锦州市大气颗粒物数与气象条件的关系

采用2020—2021年环境气象数据(PM_(2.5)、PM_(10))及气象条件数据(大气压强、海平面气压、空气温度、露点温度、相对湿度、平均风速)日值分别分析了锦州市各污染物月变化和日变化情况,应用罗氏法计算该地区大气混合层厚度并分析其与PM_(2.5)、PM_(10)浓度的关系、大气污染物扩散的主要气象因子影响程度方程。结果表明:大气环境是连续且错综复杂的,需同时考虑多种气象条件,降维方程F1值为19.3、15.3左右时,温度、露点温度及相对湿度对PM_(2.5)、PM_(10)的影响程度达到最大,风速对污染物浓度的影响较为复杂,随着风速增加,PM_(2.5)、PM_(10)浓度逐渐下降,当风速在2.5 m/s左右时,风速增加也会增加空气中污染物浓度,当风速过大(4 m/s左右时)风速的增加会使PM_(2.5)聚集成更大颗粒物,此时PM_(2.5)浓度有所下降,PM_(10)浓度随即快速增加,风速达5.3 m/s左右时,PM_(2.5)浓度几乎为0。

北京近年地表风速和大气混合层厚度变化特征研究

文章利用北京地区2009-2014年20个气象站观测资料,计算和分析了地表风速和大气混合层厚度的时空变化,结果表明:北京地区近年地表风速呈下降趋势,城区和郊区平原下降幅度大于郊区山地,区域气候背景变化和人为观测环境改变导致的风速下降比例分别占7%和5%~6%。地表风速在春季和冬季明显大于夏季和秋季,一天中风速最大时段出现在午后至傍晚,凌晨02-06时风速最小,在空间上呈北部山区和东部平原高、中心城区和西南地区低的分布特征。大气混合层厚度平均为524 m,近年明显下降,对污染扩散较为不利,其中城区和郊区平原下降幅度约9%~10%,郊区山地下降幅度约6%。在季节变化方面,春季和夏季混合层厚度最大,午后12-14時是混合层厚度最大时段,平均可达1 200 m,而凌晨02-05时的混合层厚度则最低。混合层厚度空间分布有明显的日夜差异,总体上"城区<郊区平原<郊区山地",存在以密云为中心的东北部山区和以通州为中心的东南部平原区2个高值区,而包括中心城西部在内的西南地区则为低值区。

极端干旱区大气边界层厚度时间演变及其与地表能量平衡的关系

主要采用ECMWF的地表和大气产品分析了中国西北极端干旱区大气边界层厚度与地表能量通量的时间变化特征,同时,结合探空加强观测分析了大气边界层演变的可能因素。得出:西北极端干旱区大气边界层厚度呈现出季节性的年际和年代际变化,夏季大气边界层厚度呈下降趋势,春、秋季节呈现出先增加后降低的趋势,冬季以阶段性降低趋势为主,20世纪80年代是大气边界层厚度的转折时期;感热通量是极端干旱区大气边界层发展的主要热力因素;由于夏季净辐射量、地气温差、粗糙度以及风速等因子随时间演变而呈降低趋势,潜热通量呈增加趋势,导致了边界层高度形成的热力作用减弱,边界层厚度降低;同时,粗糙度和风速也是大气边界层发展的主要动力因素,由于边界层粗糙度和风速降低,促使垂直风切变减小,湍流动力作用减弱,也会导致边界层厚度降低。

大气光谱光学厚度测量方法研究

为满足辐射校正场同步观测的需要，寻求一种能以简便的操作、较高的精度测量大气光谱光学厚度的观测方法是必要的。在合肥用地物光谱辐射计ＶＦ９２１－２５６和太阳辐射计ＤＴＦ－１进行了为期几天的同步测量，经分析比较，发现ＶＦ９２１－２５６与ＤＴＦ－１的测量结果之间存在１％～４％的相对偏差。这一偏差不但取决于光谱辐射计的测量误差，而且与太阳辐射计的标定误差也有一定关系。从ＶＦ９２１－２５６数据的ＬａｎｇｌｅｙＰｌｏｔ拟合结果来看，其标准偏差小于０．０３。因此，应用光谱辐射计测量大气光谱光学厚度的辐照度基法，可以用于辐射校正中对大气光谱光学厚度的同步测量。此外，我们利用光学厚度信息反演了气溶胶谱分布、臭氧和水汽的柱总量。

用光谱辐射计测量大气光学厚度的研究

本文给出了用光谱辐射计VF921-256测量大气光学厚度的实验结果，并对其与太阳辐射计DTF-1的同步测量结果进行了比对。实验结果表明：在比较好的大气条件以及对VF921-256测量中所应用的参考板的非朗伯特性进行校正后，两种方法的测量结果符合得较好。因此，在一定的误差范围内，VF921-256可以用于辐射校正中对大气光学厚度的同步测量。最后，本文对上面两种方法各自的测量误差也进行了进一步的分析讨论。

