我国和东亚地区硫化物的大气输送研究——流场分型统计输送模式

提出了一种流场分型欧拉酸沉降输送模式，计算了１９９３年４月东亚地区硫氧化物平均浓度的时空分布以及我国各省区和东亚主要国家的硫沉降量。通过与实测资料对比，模式有较好的可信度，是一个计算硫氧化物长期平均浓度和硫沉降的简便、实用的酸沉降输送模式。

大气输送的环境背景场

根据环境管理和控制观点提出大气环境质量属于资源。欲解决在哪些地方开发环境资源有可能得到最大和最长久的持续发展，在哪些地方是开发利用和环境保护相结合的地区，采用环境背景场研究是比较适宜的途径。为此，提出大气环境背景场的网络矩阵输送模型并利用我国大量历史资料制作出全年各季我国大气输送的环境背景场图。根据这些成果对我国各类输送型输送计算方法及各地区大气输送的环境资源背景场的影响进行了分析。

珠江三角洲区域大气输送和扩散的季节特征

根据1985—2004年NCEP/NCAR再分析资料,采用HYSPLIT扩散模式和虚拟源方法,模拟分析了珠江三角洲大气污染物的空间和时间分布状况,初步讨论了珠江三角洲大气输送和扩散的季节特征,及其长期变化趋势。结果表明:珠江三角洲大气的输送和扩散有明显的季节变化特征,春、夏季大气污染物汇聚区位于珠江三角洲的西北侧,秋、冬季位于偏西侧;春、夏季的汇聚区明显强于秋、冬季。春、夏季大气分别向珠江三角洲西北和偏北方向的山区输送和扩散,而秋、冬季则沿着较为平坦的粤西海岸,向西南偏西方向输送和扩散。秋、冬季大气污染物的滞留时间明显比春、夏季短。1985—2004年大气输送和扩散能力存在年际差异,其中以2004年的输送和扩散能力最弱、1996年最强。

轨迹聚类分析法研究青藏高原上空的大气输送

青藏高原海拔高、地形复杂,生态脆弱且对气候变化等敏感。由于远离工业化地区,大气环境十分清洁,但其恶劣的环境限制了科学研究的深入进行。本文利用HYSPLIT4轨迹模式及NCEP全球同化气象数据计算2001全年青藏高原6个不同地点上空的气团后向轨迹,结合聚类统计技术对轨迹特征进行分析。通过与高原气候特征及其季节变化特点进行比较,考察轨迹聚类分析方法应用于研究青藏高原大气输送的可行性。从总体上说,大气轨迹聚类统计的结果与高原上不同季节天气系统的变化和在空间上的差异是相互印证的。利用以上方法获得了青藏高原上空大气输送途径的季节变化和在空间上的差异。

应用全球大气输送模型进行数值模拟的研究进展(英文)

TOMCAT模型作为多尺度大气输送模型(CTM)的一种,已经在全球范围内得到了广泛应用。大气输送模型是全球温室气体循环研究中一种有效工具,这对于理解全球生态系统的化学循环规律,预测未来气候变化及其对生物多样性的影响具有重要意义。在该模型中,对闪电产生氮氧化物和大气对流过程进行数值模拟是两个重要的因素。为了提高数值模拟的精确性,本文总结了对闪电产生的氮氧化物和大气对流过程进行数值模拟的研究进展,并对将来的研发方向进行了深入探讨。

1993年春季四川的风场特征与大气输送的关系

以1993年4月26日—5月5日四川省7个探空站（成都、重庆、达县、宜宾、西昌、甘孜、红原）的加密探空资料为基础，计算了07时和19时的平均流场，对流层各高度的平均散度、涡度和上升速度。根据计算结果，分析了春季四川省的流场特征和大气输送规律。

广州地区大气污染物输送通道的特征

运用NCEP的GDAS全球气象要素资料与HYSPLIT后向轨迹模式,计算广州地区2010～2012年逐日72h后向轨迹,利用聚类分析方法,分析了广州地区污染物输送通道垂直特征,计算不同输送通道下广州市颗粒物浓度日均值,同时分析污染物在输送过程中跨越边界层的特征.结果表明：广州地区近地面污染物输送通道可以分为局地、东北路、北路、西北路、东路、南路,不同输送路径对应的PM2.5浓度存在显著差异.局地与东北路输送时,PM2.5浓度最大,北路次之,东路较小,南路输送时最小.西北路输送时,PM10中粗粒子比重明显增加.影响广州地区主要为湖南东南部、江西中部及东南沿海,超过1000m高度的轨迹数所占百分比为16.1%,而低于500m高度的轨迹数所占百分比为73.1%,近地面污染物的输送主要发生在边界层内部.

