近50年春季沙尘活动及其对PM_(10)质量浓度的影响

利用中国北方847个地面气象台站观测的天气现象,从沙尘日数的时空分布、变化趋势等方面对1961 2012年中国北方春季沙尘活动进行了分析。结果表明,中国西北部的沙漠地带是春季沙尘暴和扬沙的多发和频发区。除个别台站,绝大部分北方站点的沙尘暴日数、起沙日数均呈显著下降趋势。1961 2012年中国北方区域平均的春季沙尘暴日数、起沙日数变化趋势分别为-1.2 d·(10a)-1和-2.3 d·(10a)-1,下降趋势显著。另外,沙尘暴的影响范围也逐步缩小。通过分析大气环境监测的PM10质量浓度(ρPM10)日平均值数据表明,发生沙尘时,北京、石家庄、济南、兰州、西宁的日空气质量易超标。ρPM10日平均值与沙尘持续时间呈显著正相关,即沙尘持续时间越长,ρPM10日平均值增幅越大。

沙尘PM_(10)质量浓度与气温的关系初探

利用甘肃民勤自动气象站观测的2004～2006年夏季的5 min一次的气温与沙尘PM10浓度资料,通过将数据分为实验组与对照组,研究了气温与沙尘天气之间的统计关系。个例显示,气温与沙尘PM10浓度之间存在降温、升温和混合型3种对应关系。实验组统计分析表明,气温及其变化(每5min间隔气温变化绝对值和每24 h间隔气温变化绝对值)与沙尘PM10浓度及其变化呈现出非常显著的正相关关系;沙尘暴天气下日平均气温变化与相应沙尘PM10浓度变化呈显著负相关。对照组结果表明,实验组统计关系是非常显著的。

内蒙古东部春季三类沙尘天气气溶胶散射系数及其与PM10、能见度相关性分析

利用内蒙古东胜、锡林浩特两站2004~2006年春季(3~5月)积分浊度计的观测资料,结合同期PM10质量浓度、大气能见度等资料,分析了背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴等不同强度沙尘天气气溶胶散射系数的分布特征,讨论了不同强度沙尘天气过程中散射系数、PM10、能见度的日变化规律,以及不同强度沙尘天气过程中散射系数与PM10质量浓度、散射系数与能见度的相关关系。结果表明:散射系数能够很好地反映沙尘天气强度;随沙尘天气强度增强,散射系数日变化从双峰型向单峰型转变;沙尘天气强度较弱时,PM10与散射系数的日变化不相似,强沙尘暴过程中PM10与散射系数的日变化有一定的相似性;能见度与散射系数日变化趋势相反;散射系数与PM10质量浓度呈正相关性,沙尘天气越强,相关性越好,背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴相关系数分别为0.201、0.809、0.898和0.953;散射系数与能见度有指数相关关系,随沙尘天气强度增强二者相关性逐渐增强,背景、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴相关系数分别为-0.773、-0.870、-0.918和-0.940。

沙尘天气对环境空气中PM_(10)影响分析

利用2002年沈阳市沙尘天气时的环境监测资料和气象资料进行分析得出浮尘天气时环境空气中PM10浓度最大,空气污染最严重,空气中的尘主要来源于我国西北沙漠地区;沙尘暴出现频率低,持续时间短,但强度大,空气中PM10主要来源科尔沁沙漠、省内荒漠地带及本市地表沙尘;扬沙天气污染相对较轻,空气的PM10以本地地表尘为主。

河西走廊极端干旱区PM10质量浓度分布特征及其与气象要素关系研究

利用敦煌和酒泉2007—2011年的PM10质量浓度资料和风速、气温、相对湿度、气压、天气现象等相关气象要素资料，分析了河西走廊西部极端干旱区不同下垫面环境PM。0质量浓度的时空分布特征，结果表明，下垫面是沙地环境的敦煌PMl0质量浓度年平均值为128．9lμg·m-1，明显高于绿洲环境酒泉的76．1mg·m-1两站均是春季大于其他季节，尤以4月最为显著，敦煌和酒泉分别达到272．1lμg·m0和151lμg·m-2；PMl0质量浓度的不同分布特征与气象因素有密切的关系，尤其受沙尘天气的影响较大，其最大值可以反映沙尘天气的强度，非沙尘日PMl0质量浓度在不同下垫面条件下虽有一定相差，但空气质量状况均在“良”以上。两站PM10质量浓度日变化差异较大，敦煌四季的日变化特征均不特别显著，变化比较平稳，基本都呈单峰单谷型分布，最大值出现在17：00时左右，最小值出现在6：00左右；酒泉春、秋季日变化基本一致，呈单峰型，最大值出现在正午时段；夏季日变化规律性不明显，变化幅度比较平缓；冬季呈双峰双谷型，最大值和次大值分别出现在16：00和2：00左右，最小值和次小值分别出现在10：00和0：00左右。进一步分析发现，在沙尘日和非沙尘日PM10质量浓度明显不同，其对应的压、温、湿、风及能见度也有一定规律，沙尘日的日均风速和日最大风速大于非沙尘日，相对湿度、气压和能见度小于非沙尘日。两站的气温、气压、相对湿度、风速等气象要素与PM10质量浓度均有一定相关性，但PM10质量浓度的分布最终是受各要素综合影响的结果，敦煌和酒泉，PM值与PM10质量浓度日均值的相关性都很显著，相关系数分别为0．8961和0．9152，远高于其他各单气象要素与PM10质量浓度的相关性。两站沙尘日的昂M均值分别是非沙尘日2-3倍，因此气象影响指数能有效的区别沙尘日和非沙尘日。IPM的分布也能较好的反映PMl0质量浓度的分布，因此可用抽d来量化评价PM10质量浓度。

