北方地区典型天气对城市森林内大气颗粒物的影响

以北京西山几种游憩型城市森林为例,在一年四季选择典型天气条件,对4种粒径的大气颗粒物浓度进行全天24h监测,研究北方地区不同季节典型天气因素白昼不同时段对不同结构的城市森林内不同粗细粒径的大气颗粒物浓度变化的影响.结果发现：降雨使大气颗粒物浓度减少,尤其粗颗粒物（TSP只为连续晴天的0.58~0.68）,所以雨后晴天粒径较小的颗粒物所占比例会增加.不过,有时在雨后的夜间由于空气湿度大大气颗粒物浓度也会增加.雪能够降低大气颗粒物浓度,＂雪后晴天＂4种粒径颗粒物浓度均只有连续晴天的0.2倍.多云和雾霾天气使大气颗粒物污染加重,尤其在夜间;雾霾和多云对小粒径颗粒物浓度的增加效果明显.夏季高温高湿静风、闷热的＂桑拿天＂能使郁闭度较大的林地内大气颗粒物特别是细颗粒物浓度及其所占的比例显著增加,PM2.5的浓度是＂连续晴天＂的2.53倍.风在雨后能使大气颗粒物在一定程度上扩散减少,而在天气干燥时刮风会增加城市森林内大气颗粒物的浓度,且多云会加重干燥天气刮风后大气颗粒物的污染程度.春、冬季林地裸露的落叶阔叶树在刮风时大气颗粒物浓度较四季常绿、地表覆盖物多的针叶林高,夏、秋季桑拿天和雾霾天郁闭度大的侧柏林大气颗粒物浓度较林地结构开阔的黄栌林高.

西安市大气颗粒物数浓度分布及典型天气条件特征变化

利用2013年3月到2014年12月期间西安市大气中0.25~32μm颗粒物监测数据和同期气象参数、散射消光系数等数据,分析了大气颗粒物数浓度分布及典型天气条件下变化特征结果表明:采样期间西安市大气颗粒物平均数浓度为206.27个/cm^3,99%以上为<1μm的颗粒物数.大气颗粒物数浓度冬季最高,其次为秋、夏和春季,分别为267.66、231.31、141.82和135.77个/cm^3.四季的数浓度低值均出现在18:00左右,之后数浓度上升,且晚上高于白天,冬季6:00左右达到峰值,夏季的昼夜差最小,秋季最大.春夏秋冬的大气颗粒物数浓度与散射消光系数的Pearson相关系数分别为0.756、0.702、0.411、0.377大气颗粒物数浓度在沙尘天气发生前、中、后会升高、下降和再下降,霾天气出现前、后会升高和下降;高温干燥天气下,大气颗粒物数浓度相对较低;降雨对大气颗粒物的清除作用明显,但降雨后大气颗粒物数浓度又很快回升.

北京典型天气下的4种阔叶树种液流特征及其影响因素

为揭示典型天气下阔叶树种的液流变化差异及其主要影响因素,以北京平原区的4种阔叶乔木为研究对象,利用热扩散插针法对树干液流进行连续观测,同时结合Meter全自动气象站同步观测的环境因子,分析树木蒸腾特征及其影响因素,结果显示:(1)在典型天气条件下,4种阔叶树种液流日变化特征均为晴天液流日变化呈单峰型曲线,阴天呈双峰型变化,雨天则呈多峰型趋势;液流启动时间为晴天和阴天(06:00)早于雨天(06:30)。(2)各环境因子中太阳辐射日变化与液流相似,且各环境因子间相互影响,尤其太阳辐射与温度间存在滞后效应。(3)各环境因子中,太阳辐射、温度、风速及水汽压亏缺(VPD)均与液流呈极显著正相关(P<0. 01),而空气相对湿度则与液流呈极显著负相关(P<0. 01);同步观测的环境因子日变化与液流日变化存在时滞效应。(4)主成分分析结果发现,大气温度和太阳辐射作为主要影响因子贡献率为74. 37%;水汽压亏缺贡献率为14. 33%。(5)各树种7月总耗水量为毛白杨(289. 23 kg)>刺槐(235. 04 kg)>国槐(151. 53 kg)>栾树(133. 80 kg),日耗水量大小顺序与月耗水量相同,且晴天高于阴雨天。研究结果可为北京市园林树种的生态水文过程和影响因素综合评定提供一定的科学依据。