江淮流域夏季典型旱涝年大气中的水汽输送和收支

该文利用NCEP/NCAR再分析资料对中国东部区域1991年和1994年这两个夏季旱涝典型年的降水状况、水汽输送及收支状况等进行了综合定量对比分析,结果表明:江淮流域夏季旱涝形势的形成更多地取决于流经其上的东西向水汽输送的变化。南亚夏季风强弱的变化对江淮流域的旱涝形成可能具有更为重要的影响。中国东部夏季的偏西水汽输送主要来自西南地区西边界,江淮流域夏季干旱年该地区西边界的水汽输入明显比洪涝年减少,因而在未来的中国东部旱涝预测中要特别重视西南地区西边界的水汽输送状况。

我国大气污染物在排污层的输送特征

为了分析我国大气排污层的基本输送特征，用６年时间收集到的大气排污层的气象资料进行多层次的大气污染物输送场的研究，特别是地面到６００ｍ高度大气层的大气排污层。研究结果表明，我国的大气污染物以境内输送或输入为主；在我国范围内普遍存在一个风速极大值区。初步得到大气污染物的输送场时空分布特征，为进一步了解和利用大气排污层规律。

舟山本岛大气污染输送过程的数值模拟分析

利用HYSPLIT-4后向轨迹模式和NCEP(美国国家环境预报中心)的2012年GDAS(全球资料同化系统)气象数据,结合NO2、PM2.5、PM10和SO2等常规大气污染物的质量浓度数据,对舟山本岛2012年4月、7月、10月和12月的大气污染输送过程进行了模拟,并通过聚类分析和潜在源区分析〔包括PSCF(潜在源贡献)和CWT(浓度权重轨迹)计算〕,确定大气污染传输路径及影响源区.结果表明:舟山本岛气流后向轨迹呈明显的季节变化特征,4月主要受来自黄海海面气流轨迹的影响,其占总轨迹数的36.7%,ρ(PM10)为(53.24±24.33)μgm3;7月以途经琉球群岛和东海气流轨迹为主,占总轨迹数的48.4%,对ρ(NO2)、ρ(PM2.5)、ρ(PM10)和ρ(SO2)贡献分别为(24.63±6.33)、(28.60±4.83)、(52.89±18.76)和(8.67±3.11)μgm3;10月气流轨迹主要来自于东海海面,占总轨迹数的49.2%;12月气流则主要来自辽宁南部和黄海,占总轨迹数的66.1%,对ρ(NO2)、ρ(PM2.5)、ρ(PM10)和ρ(SO2)贡献分别为(28.48±15.14)、(58.71±14.10)、(69.83±38.94)和(20.83±13.28)μgm3.舟山本岛PM2.5的潜在源主要为毗邻城市间局地污染,集中于浙江沿海城市及杭州湾、上海等地.

华北夏季大气水汽输送特征及其与夏季旱涝的关系

本文利用ECMWF再分析资料ERA40和中国160站的降水资料,分析了我国华北地区1958年—2002年夏季的大气水汽含量和水汽输送的基本气候特征,研究了华北夏季旱涝年的大气水汽含量和水汽输送异常情况,最后利用线性回归的方法探讨了该地区大气水汽含量和水汽输送的变化趋势。结果表明:华北地区夏季降水的大气水汽来源主要有3支:来自孟加拉湾的水汽、来自我国南海和西太平洋的水汽以及中高纬西风带的水汽输送。华北地区对流层低层以经向水汽输送通量为主,到了中高层则以纬向输送通量为主;与华北地区夏季旱涝密切相关的异常水汽输送主要是南海和西太平洋以及西风带水汽输送异常,华北地区南边界水汽输入异常和东边界水汽输出异常是造成华北夏季旱涝年水汽收支异常的主要原因;近半个世纪以来,伴随着华北干旱化的加剧,华北地区南边界输入的大气水汽呈现显著的减少趋势。