使用6S模型由GMS5卫星资料反演陆地大气气溶胶光学厚度

采用每日08、11、14、17时(北京时)地面气象观测资料、卫星资料,应用6S辐射传输模型(second simulation of satellite signal in the solar spectrum)建立一幅晴空条件下4个时次的大气辐射参数背景底图。利用辐射传输理论,在辐射参数(背景底图上)与大气气溶胶光学厚度(aerosol op-tical depth,AOD;任意一天与背景底图同时次)之间建立了闭合一元非线性方程,求解方程得到晴空条件下陆地大气气溶胶光学厚度。选用一月内的GMS5-VISSR可见光通道资料,按上述方法得到选定时间段内的每日08、11、14和17时北京气象观测站位置处的550 nm晴空大气气溶胶光学厚度。反演得到的晴空AOD值可以反映1个月内气溶胶光学厚度的日变化规律。另外,在中国大陆范围内划定反演试验区域,选择试验区域内的气象站所在位置为反演点,制作底图,并求算2002年5月1—17日、7月13日—8月14日站点位置的AOD。由站点值插值到整个反演试验区域内,所得结果反映出任意时次反演试验区内的气溶胶空间分布情况。

重庆市多年大气混合层厚度变化特征及其对空气质量的影响分析

根据2000—2005年逐日4个时次的常规气象资料,采用国家标准GB/T 3840—91中规定的方法计算并分析了重庆主城区大气混合层厚度的频率分布、时间变化等基本特征;在此基础上,进一步以2005年为例分析了混合层厚度与空气污染指数的相关关系。结果表明:重庆市大气混合层厚度以0—800 m范围出现频率最高,多年平均值为428 m;混合层厚度的季节变化和日变化特征明显。与1980—1990年相比,2000—2005年期间年平均混合层厚度总体上有所增加。混合层厚度与空气污染指数的相关性分析显示,月平均混合层厚度和月平均API呈显著负相关(r=-0.72);分析表明,大气混合层厚度是影响城市空气质量的重要因素。

大气混合层厚度的计算方法及影响因子

本文讲述了大气混合层厚度的定义及它在大气环境保护中的作用。论述了大气混合层厚度的多种计算方法如国标法、干绝热法、罗氏法等,并分析了大气混合层厚度的各种影响因子。其中大气稳定度是决定混合层厚度的最主要因子。

乌鲁木齐大气混合层厚度和稳定度与大气污染的关系

利用乌鲁木齐市4座10层100 m梯度气象塔2013年6月~2014年4月气象观测资料和7个环境监测站AQI资料,计算并分析了大气混合层厚度和稳定度特征,探讨了大气混合层厚度和稳定度与污染的关系。结果表明:乌鲁木齐市混合层厚度夏季郊区高、城区低,冬季从南郊-城区-北郊随地势降低依次降低;夏季和冬季分别在1 559~1 772 m和526~1 156 m之间。地面至2 km以上每500 m高度间隔统计混合层厚度,500~1 000 m出现频率最多;月变化为6~9月基本在500 m以上,且每个高度区间其概率均超过10%,10月~次年2月1 500 m以上区间概率明显减小;日变化为中午13:00~16:00达到最高值,下午和傍晚迅速下降。白天较大的感热输送提供充足的热力条件,这也体现出白天以不稳定层结为主,夜间则以稳定层结为主。大气稳定度分类结果,夏季郊区和城区不稳定(A^C类)所占比例差不多,冬季北郊稳定(E、F类)所占比较最大、城区最弱。AQI指数冬季最大,从南郊-城区-北郊依次增大,这与采暖期污染物多、南郊比北郊地势高有利于扩散输送有关。总体来看,乌鲁木齐大气混合层厚度空间分布与气象要素、大气稳定度、地形等密切相关,对AQI指数分布有重要影响,这对近地层大气污染状况预报有着重要的指导意义。

关于大气层的厚度问题

看到《小学自然教学》1996年第2期第27页,“释疑解惑”一栏中有一句话是这么说的:“信中提到大气厚度,只有几十公里厚,没有几千公里,特此更正。”我查找了小学自然教材第三册15课里讲到大气层厚度大约二、三千公里厚,这里是不是有点矛盾!望能解答。

松江区大气气溶胶光学厚度对PM_(2.5)浓度的影响

探讨了大气气溶胶光学厚度在大气污染研究中的实用性,通过获取美国国家航空航天局和上海市松江区环境保护局的相关数据,针对松江区大气气溶胶光学厚度对细颗粒物(粒径≤2.5μm的颗粒物,PM2.5)浓度(质量浓度,全文同)的影响进行相关性分析,建立了最优回归模型,并进行了精度检验,同时对未来PM2.5浓度进行了预测.