一次强沙尘天气过程及其对PM10时空分布的影响

2017年5月3—6日内蒙古出现了一次强沙尘天气,内蒙古各城市AQI值达到500。利用常规气象资料和MICAPS资料,结合HYSPLIT(hybrid single particle lagrangian integrated trajectory)模式分析本次沙尘天气成因。利用PM_(10)小时监测值和AQI资料,从时空两方面评估沙尘天气对途经各城市PM_(10)质量浓度分布的影响程度。结果表明:地面受冷高压和蒙古气旋影响,冷锋快速东移,高空槽和低涡东移发展,使高空强冷空气南下东移,配合有利的层结条件和外来沙尘的长距离输送,导致沙尘天气爆发;沙尘天气对PM_(10)质量浓度的影响表现为前期主要影响西部和东部,中期对全区均有影响,后期主要对东部有影响。另外,中期为污染最严重时段。空间影响可划分为西部、中部、东部和通辽市4类,且从西到东、从北到南有一定的滞后性,滞后时间为1~10 h。

GRAPES沙尘数值预报系统对一次沙尘暴沙尘浓度同化模拟试验分析

为了提高沙尘模式的预报准确率,通过在区域天气数值模式GRAPES(Global/Regional Assimilation and PrEdiction System)的三维变分同化系统中增加沙尘浓度这一控制变量的方法建立了GRAPES_3DVAR_DUST沙尘同化系统。利用中国北方8个观测站提供的沙尘PM10数据和沙尘模式(GRAPES_CUACE/Dust系统)提供的背景场,对2008年2月29日-3月1日发生在中国北方的一次沙尘暴天气进行了控制试验和一次同化与间断同化的敏感性试验,结果表明:(1)引入该同化系统后,一次同化和间断同化试验模拟的地面沙尘浓度分布较未同化的控制试验结果更接近卫星监测,而间断同化的结果又好于一次同化;(2)一次同化试验与控制试验对单站PM10浓度的演变预报较差;(3)间断同化试验较准确地再现了单站PM10浓度的连续演变;(4)间断同化试验效果整体上优于一次同化试验。总体而言,引入沙尘同化系统在一定程度上可以提高沙尘模式对沙尘天气的预报准确率。

内蒙古沙地和草地环境下近地面PM10分布特征及其与相关气象要素的关系

利用内蒙古锡林浩特和朱日和2005年的PM10质量浓度(MPM)和相关气象要素资料,分析了沙地和草地环境下MPM的分布特征,发现MPM受沙尘天气的影响较大,非沙尘日MPM在不同下垫面条件下差别不大。进一步分析发现,气象要素对MPM有较大的影响,在选取相关气象要素参量的基础上,将各参量相乘建立了气象影响指数IPM,表示气象条件对MPM的综合作用,经检验发现锡林浩特和朱日和IPM值与MPM日均值的相关系数都大于0.70,高于MPM与其他单气象要素,月均值的线性相关性更显著。对同一气候带不同下垫面条件下不同季节IPM值与MPM的对比分析发现,气象条件对近地面MPM的影响比下垫面条件更显著。

2007年呼和浩特市PM_(10)与气象条件分析

文章利用2007年的PM10的日平均浓度资料与同期对应的呼和浩特市气象台的气象资料,分析了PM10污染与气象条件的关系,得出PM10污染程度的大小与气象条件有很好的对应关系。

博乐市PM_(10)与TSP相关性分析

选用博乐市2010年大气PM10与TSP监测数据月均值,分析了PM10与TSP在大气中的浓度变化相关性趋势、沙尘暴天气对其相关性的影响以及PM10占TSP中的浓度比,并得出PM10与TSP的浓度变化趋势除沙尘暴天气干扰外非常相似,具有很好的相关性。

