持续性大雾天气成因及大气污染程度变化研究

为了更好的治理大气污染,防止持续性大雾天气对生态系统的光合作用、植物呼吸、植物病害、生物多样性和飞行动物等方面产生负面的影响。提出持续性大雾天气成因以及大雾污染程度变化研究。选取江苏省作为研究区域,将江苏省2020年1月12日-15日出现的持续性大雾天气作为研究背景,分析了江苏省各市能见度变化情况,以及空气质量指数、PM2.5和PM10的变化情况。研究了气象因素(温度、湿度和风速)对持续性大雾天气形成产生的影响,同时分析了不同站点处空气污染物的浓度变化情况,结合相关性分析获取上述污染物与气象因素与雾时数和霾时数的相关性。

昌都市持续性阴雨天气过程的预报服务分析

继2020年5月20—23日孟加拉湾气旋风暴“安攀”外围云系影响之后,5月23—27日又受高原低涡切变线影响,昌都大范围出现持续强降雨天气,累计降水量在30~90mm之间,局地达100mm以上。此次过程具有影响范围广、持续时间长、过程雨量大等特点。此次降水过程正值进入汛期,昌都市境内多出现道路塌方导致交通受阻、泥石流引起农田淹没、连续降水导致航班停运等不同程度的灾害。文章通过总结本次降水过程的成因及服务工作,为提高昌都市气象气象台的决策服务能力提供参考和实践经验。

基于集合预报的四类持续性灾害性天气中期概率预报应用技术分析

针对4类持续性、灾害性天气,利用集合平均、离散度、概率以及盒须图等方法对T213集合预报的数据进行再加工,得到其中期概率预报,包括全国范围的持续性降水、南方春季持续低温(重度低温)、南方春季低温(重度低温)连阴雨、江淮梅雨。其结果表明:(1)对于全国范围内的持续性降水过程,各类图都能很好的反映集合预报中不同量级的降水预报在10天之内的落区变化以及持续情况,并与实况对应较好。(2)对于南方低温和低温连阴雨,集合平均、离散度和概率图都能明显的反映出实际天气过程和范围的变化。(3)对于江淮梅雨这5个指标站的盒须图,能明显看出各集合成员在15个集合成员中的相对位置,以及数据的分布情况。同时还能看出集合成员与集合平均数之间的关系。梅雨日概率图则能直观的反映出10天之内每天达到梅雨日标准的概率,更有利于判断梅雨天气。

四川盆地一次持续性雾霾天气过程分析

利用空气质量监测资料、NCEP分析场资料、常规气象观测资料,对2014年1月22日-2月4日四川盆地一次持续性雾霾天气过程的特点及环流背景进行了分析。结果表明：此次持续14天的雾霾天气过程发生在中高纬纬向型环流背景下,青藏高原到四川盆地的西风气流不利于冷空气南下以及降水的产生,同时我国大部分地方处于地面高压内的均压场中,气压梯度力小,近地面风速小,有利于雾霾的形成和维持。大气混合层高度的变化对雾霾之间的转换有很好的指示作用,霾的混合层高度比大雾和轻雾的高,且霾的相对湿度比低,温度露点差比雾大,逆温强度比雾弱,这些都为雾霾之间的转换预报提供了很好的参考依据。

一次持续性高温天气决策气象服务策略

2016年7—8月,陕西省安康市受副热带高压控制,出现了较长时间高温天气。利用安康市9县1区国家级自动气象观测站日观测资料,对日最高气温、日降水量数据序列进行统计分析,并对2016年7—8月高温天气的决策气象服务进行总结。结果表明:安康市7—8月出现的高温天气呈现强度大、范围广、持续时间长、影响大的特点,期间出现4个区域性高温时段,其中8月12—25日的高温天气强度最大、区域最广、持续时间最长,为持续性高温天气的主要时段。高温灾害初期决策气象服务的关注点易受惯性思维影响,支撑高温灾害决策气象服务的中期及延伸期预报技术有待完善,决策气象服务的科普宣传应进一步加强。

成都一次持续性污染天气过程的气象条件分析

本文利用气象台站资料和NCEP再分析资料对2017年12月18日~2018年1月2日成都出现的一次持续性污染天气过程的气象条件进行了分析。结果表明,此次污染过程是一次中到重度污染,局部时段出现了严重污染。500hPa环流形势及其调整与此次污染状况的发展有着密切的联系,其中500hPa高压脊前西北气流下沉区所产生的下沉逆温层和等温层是导致此次污染过程的主要因素。随着环流调整,低槽东移,受槽前西南气流影响,污染状况得到了改善,并最终结束了此次污染过程。此次污染天气过程中,贴地逆温及静风的稳定大气抑制了污染物的扩散,但对污染天气的生成及演变并未起主导作用。此外,有四次冷空气进入盆地的过程出现。冷空气主要来自四川盆地北部和东部,使污染状况得到缓解,但并未对污染过程的结束起到决定性的作用。