典型天气条件下哈尔滨城市森林不同林型对PM2.5的调控作用研究

[目的]探究不同林型对PM_(2.5)的调控作用和净化效应,进而研究气象因子与PM_(2.5)质量浓度的相关性。[方法]以哈尔滨城市森林3种不同林型为主要研究对象,选择3种典型天气条件,PM_(2.5)质量浓度进行连续12 h的观测。[结果]晴天时PM_(2.5)质量浓度最小;而在降水之后的阴天条件下,其质量浓度是晴天时的1.34倍,日变化幅度不大;多云天气时,PM_(2.5)质量浓度的增加明显,日变化幅度较大,其质量浓度是晴天时的1.69倍。3种不同林型对PM_(2.5)均会起到一定的净化效应,各天气条件下净化效应从大到小依次为晴天、阴天、多云。晴天时,PM_(2.5)质量浓度与气压达到极显著正相关;多云时,PM_(2.5)质量浓度与气温呈极显著负相关,而与相对湿度和气压呈极显著正相关,与风速的相关性不显著;阴天时,PM_(2.5)质量浓度与气象因子的相关性较低,与风速呈负相关,与气压、气温和相对湿度呈正相关,但均未达到显著性水平。[结论]建议人们选择晴天条件下在樟子松林内进行休闲活动,且活动时间选择在午后;PM_(2.5)质量浓度变化趋势因天气条件差异而不同。

典型天气系统下海西城市群污染物浓度变化特征

利用2006-2010年海西沿海9个城市环境监测站主要污染物PM10浓度数据和每天对应的影响天气系统以及气象要素的变化,选取典型过程,分析天气系统变化时对应PM10浓度的变化特征。结果表明:(1)暖区辐合最不利于污染物的扩散,暖区辐合中心所在的地方,也是PM10污染最严重的地方;(2)变性冷高压后部比高压底部更易造成大气污染物浓度升高;(3)一般情况下,高空槽前易出现降水,有利于污染物的清除;而槽后不利于降水,易造成污染物的堆积;(4)登陆台风影响时,跟城市与登陆台风的相对位置有关:北部登陆台风有利于海西中北部城市污染物的扩散;中部登陆台风影响时,海西城市群PM10浓度均有明显降低;南部登陆台风影响时,南部城市群在台风登陆后,PM10浓度有明显下降。

《典型天气过程分析》教学体会

《典型天气过程分析》是大气科学专业本科学生进入专业技能学习必修课程之一,主要针对具备了天气学分析基础的学生,提高学生分析天气过程能,建立学生基本预报思路,培养学生初步工作科研动手能力。

大连地区典型天气气溶胶光学厚度的计算分析

气溶胶光学厚度不仅是计算气溶胶含量、评价大气环境污染程度、研究大气辐射传输等领域中的一个关键因子,而且在大气辐射传输方程的求解过程中,是透射函数、反射函数等重要参数的基本参数。通过分析气溶胶光学厚度的影响因子,搜集整理典型天气气溶胶粒子复折射率资料和粒子谱分布观测数据,建立典型天气气溶胶粒子复折射率数据库,基于气溶胶粒子谱分布实验数据完善了大连地区典型天气气溶胶粒子谱分布模型,再结合大气能见度等大气参数,利用米散射理论计算了气溶胶消光光学厚度。

益阳市典型天气条件下3种硅太阳能电池的光电效率测试比较

测试了益阳市4种典型天气(晴天、少云、多云、阴雨)条件下的太阳能单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅薄膜电池的性能参数,比较了3种太阳能电池的光电转换效率,测试结果表明:在晴天和少云的天气下,单晶硅太阳能电池效率最高,约为10.0%左右,多晶硅电池次之,为9.0%左右,非晶硅电池的光电效率最低,为4.5%左右,随着云层的增厚,单晶硅、多晶硅电池光电效率下降,而非晶硅薄膜电池光电效率略有上升,该测试结果对长江中游地区应用太阳能光伏系统具有一定的参考价值.

