降水对河北沧州大气污染物质量浓度的影响

基于2014—2019年河北沧州逐小时气象与环境监测数据,采用风力+背景浓度订正方法,进一步探讨降水对大气污染物浓度的影响。结果表明:风力+背景浓度订正方法可以较好地消除污染物浓度自身的日变化特征,并剔除了风的影响,从而更准确地获取降水对大气污染物浓度的影响。在风力+背景浓度订正条件下,降雨对PM_(2.5)、PM_(10)、NO_(2)、O_(3)有较好的清除作用,而对SO_(2)、CO的清除作用不明显。不同强度降雨对PM_(2.5)、PM_(10)、NO_(2)均具有较好的清除作用,且清除率随着雨强的增强而增大;雨强小于8.0 mm·h^(-1)的降雨对O_(3)有显著清除作用,而大于6.0 mm·h^(-1)的降雨对SO_(2)有清除作用。伴随着降雨的持续,PM_(2.5)、PM_(10)、NO_(2)、O_(3)质量浓度不断下降,降雨清除效率也随之降低,当污染物质量浓度降至一定阈值后降雨清除作用不明显。

河北沧州市臭氧质量浓度与气象因子的关系分析

利用2014—2020年河北沧州逐小时气象与环境监测数据,对沧州市臭氧(O_(3))污染加剧现状及其与气象因子的关系进行分析。结果表明:(1)沧州地区O_(3)污染呈加剧态势,且O_(3)已上升为该地区首要污染物;O_(3)污染集中出现在5—9月,O_(3)质量浓度日变化呈单峰单谷型,最大浓度出现在16:00前后;(2)5—9月O_(3)日最大8 h平均质量浓度(简称“O_(3)-8 h”)所处时段,平均气温、最高气温、相对湿度、总辐射辐照度与O_(3)质量浓度的相关性较好,本站气压、水汽压和平均风速与O_(3)质量浓度的相关性未通过显著性检验;(3)5—9月O_(3)-8 h时段,当同时满足8 h平均气温高于30.9℃、最高气温高于32.7℃、平均相对湿度低于42.1%、平均总辐射辐照度高于505.8 W·m^(-2)时,出现O_(3)污染的概率达84%;(4)气象因子不是O_(3)小时质量浓度快速增长的充分条件。

基于背景法对太行山中段焚风特征的分析

利用石家庄2009-2018年逐小时气象要素监测数据,设计了一种新的焚风统计方法--背景法,对太行山中段的焚风特征进行了分析,并探讨了其与常规焚风统计方法的差异及其命中率问题。结果表明:①背景法可以有效排除大尺度天气系统和辐射对焚风统计结果的影响,可以确保焚风过程统计的精准性;②与常规焚风统计方法相比,焚风日分布特征改善明显,表现为上午时段焚风次数明显减少、夜间明显增多,新方法的结论更加符合石家庄当地焚风特点;③石家庄地区基于背景法的焚风统计命中率为100%,但在其下游地区,随着与山脉距离增大,焚风统计命中率明显下降。

金丝小枣生长期主要气象灾害变化特征及影响权重检验分析

基于沧州市1961—2018年58 a逐日降水量、气温、空气相对湿度、日照气象资料和1998—2017年19 a沧州金丝小枣产量及枣园灾害调查资料,采用金丝小枣生长期气象灾害判别指标分析得出:金丝小枣不同生长期的主要气象灾害是萌芽展叶期高温、开花坐果期高温低湿、果实膨大期高温日灼、果实白熟期和成熟收获期连阴雨天气。通过概率统计和层次分析法(AHP)对这种灾害变化特征及权重进行统计计算和检验分析。结果表明:(1)金丝小枣萌芽展叶期高温、开花坐果期高温低湿、果实膨大期高温日灼年发生频率100%,果实白熟期、成熟收获期连阴雨年平均发生频率为37.9%和25.9%。(2)各灾害发生频率高峰期各年代际不同,萌芽展叶期高温和开花坐果期高温低湿发生频率偏高,果实膨大期高温日灼最高,果实白熟期和成熟收获期连阴雨偏高。(3)每年至少3种灾害发生,4种灾害同年均发生频率达到41.4%,5种灾害同年均发生频率为10.3%。(4)各气象灾害影响权重不同,成熟收获期连阴雨影响最大,权重系数达到0.5848,其次是开花坐果期高温低湿,权重系数为0.1920,果期膨大期高温日灼和果实白熟期连阴雨位居第三和第四,分别为0.1081和0.0850,萌芽展叶期高温影响最小,权重系数仅为0.0301。对产量下降的5年进行气象灾害权重影响检验分析,结果与各灾害的权重特点基本一致。

沧州市大气自净能力特征分析

利用沧州1975—2018年逐日地面气象观测资料和2013—2018年环境监测资料,采用国标法计算并分析了沧州地区大气自净能力的时空变化特征,探讨了气象要素、污染物指数与大气自净能力之间的关系。结果表明:沧州大气自净能力年变化呈显著减小趋势,气候倾向率为1.05×10^4km^2·a^-1·(10a)^-1,春季3—5月大气自净能力较强,8月、11月、12月和1月较弱;风速、小风频率年变化与大气自净能力的相关性显著,相关系数分别为0.910、-0.807,风向出现频率与大气自净能力的相关性较差,降水日平均大气自净能力小于非降水日;O3、CO和SO2分指数与大气自净能力相关性较好,大气自净能力对区域空气质量变化具有指示意义。