2010年沙尘天气对巴彦浩特空气质量的影响

利用巴彦浩特2010年1月至2011年2月PM10、SO2、NO2的逐日监测数据和同一时期气象观测资料,分析巴彦浩特空气污染物特征及PM10浓度与沙尘天气之间的关系。分析结果表明:2010年春、夏、秋三季巴彦浩特的主要污染物是PM10,冬季主要污染物是SO2;沙尘天气是造成巴彦浩特PM10浓度变化的最重要因素;影响巴彦浩特空气质量的沙尘主要来源于其西北方向和西北偏北方向。建议有关部门在巴彦浩特西北地区搞好生态保护与建设,以减轻沙尘天气对巴彦浩特地区空气质量的影响。

武汉市2012年6月PM10污染特征及成因分析

利用武汉2012年6月PM10浓度监测数据及相应气象资料，对武汉市该月PMIO浓度进行了变化特征分析，并重点研究了高浓度的污染成因，结果显示：武汉PMw日均浓度范围为8．5～99．1μg／m2，月内PM10高污染时段为11日和15日，从污染源和动力气象方面分析其成因包括：北方小麦主产区焚烧秸秆为雾霾提供污染源；低空引导气流有利于污染物传输；逆温的出现不利污染物扩散。

植被覆盖率对内蒙古沙尘天气影响的模拟研究

利用WRF-Chem模式及不同植被覆盖率的敏感试验,模拟了内蒙古地区一次典型沙尘过程,研究了植被覆盖率对沙尘天气强度演变及远距离传输的影响。结果表明:WRF-Chem模式能较好地再现实际沙尘输送过程。沙源地植被覆盖率增加5%,起沙总量削减50%,下游地区地面沙尘浓度的削减>80%,PM10与PM2.5浓度的削减接近或超过80%,空气质量由严重污染降低到轻度污染,有效改善了大气环境;植被覆盖率增加≥15%,大粒径沙粒对起沙量的贡献率逐渐增加,沙尘输送过程中沉降速率增大,导致下游地区沙尘天气峰值浓度出现时间提前。初步得出结论:植被覆盖率增加,叶面积指数增大,植被对细粒子的捕获作用增强。所以,植树造林等荒漠化治理工作应该首先在细粒子为主的半荒漠化地区开展。

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘气溶胶对低层大气的加热效应

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2006年8月1日—2007年7月31日近地层80m铁塔逐时温度、辐射和5minPM10浓度、黑碳(BC)质量浓度、散射系数等数据,结合地面常规气象数据筛选出四季沙尘过程,剔除云的影响,以每次沙尘过程的晴空为大气背景值,分析沙尘气溶胶对低层大气的加热效应。结果表明,沙漠腹地沙尘过程对低层大气日平均温度有显著的增温效应,扬沙在冬、春季最剧烈,日平均温度分别高出晴空3.4和3.8℃,沙尘暴其次,浮尘最小。沙尘过程显著地增大了大气逆辐射量,沙尘暴日平均为晴空的1.24倍,扬沙为晴空的1.21倍。沙尘影响低层大气温度梯度分布,显著缩短了大气的逆温时间,减弱了逆温强度。沙尘过程对低层大气增温的原因,春季是大粒子浓度的显著增大,冬季是吸收性粒子的增多,而夏、秋季则为小粒子浓度的增大和散射系数的增大。低层大气温度梯度在扬沙天气随PM10的增加而减小,主要由低层10m以下大气温度变化引起;浮尘天气主要与小粒子浓度关系密切,其影响高度最大,春、夏季可以达全层80m,秋、冬季也可超过32m;沙尘暴一致性较差,除秋季外,均由2m以内温度变化所致。

2004年北京市沙尘天气对空气质量影响的对比分析

北京市环保局近几年的空气质量监测报告表明:PM10污染显著,一直居高不下,是最主要的污染物,全年中其占首要污染物的天数超过90%;SO2的污染趋势已经得到控制;NO2的污染状况改善相对较小,但整体呈现缓慢下降的趋势。通过对2004年春季北京市发生的3次沙尘天气过程的分析与比较,结合北京市3月份的空气污染物浓度(或指数)的变化情况,总结了沙尘天气对空气质量的影响情况,为今后北京地区沙尘天气的空气质量预报提供参考。