宁波典型天气的沥青下垫面日极值温度预测

根据宁波地区气象观测站的气象要素和沥青下垫面的温度观测资料，利用多元线性逐步回归方法，得到了晴天、少云、多云和阴雨天气条件下沥青下垫面的日最高温度、最低温度与气象要素特征值的多元回归模型。结果表明：晴天、少云、多云和阴雨天沥青下垫面的日最高温度主要与日最高气温、日太阳总辐射和日平均风速相关；日最低温度与日最低气温线性相关。经检验，模型的预测温度与实测温度相关系数平方在0．91～0．98之间。预测模型对宁波地区沥青层结构物表面的极值温度预佑具有一定的参考价值。

夏季典型天气下公园绿地小气候环境及对人体舒适度的影响

为探讨公园绿地夏季典型天气下(晴天、多云和雨后)小气候及人体舒适度情况,选择海淀公园8处游憩地为监测点进行分析。结果表明,公园绿地能有效降低空气温度,增加湿度,减小风速,改善人体舒适度。夏季不同天气对人体舒适度的影响达显著水平,晴天和多云时绿地内舒适时间达4~7 h,比对照延长1~4 h;雨后人体舒适时间达5~11 h。不同游憩点降温率、增湿率和减风率差异明显,3种天气人体综合舒适度指数降幅最明显的游憩点是旱柳-槐树林,为5.0%~5.4%,草坪最低,仅为0.4%~1.5%。晴天、多云和雨后日均降温分别为0.5~2.6、0.7~2.7和0.6~2.0℃;增湿率分别为2.2%~10%、2.6%~10.25%和1.1%~4.3%;风速分别降低16.7%~66.7%、16.7%~66.7%和22.2%~55.6%。典型天气下06:00—09:00适合晨练等户外活动,晴天和多云时10:00后人体会感到不舒适,雨后居民可在17:00以后到园内各游憩点进行户外活动。

典型天气系统影响下海西城市群污染物浓度的变化特征

利用2006～2010年海西沿海9个城市环境监测站主要污染物PM10浓度数据和每天对应的影响天气系统以及气象要素的变化，选取典型过程，分析天气系统变化时对应PM10浓度的变化特征。结果表明：（1）暖区辐合最不利于污染物的扩散，暖区辐合中心所在的地方，也是PM10污染最严重的地方；（2）变性冷高压后部比高压底部更易造成大气污染物浓度升高；（3）一般情况下，高空槽前易出现降水，有利于污染物的清除；而槽后不利于降水，易造成污染物的堆积；（4）登陆台风影响时，跟城市与登陆台风的相对位置有关：北部登陆台风有利于海西中北部城市污染物的扩散；中部登陆台风影响时，海西城市群PM10浓度均有明显降低；南部登陆台风影响时，南部城市群在台风登陆后，PM10浓度有明显下降。

典型天气下经济林液流特征及其对环境因子的响应

为探明典型天气条件下北京市经济林树种液流特征,以6种经济林树种为研究对象,利用热扩散探针式径流仪连续测定各树种液流变化,结合同步监测的环境因子,揭示各经济林树种液流对环境因子的响应规律。结果显示:(1)各树种液流昼夜变化差异显著,多呈现出晴天“单峰”型,阴天“双峰”型,雨天“单峰”型,液流密度整体晴天>阴天>雨天,晴天液流密度约是阴天的2.01倍、雨天的2.12倍。(2)3种典型天气下,各树种液流与水汽压亏缺、太阳辐射呈极显著正相关性,与相对湿度呈极显著负相关性;阴天、晴天时,由于无降雨量,各树种液流与降水量无显著相关性;晴天时,各树种液流与温度呈极显著正相关性。(3)受天气变化、树种种间差异和个体差异的影响,各树种液流在不同天气条件下对土壤水势、土壤温度的响应表现出差异性,土壤水势、土壤温度对各树种液流影响程度均为雨天>阴天>晴天。(4)各树种液流对环境因子响应始终保持相似性,树种液流变化虽受到多环境因子共同作用,当某一环境因子的影响程度过大时,就会打破各环境因子共同作用于液流变化的平衡,形成“独大”的局面。试验结果可为北京地区实现水分平衡下的生态建设、经济效益提供参考。

基于典型天气类型计及随机预测误差的光伏发电短期预测研究

光伏发电出力与天气类型有直接关系,越是多云或是阴雨天气,光伏出力预测的误差越大。基于典型天气类型的划分,提出了一种计及预测相对误差的考虑"相关影响因子"的光伏出力预测模型。定义了典型天气类型并据此对历史数据进行了划分,提出了光伏出力预测的"相关影响因子";利用t Location-Scale分布建立了光伏出力预测的相对误差概率模型,采用拉丁超立方技术进行了预测相对误差的样本抽取;将光伏预测的相对误差其与预测值进行叠加得到了最终的预测结果。利用算例证明了所建模型的可行性和有效性。