NO2浓度变化及气象因子清除能力分析

为了解NO2浓度变化特征及其影响因子,利用2013—2018年沧州市NO2监测数据和气象数据,探讨了NO2浓度的时间变化特征及其与各影响因子的关系,重点讨论了气象因子对NO2的清除能力。结果表明:沧州市NO2平均浓度为41μg·m^-3,其中冬季浓度最高为69.7μg·m^-3,日分布呈“双峰双谷”型,存在周末浓度高于工作日的“反周末效应”;通过相关性和灰色关联度分析发现,太阳辐射、风速与NO2浓度变化的相关性最好,降水、太阳辐射、风速与NO2浓度变化的关联度最高;通过分类统计发现,不同强度降水、1.5m·s^-1以上风速、40%以下相对湿度、中等到强的太阳辐射非常有利于NO2的清除。

城市空气质量与气象条件的关系及空气质量预报系统

利用2002年6月1日至2004年5月31日沧州市环境监测站的逐日空气质量报告数据,对沧州市空气质量及其污染物进行了统计分析,发现沧州市空气质量优良的天数居多,两年中有236天污染天气。影响沧州市空气质量的首要污染物为PM10,其次为SO2,空气质量受季节影响较为严重,冬季取暖期污染最为严重,属于“煤烟型”污染,并与天气现象、气压场、风场、总云量等气象因子密切相关。对比沧州市每日运行的空气质量预报系统,CAPPS 1.0模式比统计预报模式预报更为准确。

气象条件对华北平原持续性雾霾污染程度的影响研究

以华北平原地区10个城市PM2.5污染颗粒物的浓度变化数据为基础,分析了该地区持续性雾霾污染的聚集趋势,近5年莫兰指数的变化结果显示华北平原地区雾霾污染出现了明显聚集变化趋势,且该种变化与气象条件指标密切相关;进一步以大气质量指数ξT为被解释变量,以风力风向、温度、大气压的变化指标为解释变量,构建多元线性回归模型,研究气象条件对持续性雾霾污染的影响程度。选定的3个气象指标与华北平原地区雾霾污染具有显著的相关性,且秋冬季节由于雾霾污染的程度严重,这种显著性更为明显。

沧州近地面臭氧浓度与气象条件关系

利用2013—2018年沧州市臭氧监测数据和气象数据,运用相关和百分位阈值法,分析了沧州市臭氧污染特征及气象因子对臭氧污染的影响。结果表明:沧州市臭氧浓度呈现明显的季节变化特征,春季和夏季最高;臭氧超标日数也集中在春夏季,臭氧浓度和超标日数均呈逐年增加趋势;在所有气象因子中气温与臭氧相关性最强,较高的气温是沧州市臭氧发生的必要条件,气温越高越容易导致高浓度的臭氧污染;绝大多数情况下,臭氧浓度与相对湿度呈负相关关系;降水量级及降水性质都会对臭氧浓度造成明显影响;风向与风速影响臭氧污染物的水平传输和垂直扩散,冬春季影响明显;春季臭氧浓度的增加与风速增大导致的混合层高度增加有重要的关系;颗粒物通过影响到达近地面的气象要素间接影响臭氧浓度。沧州地区臭氧超标日的出现伴随着一系列气象条件的共同改变,包括晴天少雨、混合层高度增加、风速增大、相对湿度降低及气温升高等气象特征,污染结束则伴随着相反的气象变化。

沧州市农业气象灾害风险评估

根据1984-2008年25年间的沧州市辖区气象灾害数据,基于信息扩散理论对该市农业气象灾害进行风险评价,发现沧州市农业气象灾害高风险区分布在南部和西北部地区,低风险区域主要分布在东部地区,东西向走势的中部地区为中等气象灾害风险区域,经济越发达的区域遭受气象灾害的风险性越高。根据聚类分析结果,沧州市多发气象灾害为风雹灾及旱灾。南部、西北部为风雹轻灾、中等干旱风险易发区,西南部献县为干旱易发区,北部和东部地区为风雹易发区域,黄骅为中等程度的干旱易发区。

两种方法计算河北不同地形混合层高度及其与细颗粒物的相关性研究

采用2017—2019年河北沿山、平原、沿海地区5个国家基本(准)站的观测数据,分别利用国标法、罗氏法对河北不同地形下各区域的混合层高度进行计算分析,结果表明:各地日变化均呈单峰型变化特征,其中罗氏法的计算高度在时间变化规律上更接近现实。国标法计算的混合层高度主要与10 m风速相关;罗氏法计算的混合层高度不但与10 m风速相关,同样与湿度有80%以上的负相关性。东部沿海地区混合层高度高于西部沿山地区,西部沿山地区混合层高度高于南部平原地区。罗氏法计算得到的混合层高度频率分布较国标法更均匀,分布区域也更大。罗氏法计算混合层高度与细颗粒物PM_(2.5)浓度相关性更大,由混合层高度与PM_(2.5)浓度拟合的PM_(2.5)浓度计算公式更适用于河北平原地区,沿海、山区并不适用。

早春罕见大面积雨雪天气过程多普勒雷达回波特征分析

利用常规探测资料及天津多普勒雷达探测资料,对2007年3月3—4日发生在沧州的强降雨(雪)天气过程进行分析,发现此次天气过程是在高空槽及低空气旋的影响下发生的。雷达基本反射率图像上,0度层亮带的长时间存在表明此次降水是层云与积云混合降水,随着0度层亮带的下降,降水由雨转变为雪。速度图上S型0速度线的长期存在,表明暖平流的长时间维持是降水维持的根本原因。速度图上的高低空急流加强了降水的对称不稳定,并使降水加强。

沧州地区大气污染物区域传输分析

本文分析了沧州地区大气污染分布和风向风速频率演变特征,利用沧州地区风向风速频率数据、大气污染数据,采用统计计量、相关分析等方法制定了大气污染输送指数,可定量表征不同风向风速条件下,上游县市对沧州市区6种大气污染物的输送情况,为大气污染区域联防科学决策提供有效的判断依据。