大气环境中PM_(2.5)的研究进展与展望

概述了国内外关于大气环境中PM2.5的研究进展。针对目前国内大部分城市阴霾天气日益加重,国内相关部门和领域更加重视PM2.5的监测和研究现状,调研了国内外大气环境领域关于PM2.5的研究情况,提出改善空气质量、加强PM2.5研究的建议。介绍了PM2.5的定义,指出PM2.5对人体健康和能见度的不利影响。国内关于PM2.5的研究工作包括:研究PM2.5与气象条件的关系;PM2.5的观测特征以及成分和来源分析;开展PM2.5的数值模拟。叙述了沈阳地区关于PM2.5的研究现状,提出改善沈阳城市大气环境的措施,包括加强PM2.5的连续监测,调整产业结构和布局,提高能源效率,发展洁净能源、减少煤炭消费和防治机动车尾气污染。

辽宁中部城市群大气环境研究进展

对辽宁中部城市群的大气环境研究进行了总结:建立了辽宁中部城市群大气成分监测网,完善了城市群大气环境数据库,建立了大气成分监测分析平台;对城市群大气污染物的扩散输送机制进行了研究,分析了城市间大气污染的相互影响及相互作用,定量计算了不同城市的大气污染物对城市群大气污染的贡献,研究了城市化发展对城市群大气污染的影响;分析了城市群大气污染物的时空分布特征及大气细粒子的时空分布特征,探讨了城市群大气细粒子的来源;研究了沈阳市大气灰霾的演变特征及其污染本质;建立了适合辽宁中部城市群的高分辨率空气质量模式预报系统,并将研究成果在业务中进行了转化应用。

北京大学大气环境模式PUMA的改进及其在沈阳地区的应用研究

为拓展北京大学大气环境模式(PUMA)的应用,对其进行两方面的改进。首先,用新一代中尺度气象模式WRF提供气象场驱动PUMA;其次,新增非局地湍流扩散系数Grisogono方案。为验证改进后的模拟能力,将PUMA运用于沈阳地区冬季大气SO2污染研究。模拟结果和观测比对表明:WRF可以提供合理的气象场;PUMA可以模拟出SO2浓度月尺度变化和日变化;Grisogono方案在中午对流边界层条件下对模拟结果有所改善。SO2浓度有明显的日变化,白天浓度低,夜间浓度高,模拟结果表明SO2浓度和边界层高度的日变化成负相关。改进后的PUMA可以在大气环境预报预警中得到应用。

灰色聚类评价在经济区大气环境质量评价中的应用

利用灰色系统的灰色聚类评价方法,以沈阳经济区的沈阳、鞍山、辽阳、本溪、抚顺为聚类对象,以PM10、SO2、NO2三个评价因子为聚类指标,国家空气质量标准的一级、二级、三级标准三个灰类为聚类灰数,对2008年沈阳经济区大气环境质量进行了综合评价。结果表明:在沈阳经济区五个城市中污染程度辽阳最重,然后为沈阳,抚顺,鞍山,本溪最轻。利用灰色系统的灰色聚类评判方法,对沈阳经济区大气环境质量进行了综合评价,结果与实际情况相符。

2×300MW机组烟塔合一方案大气环境影响分析

受机场附近160 m限高制约,辽宁某电厂需采用烟塔合一技术.运用德国AUSTAL2000模型分析了环境风速、大气稳定度、烟气出口速度、烟气出口温度等参数与烟气抬升高度间的关系,预测了烟塔排放的大气环境影响,并且与烟囱方案的大气环境影响进行了对比分析.结果表明,各类参数变化均会导致烟气抬升高度发生改变.环境风速不变,稳定度从A变到F时,抬升高度明显变小,最多可降低84.2%;相同稳定度条件下,环境风速从0.1 m/s增至4.4 m/s时,抬升高度明显变小,最多可降低84.3%;烟气出口速度从2.5 m/s增至8.0 m/s,抬升高度显著增加,最多为2.4倍;烟气出口温度从20℃增至50℃时,烟气抬升高度显著增加,最多为3.3倍.综合经济及环保因素,该项目烟塔高度取130 m较适宜.相比210 m烟囱方案,烟塔方案不仅满足机场限空要求,并且污染物年均及日均最大地面浓度均较低.