区域海气耦合模式对华北夏季大气水汽输送模拟结果的检验及其与单独气候模式的比较分析

将区域海气耦合模式RegCM3-POM和区域气候模式RegCM3 40年(1963-2002年)的模拟结果与NCEP/NCAR再分析资料进行对比,检验区域海气耦合模式对中国华北地区夏季大气水汽含量和水汽输送特征的模拟能力,比较耦合模式与单独区域气候模式的差异。结果表明,区域海气耦合模式RegCM3-POM的模拟性能相对于单独区域气候模式RegCM3,大气水汽输送特征的模拟能力有了较大的改进。分析显示两种模式都能够较好地再现东亚地区气候平均夏季大气水汽含量和水汽输送的空间分布特征,而耦合模式对大气水汽输送的模拟更为合理,在对流层中低层更接近观测;耦合模式对中国华北地区夏季平均大气水汽输送通量在垂直方向上的分布型及水平4个边界水汽输送收支的模拟,相对于单独大气模式有了一定的改进;耦合模式对伴随华北地区夏季旱涝的大气水汽异常输送也具有较好的模拟能力,其模拟的水汽输送异常的来源与观测基本一致,尤其是在20°N以北地区,耦合模式结果相对于单独区域气候模式有了很大的改进。但同时耦合模式在低纬度海洋上对气候平均夏季大气水汽含量模拟的偏差比区域气候模式显著;与观测相比,耦合模式对来自孟加拉湾地区的大气水汽输送模拟偏弱,而对西太平洋副热带高压西侧水汽输送模拟偏强,与华北夏季旱涝相联系的水汽输送异常的模拟在低纬度海洋上也存在明显偏差。

大气污染物SO_x输送方程的尺度分析

文中用量纲分析方法分析了控制大气污染物输送方程的动力学特性。提出了 6种反映大气污染物输送过程中各种动力、物理和化学过程相对重要性的动力学参数。并以硫氧化物为例进行了各参数量级大小分析 ,尤其对 3种起汇作用 (去除机理 )的机理 (化学转化、干沉降和湿清除 )在不同尺度大气污染过程中的作用进行了详细分析。结果表明 :在一般情况下 ,SO2 的气相化学作用小于干沉降和湿清除的作用 ;干沉降作用很依赖于模式最底层厚度的选取 ;在有降雨时湿清除作用一般较大。文中还对大气污染物SOx 输送方程各项特征量的量级作了分析对比 ,得出了控制不同尺度大气污染物输送过程的零级近似方程和一级近似方程 。

G20峰会期间杭州市大气区域输送特征研究

利用拉格朗日扩散模型评估G20峰会期间杭州市大气区域输送特征,结果表明,G20峰会开幕期间杭州市的气团来源由西南内陆转为杭州湾和东海地区,且传输速度较快,空气污染得到显著清除。保障期间污染情形下,苏北、安徽、江西等地的气团输送更强,浙北和苏南地区输送减弱。在管控情形下,浙北的PM2.5一次排放潜在贡献降低了15%,减排管控措施有效降低了周边地区一次排放对杭州市的空气污染输送。1981—2016年G20峰会历史同期,浙江省对杭州市的气团贡献年际变化幅度为26%~85%,平均贡献为63%。

珠江三角洲区域大气扩散和输送特征诊断分析

为了深入研究珠江三角洲区域大气扩散和输送特征,利用2006年珠江三角洲地区460个地面自动气象站的全年逐时气象数据和探空资料,对自动气象站资料进行质量控制并整理,使用Calmet模式诊断出逐时气象场。利用逐时风场和72小时轨迹,对该地区的扩散类型进行分类(系统大风型、弱背景影响型和局地环流型),并依此对该地区的流动状况进行分析。还根据季节和分类结果对扩散路径进行简单的分类,并依此研究珠江三角洲地区的大气输送路径以及影响范围。分析结果表明:珠江三角洲地区大气输送特征具有明显的季风性以及海陆风特征;该地区春季和冬季的大气输送和扩散能力较好,夏季次之,秋季最差;大气输送轨迹随季节变化明显,并且在不同的扩散类型之间有显著的差异。