南京市一次持续性霾天气的多元分析

利用环保部的常规观测资料、WunderGround的地面观测资料和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的NCEP/NCAR的再分析资料,从PM2.5、环流形势、水汽条件、热力层结、垂直运动和温度平流等几个方面对2013年12月3-9日南京市的一次大范围持续性霾过程进行了分析。结果表明:稳定的环流形势,较低的风速是维持霾天气的重要因素;相对湿度的近地层直减率越高,近地层空气越潮湿越容易导致霾的发生;垂直上升运动减弱会抑制颗粒物向上扩散;温度平流较小、逆温层和均温层均利于近地面污染物的积累。后向轨迹模拟显示,此次霾过程,除了南京本地的污染源导致的污染物浓度上升外,北方冬季供暖产生的污染物的长距离输送也是本次南京市的霾天气形成的原因之一。

2014年初许昌市两次持续性大雾天气过程分析

利用常规气象资料和NECP1°×1°再分析资料对2014年1月14-18日和1月30日-2月2日两次持续性大雾天气过程进行了诊断分析。结果表明：两次过程均存在平流雾、辐射雾以及平流一辐射雾，高空冷空气入侵南下是两次大雾天气结束的原因；大雾期间，高空环流形势较为稳定，地面气压梯度较小，大气层结存在不同程度的逆温，有上干下湿的特征；当有辐射雾出现时，地面受均压场控制，风速为1～3m／s，整层均为西北气流；有乎流雾时，地面受单一气压场控制，风速为4～6m／s，特别是低层存在暖湿气流的输送，近地面存在弱辐合上升，对流层中层存在弱辐散下沉；能见度与温度露点差基本存在同位相变化，与相对湿度存在显著的反位相变化。

2021年红河州一次低涡切变引发的持续性暴雨天气过程分析

利用地面常规观测资料、红河州蒙自站(56985)探空资料、红河州雷达站(Z9873)资料、NECP 2.5°×2.5°再分析资料、EC 0.75°×0.75°再分析资料、各层高空实况资料,对2021年红河州一次低涡切变引发的持续性暴雨天气过程进行分析。结果表明:本次持续性暴雨过程主要是由冷空气大举南下、500hpa高空低槽东移南下、700hpa及850hpa低层低涡切变线南下、中低层西南气流输送和地面辐合线配合的有利环流背景下,低涡切变线西南移的过程中,地面辐合线随之逐渐加强,中尺度对流系统在地面辐合线附近发生发展。冷空气与西南暖湿气流配合建立不稳定层结,较为有利的能量、水汽、动力条件导致此次红河州大范围、持续性强降水过程,强降水主要发生在高空槽前、切变线、低涡附近及前缘的以西以南地区。暴雨发生前及发生时,红河州低层为强烈的辐合上升运动,中高层为下沉运动,低层辐合上升运动使低层能量和水汽的向上输送加强。雷达回波资料显示此次过程是由多个对流单体发生、发展、合并、维持,速度辐合区与强降雨区相对应,可明确指示暴雨落区。

咸阳机场一次持续性大雾天气分析

本文对咸阳机场一次持续性大雾天气的大气环流形势及相关气象要素进行了综合分析。研究表明,大雾过程期间,机场上空以纬向环流为主,没有明显冷空气活动,低层存在暖平流,地面处于弱气压场,风速小、相对湿度大,大气层结构稳定,逆温层稳定,上述形势既不利于空气污染物的扩散或垂直运动,造成严重的低能见度天气。

江苏省持续性空气污染时空特征及一次典型事件环流形势分析

分析了2013年12月2日-2018年12月31日江苏省持续性大气污染事件的总天数和主要污染物平均质量浓度的逐月和年际变化特征及空气质量指数的时空分布特征,分析了2018年1月17-20日发生的一次典型持续性污染事件期间的大气环流特征.结果表明,江苏省冬季大气污染最严重, PM_(2.5)为主要污染物;夏季污染程度较低, O_(3)为主要污染物;夏末秋初空气质量最好.年均ρ(PM_(2.5))、ρ(PM_(10))、ρ(SO_(2))、ρ(CO)逐年减小,ρ(O_(3))最大8 h逐年增加,ρ(NO_(2))年变化不明显.江苏省各季节污染程度均表现为北部工业城市>南部人口密集城市>西北部沿海城市;中度及以上持续性污染事件均发生于冬季,伴随着冷空气在北方堆积. 2018年1月17-23日典型大气污染事件发生期间, 500 hPa里海阻塞高压和副热带高压对峙,配合850 hPa暖脊和地面均压场,为江苏省创造了静稳天气形势,使污染物得以堆积.

