2021年京津冀地区一次典型回流沙尘天气多元资料分析

利用CALIPSO卫星观测资料和ERA5再分析资料等多元观测资料对2021年3月28~30日京津冀地区发生的一次沙尘回流天气进行分析,结果表明:回流阶段沙尘传输高度较强沙尘阶段有所降低,集中在3km及以下,由深达700hPa偏南风输送而来,该阶段沙尘浓度较低,风速较小。与正面传输强沙尘阶段对比,相对涡度、位势涡度、水平螺旋度的极端性较弱,但回流阶段沙尘落区附近同样为负水平螺旋度中心,近地面位势涡度转为正值,相对涡度具有不对称性。

呼和浩特市2021年春季一次沙尘回流过程的污染特征分析

2021年3月15日—17日,呼和浩特地区出现大范围沙尘天气,能见度较低,强度达到强沙尘暴级别,出现严重污染。文章利用地面观测和激光雷达数据相结合的方式对此次沙尘回流污染特征进行了分析。研究表明:3月15日,呼和浩特市PM_(10)为1510μg/m^(3),PM_(2.5)为525μg/m^(3),AQI数值达到500,污染严重,PM_(2.5)/PM_(10)数值为0.35,小于0.5,污染过程以粗颗粒污染物为主。温度、相对湿度与污染程度呈负相关,风向为西北风,风速最大达到6级以上大风,动力条件充足,污染源来自蒙古国,污染边界层高度最低达到225 m,污染期间激光雷达退偏比、消光系数数值较高。3月17日,受东南风向影响,沙尘气团向北回流,AQI数值为393,污染等级升为重度污染,日平均气温为4.8℃,平均相对湿度为47.3%,与污染程度呈正相关,污染程度与第一次过境比较轻。

2015年春季北京市一次沙尘天气过程分析

采用观测数据与轨迹模拟相结合的方法,综合分析了2015年3月26日-4月1日北京市一次沙尘天气过程中沙尘输送路径、天气形势、污染物浓度的变化特征,结果发现:此次外来沙尘路径为西北路径,沙尘源地位于蒙古国南部的戈壁地区;沙尘在冷空气和地面低压系统作用下快速移动,造成延庆、奥体中心、永乐店3站点PM_(10)2 h左右浓度维持1 000μg/m^3,能见度低于1 km,空气质量急剧恶化;沙尘过境时PM_(10)浓度明显上升,PM_(2.5)浓度受到的影响相对较小,SO_2、NO_2、CO浓度变化不明显;沙尘回流时携带区域污染物进入北京,各项污染物及颗粒物组分浓度出现一定程度的上升;受沙尘影响,Mg^(2+)、Ca^(2+)、Na^+浓度明显上升,峰值浓度分别为0.13、1.29、0.70μg/m^3,分别是年均浓度的1.86倍、2.80倍、2.06倍;沙尘天气过后,扩散条件转差,沙尘与污染天气相继共造成北京市空气质量连续4 d维持中度污染级别。

北京春季一次霾和沙尘混合污染天气过程分析

2015年3月26—31日北京地区发生一次霾和沙尘天气交替出现的混合型污染天气过程。利用常规气象观测数据、南郊观象台探空数据以及北京环境保护监测总站的空气质量数据,分析了典型个例的发生发展过程。结果发现:此过程可分为霾—沙尘—沙尘回流—霾4个发展阶段。第1阶段北京受弱辐合区控制,大气层结稳定,风速较小,以霾天气为主;第2阶段受蒙古气旋影响,沙尘天气南下影响北京;第3阶段沙尘从华北南部回流,再度影响北京;第4阶段沙尘天气逐渐减弱,北京地区再次出现霾。HYSPLIT后向轨迹模型的模拟结果表明,这是一次典型的沙尘回流所导致的混合污染型天气个例。

京津冀一次沙尘天气的多源资料分析

利用常规气象观测资料、卫星资料、ERA5再分析资料、微波辐射计资料及激光雷达资料,分析2021年3月15—17日京津冀地区的大范围沙尘天气,结果表明:在蒙古国前期异常干旱、高温的气候背景下,蒙古气旋快速发展东移南下,配合地面冷锋,形成京津冀第一阶段的区域性沙尘天气,部分地区达到沙尘暴强度;后期受较强偏南风影响,出现了第二阶段的回流型沙尘天气,强度弱于第一阶段;逆温层的消失时间,以及不稳定层结建立的时间与沙尘开始沉降时间一致,水平螺旋度负值区的东南方向出现沙尘概率较大,垂直螺旋度上负下正的区域与沙尘落区重合,且与卫星云图上的沙尘暴区大致相同,可用于沙尘落区的预报。

焦作市一次沙尘天气过程的深度分析

根据常规空气自动站监测数据、激光雷达观测数据和PM2.5水溶性离子数据对焦作市2019年10月28-30日一次沙尘天气过程进行了深度分析,对沙尘天气演变的过程和特征进行了说明,对颗粒物的物理和化学特性也做出了定性定量的描述,确定了沙尘天气的不同阶段对环境空气质量影响的不同程度,特别是对沙尘的回流和后期叠加本地污染物的积累过程中颗粒物的特征以及气态污染物的浓度变化也做了很好的分析,明确了沙尘过程中环境空气质量的变化机理。