全球变暖不同阶段热带辐合带的移动及其与大气能量输送的关系

基于第五次国际间耦合模式比较计划(The phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project,CMIP5)中在4.5 W/m^2的典型浓度路径(Representative Concentration Pathway,RCP4.5)试验结果,本文通过能量框架分析方法研究了全球变暖不同阶段热带辐合带(Intertropical Convergence Zone,ITCZ)的南北移动及其主要机制,发现在温室气体持续增加的海洋快响应和温室气体达到稳定后的海洋慢响应两个阶段,ITCZ的移动都和跨赤道的大气能量输送(Atmosphere Heat Transport,AHT)变化显著相关,但两者变化的原因在两个阶段中是不同的。在快响应阶段,ITCZ位置的移动以及跨赤道AHT受大气层顶(Top of the Atmosphere,TOA)的能量变化驱动,主要与南大洋云短波辐射响应、北半球中高纬度云和地表的短波辐射响应有关,气溶胶减少引起的辐射响应变化使得ITCZ在大多数模式中表现出向北移动的特征。在慢响应下辐射强迫保持稳定,ITCZ在大多数模式中表现出向南移动的特征。这一时期ITCZ的移动由大气表面能量通量变化驱动,主要与潜热通量变化的南北半球差异有关。全球变暖不同阶段ITCZ移动与大气能量输送变化的关系差异反映了海洋对于气候变化的重要调控作用。

气流输送对北京大气污染物体积分数的影响

利用HYSPLIT后向轨迹模式和2004年8月—2007年12月NCEP再分析气象资料,计算每天15:00抵达北京地区10、100和500m高度上的后向气流轨迹.对整个研究时段、采暖季和非采暖季期间的后向气流轨迹分别进行聚类分析,得到这3个时段到达北京地区的主要后向气流轨迹聚类.其中整个研究时段的后向气流轨迹分成3个聚类,采暖季和非采暖季的后向气流轨迹都分成5个聚类.结合各段时间中国科学院大气物理研究所观测的大气污染物体积分数资料,分析不同时段气流输送作用对北京主要大气污染物体积分数的影响.发现采暖季和非采暖季北京气体污染物体积分数高值主要集中在来自风速较小的西北方气流聚类.采暖季污染物体积分数低值主要出现在偏北方向风速较大的后向气流轨迹聚类.非采暖季污染物体积分数低值主要出现在偏北低速气流聚类和西北向高速气流轨迹聚类中.从各时段污染物最值分布情况可以看出:在风速较大的后向气流轨迹聚类影响下,北京的污染物体积分数较低;途经了较严重工业排放地带的后向气流轨迹聚类会使北京气体污染物体积分数显著增高.此外,虽然非采暖季的大气污染物分布与气流输送的影响基本符合,但各聚类污染物分布结果与气流输送作用的影响存在偏差.

江淮流域典型旱涝年夏季大气中的水汽输送和收支特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料对1994、1998年这2个典型旱涝年江淮流域水汽输送及收支状况等进行了诊断分析。结果表明,干旱年该地区主要为南北向水汽输送所控制,而洪涝年江淮流域上空有较强的东西向输送。干旱年5～8月由西、南边界的水汽输入明显比洪涝年少,是造成该地区旱涝的重要原因,因而在未来的江淮流域旱涝预测中要特别重视西、南边界的水汽输送。

TAGE:一种新的大气污染物来源及输送情况的网格化分析方法

提出了一种新的大气污染物来源及输送情况的网格化分析方法.首先,不依赖于排放源清单,而是以预设的网格化排放源来运行空气质量模型,得到排放源的污染影响因子.然后,结合污染物监测数据,构建排放源总合排放强度求解方程组,并利用遗传算法进行求解.最后,基于排放源的污染影响因子和总合排放强度,计算出排放源的污染贡献占比,从而完成对大气污染物来源及输送情况的网格化分析.这一方法的提出,为缺少准确排放源清单情况下大气污染状况的分析与治理,提供了新的思路.利用此方法,对北京市、石家庄市、保定市2017年10～12月期间PM_(2.5)的来源及输送情况进行了验证性实验.

我国硫输送和沉降量规律的研究

介绍了我国排放的硫污染物在大气中的输送规律，给出我国各省（区）１９９２，１９９３和１９９５年高架源和低架源平均硫沉降量、总沉降量及其来源省的贡献率。研究结果证明，由于我国疆域辽阔，排放的大气酸性污染物有９０％以上沉降在本国大陆地区和领海海域内。在日本和周边国家的沉降量不超过其本国沉降量的１０％。