽通量高,使得雪晶的凝华增长、碰连增长增强,从而导致MOR方案的冰晶含量低,雪晶含量高,通过雪晶的凇附作用形成的霰含量也比MY方案高,霰的凇附增长消耗了大量过冷水,使冷云中云滴(过冷水)含量减少; MOR方案模拟得到的600 hPa到地表的雨滴直径均为1 mm,与实际雨滴直径的观测值不符,需要未来进一步开展研究,对原方案进行优化。