大气气溶胶光学厚度反演软件系统设计和实现

为了实现大气气溶胶光学厚度反演的要求,提出一种基于传统暗像元算法为基础的一体化软件系统设计方案,并完成系统的设计和气溶胶光学厚度反演实验。该系统的软件设计主要利用开源GDAL库对MODIS遥感数据进行提取和处理,并通过6S模型建立得出数据查算表。经过应用表明通过该软件系统使反演过程简单化、可视化,同时实现了气溶胶光学厚度反演的一体化的处理。

宁波市大气混合层厚度变化特征及其与空气污染的关系

基于2001—2014年宁波市每日4个时次(02时、08时、14时、20时)的常规气象观测资料和同期宁波市环保局空气污染物(SO_2、NO_2、PM_(10))浓度的日监测数据,采用最小二乘曲线拟合法计算了2001—2014年宁波市大气混合层厚度,并分析了大气混合层厚度的时间变化特征及其与空气污染的关系。结果表明:2001—2014年宁波市年平均大气混合层厚度波动变化明显,大气混合层厚度极大值和极小值分别出现在2004年、2007年,分别为866.1 m和746.1 m。水平风速对宁波市大气混合层厚度的影响较大。春季和7月、8月宁波市大气混合层厚度较大,秋季和冬季大气混合层厚度较小,而6月大气混合层厚度最小。大气混合层厚度在中午达最大值,夜间达最小值,大气混合层位于500.0—1200.0 m高度的出现频率最高。随着大气混合层厚度增大,污染物浓度被稀释。夏季,大气混合层厚度对PM_(10)、SO_2和NO_2浓度的调节能力较强。由于输入性污染的影响,冬季PM_(10)与SO_2浓度的极大值明显高于夏季,同时大气混合层厚度的变化对PM_(10)和SO_2浓度的增减效应比夏季明显削弱,但对NO_2浓度的影响较小。另外,当大气混合层厚度位于500.0—1200.0 m高度时,在同一大气混合层厚度下,同一污染物浓度的变化范围较大。

大气混合层厚度变化对空气质量的影响建模研究

针对传统模型在分析大气混合层厚度变化对空气质量的影响时,成本较高、抗干扰能力较差的问题,建立了一种新的影响分析模型。利用干绝热法分析大气混合层厚度的变化情况,通过影响大气混合层厚度影响因子对其日变化情况进行探讨,根据探讨结果建立了影响模型,通过特征提取、数据处理、可视化模型建立完成建模过程。为检测给出的模型效果,与传统模型进行实验,结果表明,给出的模型消耗成本低,抗干扰能力强,对于环境保护有很好的促进作用。

非洲地区大气气溶胶光学厚度时空变化及亚速尔高压对沙尘越大西洋传输的影响

研究了非洲地区大气气溶胶光学厚度(AOD)的时空变化及沙尘气溶胶越大西洋海区的传输。结果表明:1)源于撒哈拉沙漠的沙尘及其随赤道东风向西输送使得沙尘气溶胶成为非洲沙漠地区和紧邻的大西洋海区的主要气溶胶组分; AOD高值区和沙尘气溶胶光学厚度高值区在1—7月随赤道辐合带北移同步向北移动,而在8—12月则向南回撤。2)刚果盆地大气气溶胶主要为热带雨林和稀树草原排放的有机碳(OC)和黑碳(BC)气溶胶;其中与生物质燃烧源排放有关的OC、BC高值主要集中在干季(6—9月)的后半段(8—9月);而生物源OC排放全年连续,其排放峰值出现于雨季开始时;生物质燃烧排放高值期与生物源排放高值期前后相继,形成干季(尤其是后半段)时期的OC、BC光学厚度高值。3)亚马逊河入海口地区主要气溶胶组分为海盐气溶胶,9—11月该区风力输送增强,风向由东南风转变为东风,海盐进入亚马逊河入海口处,形成AOD和海盐气溶胶光学厚度高值区。4)撒哈拉沙漠沙尘气溶胶向大西洋传输的偏北月份为7—9月、偏南月份为1—3月; 2000—2016年海区沙尘气溶胶的传输路径存在向南移动的变化趋势,与同期亚速尔高压的增强和沙尘传输路径以北北风分量的增强以及赤道辐合带的移动一致。上述研究结果揭示了利用大气气溶胶时空变化特征反映区域大气环流和气候变化的可能性。

