复杂地形城市冬季边界层气溶胶扩散和分布模拟

着眼于城市冬季气溶胶扩散特征问题,针对地形复杂的兰州市及周边地区,开发了WRF模式,使之与包含了大气气溶胶辐射效应和气溶胶粒子扩散的综合大气边界层数值模式嵌套,以模拟城市冬季边界层气溶胶的扩散和分布规律。通过一个个例的模拟结果分析,揭示了兰州冬季气溶胶的扩散分布的如下特征;市区盆地内100 m以下存在东、西两个浓度高值中心,中心值为0.6-3.0 mg·m^-3,往上浓度递减,1000 m高度处仅为0.02 mg·m^-3。受排放源强、源高、气象场等因素的共同影响,白天盆地内气溶胶浓度随高度和时间的变化强烈,白天浓度随时间最大变化幅度为1.0 mg·m^-3。气溶胶输送扩散高度可达到600-800 m,此高度以上浓度值很小。代表性测点上模拟的气溶胶浓度廓线表明,中午浓度达到最高,垂直扩散最强。这些结果与以往的烟雾层高度观测和气溶胶光学厚度观测结果吻合。夜间,盆地内气溶胶浓度随高度和时间的变化减弱,气溶胶输送扩散高度在400-500m,夜间浓度随时间变化平均幅度为0.05 mg·m^-3。

兰州风尘沉积的粒度分布模式及其古气候意义

通过对兰州不同气候背景下形成的风尘沉积 1 80个样品详细的粒度分析 ,建立了该地区风尘沉积的粒度分布基本模式。发现研究区风尘沉积具有以下特征 :(1 )沉积物分选差 ,主要由粒径 >4Φ的颗粒组成 ,平均6 .4Φ ;(2 )粒级构成为极细砂 2 .6 %、粉砂 77.8%、粘土 1 9.6 % ,属粉质重亚粘土或典型黄土 ;(3)频率曲线为单峰、极正偏类型 ,且具有粗头短促、中间宽大和细尾拉长的特点 ;(4)短期悬浮颗粒与长期悬浮颗粒大致呈对等配比。这些特征同时也为兰州现代尘暴沉积物所具备 ,因而可视为该地区风尘沉积的一个基本诊断模式搬运方式。颗粒粒径 <5 .5 0Φ的含量指标 (GSP1)和 4.5 0～ 6 .5 0Φ的含量指标 (GSP2 )

兰州市大气气溶胶的太阳光度计观测分析

利用春冬两季分别架设在兰州市与兰州市郊皋兰山的CE318型太阳光度计资料分析山谷内与山顶的气溶胶光学厚度(AOD)差别,研究兰州市特殊地形影响下的AOD变化情况、以及气溶胶粒子的主要类型.市区AOD日变化可分为市区峰型和平稳型,山上为峰型和谷型.AOD平均日变化在市区与山上是冬季大于春季,市区大于山上.市区上空的大部分气溶胶集中在600 m以下的高度层中,春季这一气层的气溶胶对总AOD的贡献率为48%,冬季为60%,冬季大于春季.山上气溶胶平均粒径冬季小于春季,冬季气溶胶粒子以细粒子为主,春季气溶胶粒子以粗粒子为主.

黄土古气候变化趋势与青藏高原隆升关系初探

粒度和磁化率是两个研究黄土古气候最常用的古环境变化指示参数,它们随着黄上占土壤地层变化而出现峰和谷的对应已经被证明是反映了天文轨道要素的周期变化。文章试图忽略这些受控于轨道要素的气候周期变化,而主要侧重考察黄土地层这两个参数的平均值(或背景值)所反映的长期变化趋势。对兰州九州台黄土进行了系统采样和测量,发现兰州九州台黄土剖面粒度和磁化率曲线显示出两个明显的趋势,粒度从剖面底部向上有明显逐渐变粗趋势,指示着冬季风增强,与此同时,磁化率自下而上却逐渐增大,指示着夏季风增强的趋势。与黄土高原其他黄土剖面磁化率和粒度曲线对比发现,这是两个普遍存在的趋势。地理位置靠近青藏高原的剖面,这两个增大的趋势更明显。冬、夏季风同时逐渐增强是海陆热力差异增大所引起,反映了青藏高原第四纪时期的逐渐不断的隆升过程。因此,根据粒度和磁化率曲线变化趋势线的变化特点可以帮助分析和反推第四纪以来青藏高原隆升的过程。兰州九州台以及黄土高原各剖面粒度和磁化率曲线的线性变化趋势则可能指示着第四纪以来青藏高原是逐渐均匀缓慢的变化过程。我们对22Ma以来风积地层记录的变化趋势也做了分析。前人过去普遍认识的第四纪以来跳跃式或间歇式剧烈隆升在我们的数据中没有得到反映。黄土高原西部西宁、兰州、靖远等剖面磁化率显著的增长趋势可能与青藏高原隆升到一定高度后高原季风加强所致。