1999年北京持续高温天气过程的诊断分析

利用北京观象台观测资料和NCEP/NCAR再分析数据,对1999年6月24日至7月2日北京一次持续性高温天气的演变和发展过程及非绝热加热作用对系统的影响进行诊断分析,结果表明:在此次高温天气发生前,欧亚大陆中高纬度环流经向度很大,欧洲北部和贝加尔湖以南为高压脊控制,中亚和我国东北地区则处于低压槽内。贝加尔湖南部的高压脊纬向延伸范围较广,在东移过程中长时间影响北京。随着贝加尔湖以南的高压脊逐渐东移,北京上空下沉增温与非绝热加热作用有所增强,北京逐渐受到高温天气影响。在高温天气发生的后半阶段,我国东北的低压槽入海后在120-130°E附近维持并发展,槽前非绝热加热率很大。从垂直方向来看,加热率在500h Pa以下随高度迅速增加,根据全型涡度方程,强烈的非绝热加热率垂直分布不均作为一个明显的涡度源区,对入海低压槽的稳定维持有显著的作用。而入海低压槽的稳定维持,又阻碍了华北高压脊的东移,使其在北京地区长时间稳定少动,为北京带来多日的持续性高温天气。

鄂尔多斯高原地区持续阴雨天气浅析

根据欧亚地区大尺度环流调整,应用天气学原理对鄂尔多斯地区2007年9月26日—10月13日持续性阴雨天气进行分析,归纳总结出持续性阴雨天气与历史同期相比特点、距平百分率、几个主要大尺度天气系统的演变及中低纬度天气系统的相互作用所产生的影响,对今后中秋季节持续性降水天气的预报提供参考依据。

兰州市一次持续重污染过程的气象条件分析

利用常规气象观测资料、PM10浓度资料及ERA-5再分析资料,对2021年3月14~21日兰州地区一次持续性重污染过程进行分析,结果表明:此次兰州重污染过程主要污染物为PM10,主要来源是输入性沙尘,上游甘肃河西西部、内蒙古西部及蒙古中部在13日傍晚到夜间、14~15日及19日清晨有3个起沙过程;连续3次沙尘输入以及本地沉降缓慢是重污染过程持续时间长的主要原因.沙尘的输送路径主要是河套-宁夏-兰州及阿拉善-宁夏南部-兰州;输送高度主要在1.5~3km.上游白银、中卫的地面风速增大可以预报兰州市沙尘天气的减弱,下沉对流能的突变可以预报兰州市PM10浓度的增加,混合层厚度大值中心的位置和移动方向可以指示沙尘输送的方向.

2008年1月中国南部低温雨雪冰冻天气特征及其与东亚大气环流异常探讨

根据NCEP/NCAR提供的1968—1996年全球逐月、2008年1月全球逐日再分析资料以及中国气象局提供的降水资料,分析了2008年1月中国南部持续低温雨雪冰冻天气期间东亚地区中低空大气环流异常特征。结果表明,乌拉尔山阻塞高压和地面蒙古冷高压是这次灾害性天气重要的冷空气源地;700 hPa异常偏强的低空西南风急流以及低空急流大风速中心随时间沿急流轴的传播为此次低温雨雪冰冻天气提供了充足的动量、热量和水汽;850 hPa流场西太平洋上空异常东南风、印度洋上空异常西南风以及850 hPa垂直速度场中国南部大陆异常上升气流,在很大程度上影响着2008年1月中国南部的天气;赤道辐合带、西太平洋副热带高压以及南支槽的异常,致使东亚上空不仅存在异常的南支槽前西风带水汽输送和西太平洋副热带高压西南侧东风带水汽输送,还存在异常的由印度洋经孟加拉湾向中国南方大陆的水汽输送。

热源异常对2008年初中国南方低温雨雪天气的影响

利用资料诊断和全球大气原始方程模式(Intermediate General Circulation Model,IGCM),研究了2008年1月中国南方地区出现罕见的持续性雨雪事件的成因。结果表明,2008年1月大气非绝热加热场的主要异常出现在热带海洋、青藏高原及中亚地区以及北大西洋。用全球异常热源强迫IGCM得到的对流层中低层环流场异常和再分析资料结果十分接近,说明非绝热加热异常和该事件密切相关。分区试验的结果显示青藏高原以及中亚地区的加热异常是导致此次事件的主要原因,中高纬度北大西洋上的海温异常也有一定贡献。前者在中国南方产生了中低层的异常南风气流和贡献率约为95%的异常垂直上升运动,加强了向中国南方的水汽输送;后者加强了北大西洋涛动正位相,能导致12%的垂直运动异常和相对于观测偏弱的环流异常。另一方面,虽然赤道中部太平洋La Ni a事件对应的热汇有利于此次事件的发生,但是热带太平洋La Ni a型海温分布的综合效应对此次事件的贡献为负,贡献率约为-27%。