鄂南地区大气气溶胶光学厚度季节变化研究

随着社会工业化的大力发展以及自然环境逐渐恶化,大气气溶胶与气候相互关系研究已然成为当前大气科学及相关领域的热点问题。该文基于2014—2015年MODIS气溶胶反演产品,统计分析了鄂南地区气溶胶光学厚度AOD季节变化特点,有助于研究该地区的污染程度。结果表明,鄂南地区AOD高值区主要出现在荆州、武汉江夏、咸宁北部和黄石东部等地区,低值区主要为荆州西部和咸宁南部的山区。鄂南地区AOD具有鲜明的季节变化,四季平均AOD除春季很高之外其他季节都呈平稳趋势,春季是AOD值最大的一个季节,夏季次之,进入秋季显著降低,冬季更低,冬季到来年春季跳跃性增高。

西北干旱区夏季大气边界层结构及其陆面过程特征

在中国西北干旱区影响大气边界层形成和发展的气候环境和大气环流背景都具有一定特殊性。文中用外场观测试验资料,分析了位于西北干旱区的敦煌荒漠夏季大气边界层气象要素结构特征,发现该地区无论白天的对流边界层还是夜间的稳定边界层均比一般地区更深厚。在夏季晴天,夜间稳定边界层厚度超过900m,最厚可以达到1750m,其上的残余层一般能达到4000m左右的高度;白天混合层最高达3700m,混合层顶的逆温层顶盖的厚度大约450m,甚至更厚,对流边界层厚度能够超过4000m,对流边界层进入残余层后发展十分迅速。研究表明,白天深厚的对流边界层是夜间保持清晰而深厚的残余混合层的先决条件,夜间深厚的残余混合层又为白天对流边界层的发展提供了一个非常有利的热力环境条件。该地区经常性出现连续性晴天使得大气残余层的累积效应得以较长时间持续发展,创造了比较有利于大气对流边界层发展的大气热力环境条件。同时,该地区陆面过程和近地层大气运动特征也为这种独特的大气热力边界层结构提供了较好的支持。就该地区发展超厚大气对流边界层的物理机理而言,地表显著增温是强有力的外部热力强迫条件,近地层强感热通量提供了较充足的能量条件,较大的对流运动和湍流运动的速度是必要的运动学条件,大气残余层的累积效应提供了有利的热力环境条件。

用CE-318太阳光度计资料研究银川地区气溶胶光学厚度特性

根据CE-318数据,利用Bouguer定律计算了银川地区的大气气溶胶光学厚度,并分析其变化特征。结果表明,该地区大气气溶胶光学厚度具有明显的日变化和季节变化。日变化有4种类型:1)变化相对稳定;2)整体上呈上升的趋势;3)早晚小,中午大;4)早晨09—11时出现峰值,其他时间变化较小。季节变化则是冬、春季节大,秋季次之,夏季最小;春季大气中的主要成分是沙尘,冬季大气的主要成分是人类活动排放的颗粒物,夏季由于降水多,气溶胶数浓度较低,气溶胶光学厚度较小。

基于主动差分吸收光谱系统获取大气颗粒物光学特性研究

以主动差分吸收光谱遥感技术为基础,在干净大气环境条件下,结合参考光路设计技术,开展了获取近地面气溶胶颗粒物的光谱新方法研究.针对以宽带氙弧灯为光源的主动差分吸收光谱系统固有宽波段特性,建立了解析颗粒物光学厚度模型,获取了大气颗粒物光学特性.最后通过外场实验,获得测量期间气溶胶颗粒物光学厚度,然后采用对数线性回归获取Angstrom波长指数和混浊系数,以及大气能见度数据.主动差分吸收光谱系统用测量光程范围内的大气总的吸收特性,获得监测区域的颗粒物平均水平,更具有代表性和进一步应用价值.

2009—2011年北京地区大气气溶胶光学特性季节变化规律研究

利用AERONET北京站2009—2011年气溶胶地基反演资料,分析了该地区气溶胶光学特性的季节变化特征.结果表明,不同季节大气气溶胶光学厚度(AOT)、Angstrom波长指数(α)具有不同的日变化规律,AOT的变化受当地气溶胶人为排放、大气稳定度条件、大气辐射等因素的影响较大,因太阳辐射的影响,α在午后存在高值或有略微增加的趋势.AOT具有明显的季节变化特征,主要表现为春、夏季大,秋、冬季小,与北京地区温带季风气候特点有关.AOT年均值为0.63.α在四季中均表现为单峰型结构,春季受沙尘粒子不连续性导入的影响,α概率分布最宽,值最小,标准差最大,α<0.5的概率超过10%,粗粒子在四季中占比最多.夏、秋两个季节α均值>1.1,属于典型的城市-工业气溶胶粒子.4个季节α值均大于0.9,年均值为1.07,表明北京地区以气溶胶细粒子为主.水汽柱含量具有明显的季节变化,与降水量具有相同的变化规律,夏季最多达2.33 cm,冬季最少仅有0.3 cm,春、秋季次之.