2004年春季中国沙尘天气特征分析

利用全国681个站的沙尘天气观测资料分析得出,2004年春季中国北方的沙尘天气明显偏少、偏弱,主要表现在:(1)2004年春季681个站累计的沙尘天气日数2 080 d,相当于历史平均值的46.9%,是近四十余年中第三个偏少年份。沙尘暴的总面积约190万km2,仅为历史平均值的37.3%。(2)危害性较大的沙尘暴和强沙尘暴过程6次,不足2001年的一半。(3)4月和5月沙尘天气明显偏少导致整个春季显著偏少。沙尘天气出现时,PM10浓度相对增加,空气质量恶化,但与历史上较典型的强沙尘暴个例相比,PM10浓度增加的幅度不大。进一步分析表明,2004年春季沙尘天气偏少、偏弱的主要原因是大气动力条件不足,是比较特殊的一个年份。

超强沙尘暴袭击我国北方

2021年3月14日至15日,我国新疆南部、甘肃中西部、内蒙古及山西北部、京津冀等地出现了扬沙、浮尘和沙尘暴天气。这是近10年来我国遭受的强度最大、范围最广的沙尘暴灾害。监测数据表明,北京大部分地区PM10浓度超过2000μg/m^(3),能见度仅500米左右。此次沙尘暴源起于蒙古国,并给当地人民的生产、生活和生命健康造成了严重危害,受其影响,蒙古西部地区发生了大规模停电,数千头牲畜走失,直接导致包括一名5岁儿童在内的10人死亡和11人失踪。

中韩沙尘暴联合观测站二期建设任务圆满完成

根据中国气象局与韩国气象厅签订的中韩沙尘暴联合监测站合作协议，中韩双方联合在我国新建了5个沙尘暴监测站，分别是内蒙古赤峰和二连浩特、辽宁省丹东、山东省青岛和吉林省四平，开展了对能见度、气溶胶颗粒物PM10／PM25／PM1质量浓度的在线监测。该建设任务由气科院大气成分观测与服务中心具体承担。经过充分的前期准备，2007年3月10～31日期间开展建站工作，4月1日进入试运行阶段，并顺利通过了现场验收。

沙尘浓度资料与AMSU辐射率资料同化在GRAPES_SDM沙尘暴模式中的应用

利用GRAPES_SDM沙尘暴模式及GRAPES_3DVAR系统,设计了4种试验,分别为没有同化的CTRL控制试验、仅同化探空资料的noPM试验、同时同化探空和PM10的PM试验和同时同化探空和AMSU辐射率资料的NOAA试验,对2011年4月28日—30日发生在中国北方地区的一次大范围沙尘暴过程进行了分析和对比模拟试验。结果发现:仅同化探空资料时,模式能够反映出沙尘天气系统的发展演变情况,但沙尘天气分布范围和强度的模拟效果没有明显改进;初始场中考虑了PM10沙尘浓度的分布后在很大程度上能够改善GRAPES_SDM沙尘暴模式对沙尘分布范围和强度的模拟效果;同化AMSU辐射率资料后,模式对500hPa环流形势和200hPa高空急流均有较好的模拟效果,从而模式对沙尘分布范围的模拟能力也有较好的改善,但对沙尘天气强度的模拟略有增强。这不仅说明PM10和ASMU辐射率资料的使用对于提高沙尘暴过程模拟效果是可行的、必要的,而且也为这两种资料用于沙尘暴预报奠定了一定基础。

沙尘天气对生物气溶胶中总微生物浓度及粒径分布的影响

为了解沙尘对生物气溶胶中微生物的影响,于2015年3~4月间分别在兰州和青岛沙尘期间运用分级生物气溶胶采样器连续采集了生物气溶胶样品,并利用DAPI染色-荧光显微镜计数方法测定了总微生物浓度.结果表明,沙尘发生时生物气溶胶中总微生物浓度显著增加(P<0.05).兰州和青岛总微生物浓度晴天背景均值分别为5.61×10~5cells·m^(-3)和2.08×10~5cells·m^(-3),沙尘时平均浓度分别是晴天的14.8倍和6.42倍.晴天时兰州和青岛两地样品微生物粒径分布均呈双峰分布,最高峰值均出现在>7.0μm的粒径上,最低值均出现在4.7~7.0μm的粒径上,浓度次高峰值分别出现在3.3~4.7μm的粒径上和1.1~2.1μm的粒径上.沙尘时粒径分布均发生明显变化,兰州仍呈现双峰分布,但其中一个峰值从>7.0μm移动到1.1~2.1μm;而青岛粒径由双峰分布变为粗粒径偏态分布.兰州和青岛沙尘前微生物负荷的背景值分别是2 224 cells·μg^(-1)和1 550 cells·μg^(-1),而沙尘发生时,颗粒物的微生物负荷均大幅增加,最高值分别达26 442 cells·μg^(-1)和10 250 cells·μg^(-1),这说明沙尘天气发生时,微生物浓度的增加不仅仅是因为空气中颗粒物的增加,而是因为长距离传输的沙尘颗粒携带有大量外源微生物.