基于激光测风雷达的兰州冬季风场特征及其与大气污染的关系

利用激光测风雷达2017年12月1日至2018年2月28日在兰州城区获取的风场资料,分析了兰州冬季风场结构特征,并通过聚类分析得到了冬季影响兰州地区的天气形势,分析了不同天气形势下的风场特征,在此基础上分析了局地环流主导下的风场和污染物浓度日变化特征及两者之间的相关性。结果表明,兰州2017年冬季低空水平风速整体较小,平均风向以偏东风为主;风场日变化特征明显,午后至傍晚水平风速大于其他时刻,03:00(北京时,下同)-08:00250~650 m维持偏西风,650 m以上偏南风增加,其余时刻各高度均以偏东风为主。兰州地区受弱高压控制时,局地环流占主导,城区污染严重。各高度污染系数最大值对应的风向存在差异,200 m以上污染系数迅速减小,增加污染物的排放高度至200 m以上可有效减少近地面污染物浓度。

1990与2007年兰州冬季大气气溶胶中水溶性离子浓度比较

研究了兰州市1990和2007年冬季在同一地点采集的大气气溶胶样品,使用离子色谱法对其中8种水溶性无机阴离子和6种阳离子进行了分析.结果发现,17年来由于工业和能源结构的改变以及机动车数量的急剧增加,气溶胶中主要水溶性离子的构成比例和排序正在发生明显变化.2007年水溶性离子占TSP质量的比例比1990年上升了16%以上,上升最明显的是SO42-(4.43%),NH4+(3.11%),Ca2+(2.50%),NO3-(2.27%)和Cl-(2.07%).其主要离子的排序以及在被测阴、阳离子总和中的比例也发生了明显变化.阴离子中仍然以SO42-为首;而阳离子中,1990年是以Ca2+为首,到2007年则变成以NH4+为首.NH4+在被测阴、阳离子总和与阳离子总和中所占比例分别上升了7%和6%.在研究气溶胶的同时,应重视其水溶性离子对人体的危害和影响.

混凝土低温季节施工及越冬保温方案

兰州市水源地建设工程工期短、任务重,不可避免的要在冬季进行程施工。根据SL352-2006《水工混凝土试验规程》日平均气温连续5天稳定在5℃以下或最低气温连续5天在-3℃以下时,按低温季节施工。根据兰州气象站资料记录,本工程区属典型的大陆性气候。冬季受蒙古高压的控制,天气干冷晴朗,常有寒潮侵入,1月~2月为全年最冷季节,一月份平均气温最低,为-5.3℃。这已经超过了冬季施工的平均最低温度,所以要进行混凝土的保温工作。

兰州市小叶黄杨冬季失绿褐变现象观察

为了探讨影响小叶黄杨冬季失绿褐变的环境要素及其机制,利用业余时间,在兰州市部分城区进行了广泛的自由观察,手机拍照记录。结果表明,小叶黄杨绿篱冬季失绿褐变现象主要发生在空旷全光照环境下,受遮阴、蔽风,国槐、旱柳、泡桐、银杏、杏树、毛白杨、紫丁香、刺槐等树种树冠非遮阴作用削弱,受龙柏相邻作用则加重。结合文献讨论认为,失绿褐变是小叶黄杨针对低温、强光、水分胁迫引起的光氧化伤害过程的一种保护机制,可能与其叶肉细胞在低温下叶绿素合成过程关闭有关。

兰州市冬季霾的统计预报研究

利用污染扩散方程,在分析了能见度与空气污染浓度之间关系的基础上,建立了兰州市冬季霾的统计预报模型。此预报模型既考虑了污染物排放量和污染浓度的作用,又考虑了气象条件的影响。利用兰州市2003—2008年冬季的能见度资料和同期兰州气象站的地面气象要素、天气形势和T213数值产品,分析了霾的出现与气象条件的定量关系,发现哈密、敦煌、酒泉3站平均海平面气压与兰州市之间气压差增大或是兰州附近的气压梯度增加时,有利于空气污染物的扩散,发生霾的可能性较低;反之,容易出现霾。此外,通过逐步回归,最终确定了冬季兰州市霾的24 h预报方程。使用2009年数据进行试预报检验,结果表明,此预报方法方便实用,具有较好的预报能力,可以用于兰州市霾的预报业务。