输送、滞留叠加海上回流的长时间沙尘天气影响判断及贡献分析

于2019年10月15日~11月7日对上海大气中颗粒物的质量浓度和PM_(2.5)的化学组分进行了在线连续观测,期间,华东地区遭遇了一次大范围的沙尘过程.根据相关规定,结合沙尘示踪组分和WRF-CMAQ数值模拟,将观测过程分为4个阶段:沙尘前、沙尘Ⅰ(输送和滞留过程)、沙尘Ⅱ(海上回流和清除过程)和沙尘后.基于相关规定、沙尘示踪物和空气质量模型这3种方法判定的沙尘开始时间为10月29日08:00~09:00,但结束时间存在明显分歧:相关规定的判定方法无法对海上回流的沙尘气团进行识别;不同示踪物判断的沙尘结束时间有明显差异;WRF-CMAQ模型虽然能够较好地模拟沙尘的时间变化趋势,但对于短期滞留的沙尘和海上回流沙尘存在高估.沙尘天气中PM10、PM_(2.5)和无机元素的质量浓度显著高于非沙尘天,最高日均浓度出现在10月29日,分别为(234.8±125.5)、(76.8±22.5)和(17.54±10.5)μg·m^(-3).沙尘期间地壳元素对PM_(2.5)的浓度贡献显著升高,二次离子(SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)和NH_(4)^(+))对PM_(2.5)的浓度贡献明显降低,沙尘Ⅰ和沙尘Ⅱ过程Al、Si、Ca和Fe这4种地壳元素占PM_(2.5)的质量分数分别为23.5%和13.7%,二次离子分别占PM_(2.5)的质量分数为24.3%和41.9%.PMF源解析法、Ca含量丰度法、沙尘源区PM_(2.5)/PM10比值法和地壳物质重构法表明,沙尘颗粒对PM_(2.5)的直接浓度贡献为43.4%~50.0%,回流沙尘对PM_(2.5)的浓度贡献为19.2%~24.7%.

典型沙尘回流天气过程对北京市空气质量影响的特征分析

利用不同方位监测数据和气象资料,结合后向轨迹模型和激光雷达观测结果,对2011年3月18—21日北京市空气污染过程的天气形势、沙尘输送路径、污染物浓度的变化特征进行了分析.结果表明,这次污染过程主要是由于沙尘在上游沙源地起沙后先直接输送穿过北京,然后停留在渤海湾和朝鲜半岛区域,在渤海弱高压系统作用下,沙尘又回流至北京所致,其中,沙尘回流直接造成北京市空气质量达到重度污染天气.在沙尘回流影响过程中,PM10浓度呈现青龙山-北京市区-八达岭逐步升高的变化特征,国控站点PM10小时浓度持续16 h超过350μg·m-3,最大值达到571μg·m-3.SO2、NO2与PM10的小时浓度表现为同步变化规律,沙尘回流影响时,除了沙尘粒子外,周边地区的人为排放也是一个重要因素.

2018年4月4日至5日西宁市严重污染天气特征分析

利用气象资料和监测数据,结合后向轨迹模型,对2018年4月4日～5日西宁市空气污染过程天气形势、沙尘输送路径、污染物浓度的变化特征进行了分析。结果表明:这次污染过程主要是4日上午沙尘在上游内蒙古阿拉善高原沙源地起沙,影响河西走廊、内蒙古西部以及宁夏。受河西走廊"狭管效应",西北风及高压前部偏北风共同影响,沙尘天气快速扩散到甘肃中东部,4日午后受沙尘回流影响,青海偏东湟水河谷地出现扬沙天气。受沙尘回流影响4日～5日西宁市空气质量达到严重污染,在沙尘回流影响过程中,西宁PM_(10)、NO_2呈现浓度显著上升而SO_2气态污染物浓度迅速下降的变化特征。受沙尘天气影响,PM_(10)逐小时浓度上升和下降阶段,呈现武威—兰州—平安—西宁逐步变化特征,具有典型的自西向东后回流输送特征。

影响北京的两次沙尘过程传输特征对比分析

2017年5月4-5日和2015年3月28-30日两次影响北京的沙尘天气均包含外来输送及沙尘回流过程。采用常规气象观测资料、大气成分资料、CALIPSO卫星监测及风廓线雷达数据等,对两次过程中的气象要素变化、传输轨迹、天气学条件、边界层特征等进行分析。结果表明:两次过程均由蒙古气旋引起,远距离传输过程中经沙源地传输的沙尘气溶胶可被抬升至700 hPa以上高度,主要传输层位于对流层中低层;高空急流强度、入口区位置及次级环流的结构对沙尘传输及影响区域有重要指示意义;沙尘回流主要受大气中低层偏南风输送带的影响,主要传输高度为1 km以下的低层大气,北京与回流上游城市PM10浓度变化的时间滞后性与前期沙尘天气是否得到彻底清除有关。