5月24—26日强天气过程分析

利用常规气象观测资料和卫星云图，结合梧州多普勒天气雷达回波等资料，对2013年5月24—26日梧州市持续性强天气过程分析．找出强天气过程发生发展的原因。

华北一次持续性重度雾霾天气的产生、演变与转化特征观测分析

2011年12月1-7日在华北地区发生了一次比较罕见、持续一周左右的低能见度重度雾霾天气,本文利用气象行业专项＂京津地区低能见度雾霾天气监测与预报研究＂观测试验资料,研究分析了此次持续性重度雾霾天气的气溶胶、云凝结核（CCN）、雾滴谱和含水量等微物理特征及大气能见度、边界层垂直结构特征,探讨了雾霾天气的产生、演变与转化特征及机理.结果表明,此次持续一周的雾霾天气过程发生在高压天气系统和静风条件下,暖平流和辐射降温形成的稳定逆温边界层结构有利于污染气溶胶的积累和雾霾的形成和发展,尤其是来自南方持续不断的湿平流使雾霾天气得以长时间持续和发展.整个雾霾天气期间能见度均小于2 km,最低能见度达到56 m,液态水含量在10-3 gm^-3量级,最大达到0.16 gm^-3,气溶胶数浓度均在10000cm^-3以上,质量浓度范围为50-160μgm^-3.进一步的研究表明,此次长达一周的雾霾天气发生了三次强弱不同的霾气溶胶积累、霾雾转化和混合及减弱三个主要阶段.霾气溶胶积累阶段先后有爱根核模和积聚模气溶胶数浓度的积累和增加.霾向雾转化和混合阶段中,雾滴凝结释放的潜热和高浓度气溶胶环境使布朗碰并加剧,导致气溶胶尺度向粒径大的方向转移,从而提供了大量可形成云凝结核的气溶胶粒子,促进了雾的爆发性增强,浓雾过程中气溶胶向CCN活化率可达17%,而CCN向雾滴的转化效率可高达100%,此期间雾滴谱具有爆发性拓宽的特征;冷锋系统过境或辐射加热增强导致了雾霾过程的减弱和消散.

我国持续性重大天气异常成因与预报方法研究回顾与未来展望

持续性天气异常具有非常强的致灾能力,对人民的生命财产安全以及社会经济的健康发展构成了严重的威胁。然而,现阶段其形成机理尚不清晰,对其预报方法的研究也不足。在回顾国内外持续性重大天气异常相关研究的基础上,提出了针对持续性重大天气异常如何开展预报时效为1～2周的预报研究的重大科学问题,并围绕这个问题,提出可以将大气慢变过程、多尺度相互作用、复杂下垫面强迫和海陆气相互作用几方面作为相应的切入点并最终建立起动力预报与物理统计预报相结合的预报理论和方法的研究思路。以期通过开展相关研究,弥补对持续性重大天气异常系统性研究的空白,进一步延长这类高影响天气事件的预报时效,提高对其预报的准确率。

2020年春节前后京津冀“低排放”重污染事件

以2020年春节和新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情管控期间京津冀地区连续发生的两次持续性重污染天气过程为对象,探讨持续减排和较低社会活动水平背景下,持续性重污染天气形成和维持的原因,并在综合诊断分析的基础上,通过标准化多元线性回归的方法量化了各关键气象因子对京津冀持续性重污染天气的相对贡献。研究表明,低层东部沿海高压稳定维持使近地面持续异常高湿和高层异常阻塞高压系统停滞是诱发京津冀污染天气持续的两个关键气象影响因子;持续且稳定的偏东和偏南异常水汽输送结构为京津冀区域源源不断地提供了比以往更多的水汽,有利于气溶胶吸湿增长;尤其在高层异常阻塞高压系统停滞的背景下,受其下沉增温效应影响更易于对流层中部“暖盖”结构的形成,构成有利于污染物累积的高湿静稳天气条件,从而驱动污染天气发展与维持;京津冀2020年春节前后两次持续性重污染天气过程中阻塞高压系统与异常水汽输送这两个关键气象因子协同作用相对贡献率可达46.8%.