黑龙江省非典型天气系统下短时强降水和冰雹特征分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料、FY-2卫星云图、新一代天气雷达及NECP的1°×1°再分析资料对黑龙江省的2006—2014年冰雹和2008—2014年的强降水在非典型性天气系统下表现出的局地要素特征以及卫星和雷达特征进行分析。分析结果显示：较大的对流有效位能、低层强暖空气为对流发生提供了热力不稳定;700 h Pa湿区配合500 h Pa干区使得冰雹具备了对流不稳定性,700 h Pa湿区与低层弱水汽辐合能够为强降水的产生获得有利的水汽垂直分布;最终在地面辐合的触发下产生对流;冰雹有较高的0℃层高度和较低的气压;冰雹和强降水有利的地形高度和对流有效位能分别为200~500 m、100~200 m和200~600 J/kg、400 J/kg以上。它们在卫星云图和雷达上的表现往往比较孤立,移动较快,超过75%的云团都是小云块直接或间接产生,产生的时间与形状和面积突变时一致,产生的位置与合并处相同,伴有大的云团时,低层水汽辐合会明显。雷达回波上很难探测到特征回波,强降水多由原地生消或列车效应产生,一般在降水前1 h左右会出现小对流泡。

城市公园秋冬季典型天气和不同绿地对PM2.5浓度的影响

以杭州市临安区狮山公园中草坪、乔草和乔灌草3种不同植物配植类型样地为研究对象,在2019年秋、冬两季选择“连续晴天”“连续阴天”和“雨后晴天”3种典型天气,对公园内不同植物配植类型绿地的PM2.5浓度及气象因子(温度、相对湿度和风速)进行监测,探究天气条件和绿地对城市公园环境中PM2.5浓度的影响。结果表明,PM2.5浓度有明显的季节差异,冬季的PM2.5浓度高于秋季的;天气条件对PM2.5浓度变化作用明显,“连续阴天”的PM2.5日平均浓度显著高于其他2种天气的;在3种天气条件下,PM2.5浓度与温度之间呈极显著负相关、与相对湿度之间呈极显著正相关、与风速之间呈极显著负相关(除“连续阴天”以外),相对湿度是影响PM2.5浓度最主要的气象因子;公园内3种不同植物配植类型绿地的PM2.5浓度表现为草坪>乔草>乔灌草。

典型天气条件下银川市城市规划前后大气环境评估因子的变化

采用南京大学的区域边界层模式(RBLM),利用银川国家气象基准站地面和探空观测数据,对银川市一年四季3种典型风速天气条件下城市规划前后大气环境进行模拟,分析评估规划前后城市大气环境影响评估因子的变化。结果表明,银川市规划前冬季一般风和大风情景下不舒适程度强的区域明显大于小风情景,但小风情景下在西夏公园、宝湖公园和丽景湖公园3个区域周围寒冷程度明显强于其他区域;春季3种情景都在较为舒适以上,但一般风情景舒适度更高,小风、大风情景舒适度相对较差;夏季3种情景大部分区域都较为舒适,尤其一般风舒适度高的区域明显大于小风和大风;秋季一般风舒适度最好,其次是大风,小风相对较低。规划后3种典型天气条件下,冬夏两季原为极不舒适的区域范围扩大,很不舒适的区域范围缩小;春秋两季原为最舒适的区域面积缩小,较为舒适的区域面积扩大。整体来看,银川市城市规划后热岛面积减小,小风区面积增大,舒适度变差,大气环境综合评估结果略差于规划前。建议规划部门在制定新的规划方案时要构建城市通风廊道,增大城市风速;同时继续增加水体、绿地面积,进一步降低城市热岛面积。

典型与非典型案例结合在天气预报实验教学中的应用研究

在天气预报实验教学中,为解决学生自主制作天气预报存在眼高手低或无从下手的现状,提出将典型与非典型案例结合的教学方法,从而顺应天气学学科特点和学生的认知规律。以单站地面风的预报为例,探讨相应的教学设计与实践,并从学生反馈收获了初步成效。该方法对天气预报实验教学具有普适性。教学中应重视对非典型天气案例的分析和应用,提高学生对预报参量的识别和判定能力,以此提升学生的岗位实践、自主创新以及团队协作能力。

春季典型天气下城市街头绿地内大气颗粒物浓度变化特征

以无锡市河埒口休闲广场街头绿地为对象,研究了典型天气条件（晴天、多云、雨后阴天）下绿地内4种粒径颗粒物（TSP、PM10、PM2.5和PM1）的质量浓度变化规律及其影响因素。结果表明：（1）绿地内TSP、PM10、PM2.5和PM1质量浓度日均值均为：晴天〈多云〈雨后阴天。雨后阴天的PM10、PM2.5和PM1浓度均极显著高于晴天和多云,多云天气的PM2.5和PM1浓度极显著高于晴天。多云和阴天天气下PM2.5和PM1质量浓度的增幅远高于TSP和PM10。（2）在观测时段内,晴天和多云4种粒径颗粒物的日变化曲线基本一致,上午浓度高于下午,7：00和13：00—15：00分别出现峰值和低谷;雨后阴天时,随时间推进颗粒物浓度呈递增趋势。晴天时小粒径颗粒物所占比例日变化与其浓度协同变化,多云和雨后阴天时则基本呈相悖状态。（3）3种天气条件下,街头绿地内仅晴天时PM2.5浓度达到国家二类功能区质量要求,其他均超出二级浓度限值。（4）晴天街头绿地内主要为粒径2.5～10μm的PM10污染,污染较轻;而多云和雨后阴天时TSP、PM10和PM2.5污染均较严重,TSP污染以粒径〈10μm的颗粒物为主,PM10以粒径〈2.5μm的为主,PM2.5主要为1～2.5μm范围内的颗粒物污染。（5）空气相对湿度是无锡高湿环境下影响颗粒物浓度的最主要因子。晴天,颗粒物浓度与风速、气温、光照强度呈显著负相关,与相对湿度、车流量呈显著正相关;多云天气大气颗粒物浓度与湿度呈显著正相关,与其他因素相关性均未达显著水平;雨后阴天时大气颗粒物浓度与湿度呈负相关,与其他指标相关性不显著。

天津春季典型天气条件下气溶胶浓度谱分布特征

利用天津大气边界层观测站2011年4月1日-5月10日PM10和PM2.5质量浓度、气溶胶数浓度资料、大气能见度和常规气象观测数据,分析晴日、霾日、降水日和沙尘日等典型天气条件下气溶胶质量浓度和数浓度的分布特征,并考察风和降水对气溶胶质量浓度和数浓度的影响。结果表明:2011年春季天津城区PM10质量浓度平均值为194.42±164.19μg·m-3,PM2.5质量浓度平均值为57.89±37.02μg·m-3,PM2.5/PM10为0.35±0.20;不同天气条件下气溶胶质量浓度和数浓度分布特征差异明显,PM2.5质量浓度在霾日和沙尘日较高,PM2.5-10质量浓度沙尘日最高,降水日最低;PN1霾日最高,晴日最低,PN1-2.5和PN2.5-10沙尘日最高,降水日最低;典型天气下后向轨迹有显著不同,来自偏南和偏西风向的气流易造成细粒子污染而形成灰霾天气,晴日以偏北气流为主,偏东气流易导致降雨;降水对清除气溶胶粗粒子和改善大气能见度作用明显,但降雨前后细粒子数浓度变化不大。

渭南市2015—2017年典型霾天气过程气象特征分析

综合利用地面空气污染监测资料、MICAPS资料、常规气象资料、探空资料、NCEP再分析资料,通过对2015—2017年渭南市11个典型霾天气过程进行分析,总结渭南市典型霾天气过程的大气环流背景特征,并运用统计学方法分析典型霾天气过程的气象要素特征。结果表明:典型持续性污染天气过程中细颗粒物(PM 2.5)是PM 10的主要组成成分,PM 2.5的质量浓度明显高于粗颗粒物,严重污染期间PM 2.5和PM 10二者日变化明显且基本同步。严重污染期间,500 hPa欧亚中高纬度环流呈两槽一脊型,陕西处于暖脊前部、长波脊前底部,相应的700 hPa青藏高原上有短波槽,短波槽前有弱偏南气流发展;而空气质量转好时,中高纬度环流形势明显变化,陕西上空锋区加强,伴随地面东移南下冷空气的入侵,关中对流层低层偏北气流加强。PM 2.5质量浓度与过去1小时降水量、气温、海平面气压、10分钟平均风速负相关,与露点温度、相对湿度、总云量正相关。