东北城市群大气污染立体观测与研究进展

基于国家重点研发计划专项课题“哈长城市群大气复合污染立体监测技术体系”研究成果,回顾了近年来在我国东北城市群大气污染立体监测、污染特征及成因机制研究方面取得的主要进展;介绍了东北地区大气污染立体观测网的布局和建设,总结了大气污染物时空分布特征和大气气溶胶光化学特性,分析了大气边界层结构特征及其物理过程对大气污染生消的影响。最后指出东北城市群还需要加强PM_(2.5)和臭氧污染的协同控制以及气溶胶—边界层反馈机制对大气污染影响等方面的研究。

辽宁省大气环境信息管理系统

在Windows Xp操作系统平台上,采用Visual basic 6．0语言编写开发辽宁省大气环境信息管理系统。以Microsoft Access 为系统底层数据源,以其图形工具Ms Chart来实现图形功能。在系统的开发中,注意了气象资料信息与大气污染物浓度资料的数据相结合,实现了不同数据的模块化管理,单项和多项资料的相互查询。系统功能实用、操作简单、查询快捷。

沈阳冬季一次颗粒物污染过程的气象条件研究

利用常规气象观测资料、大气污染物监测资料、ERA-Interim气候再分析数据和风廓线雷达资料,对沈阳2017年11月1-3日污染过程的气象要素变化、天气形势和污染物传输路径等特征进行分析。结果表明:此次过程高低空均受偏西气流影响,有利于大气增湿。地面为弱气压场,且逆温层长时间维持,为污染天气形成提供有利的环流形势。混合层高度在1000 hPa上下,大气环境容量小,有利于污染物浓度增长。过程期间,污染物浓度出现两个峰值,但峰值前的气象要素特征和峰值时的污染物输送路径均不同。

本溪市大气环境质量区域评价

利用本溪市 2 0 0 2年TSP(总悬浮颗粒物 )和SO2 (二氧化硫 )大气环境监测资料、污染源排放清单资料和气象资料以及新一代大气扩散模型 ,进行了本溪市大气环境质量区域评价。结果表明 :本溪市低架源对地面浓度的贡献相对较大 ,高架源对地面浓度的贡献相对较小。

基于多时相RSEI的生态环境质量评价——以新民市为例

以辽宁省新民市作为研究对象,基于2014年、2017年、2020年的相近月份(5—6月)Landsat 8 OLI_TRIS数据,提取4个生态因子[绿度(NDVI)、湿度(WET)、干度(NDBSI)、热度(LST)],采用主成分分析法构建遥感生态指数(RSEI),对研究区域生态环境质量时空演变特征进行评价。结果表明,2014年、2017年、2020年新民市RSEI的均值分别为0.397、0.348、0.506,呈先降后升的趋势。2014—2020年,生态环境质量等级为差和较差的区域主要分布在西北区域,面积占比由62.5%降至33.2%;生态环境质量等级为较好和好的区域主要分布在东南区域,面积占比呈明显的先降低后升高趋势,由21.3%先下降到18.4%后上升到37.0%。4个因子中绿度和湿度对生态环境质量起到正面作用,其中湿度的正面影响较为显著;干度和热度起到负面作用,其中干度的负影响较为显著。

中国东北地区冬季冷空气活动特征研究

利用1961—2017年东北地区164个气象站逐日气温、最低温度资料,按照《冷空气过程监测指标》行业标准,建立东北地区中等强度冷空气、强冷空气和寒潮历史数据集,采用气象统计学方法分析了东北冬季气温、中等强度冷空气、强冷空气和寒潮年际、年代际变化特征。结果表明:东北地区冬季气温呈显著上升趋势,趋势系数为0.45,通过了α=0.01的显著性检验,1960s最低,2010s达到最大值;东北地区冬季气温突变时间为1981年,突变前气温负距平为主,突变后气温波动变化明显;东北地区冬季冷空气过程以寒潮为主,冷空气出现日数、发生强度以12月最多、最强;冷空气趋势变化不显著,其中1961—1970强度最强,2001—2010年最弱;东北地区冬季气温突变后冷空气日数减少,强度减弱。

基于新气候态背景的中国东北地区气候变化评估与预测研究

选用1981—2020年中国东北地区199站气象资料,将1981—2010年与1991—2020年作为气候态的气温、降水、大气环流场及海温场进行比较,并分析气候平均值的改变对气候评价、气候变化和气候预测的影响。结果表明:新、旧气候态下,东北地区的气温、降水、大气环流及海温场均有明显变化,且环流和海温场的变化与气温和降水变化相对应。新气候态下,东北地区的春季、秋季、冬季降水量增加,夏季降水量减少,平均气温均升高。冬季高纬阻塞高压和西太平洋副热带高压强度增强,东亚大槽强度减弱,与冬季气温升高相对应;夏季鄂霍次克海阻塞高压和西太平洋副热带高压减弱,与东北夏季降水减少相一致。全球海温总体增暖,而南半球中高纬地区变冷,夏季海温差值在赤道太平洋地区表现为西正东负的分布特征,与夏季东北气温升高相一致。

植被覆盖度增加对辽宁地区气温变化的影响研究

植被覆盖度(Fractional Vegetation Coverage,简称FVC)是陆面参数中重要的参数之一,植被覆盖度变化直接影响地表能量的再分配进而影响区域乃至全球气候变化,研究植被覆盖度增加对区域气候的影响对未来区域气候变化的预估具有重要意义,这对适应和缓解全球气候变暖至关重要。本文利用2001~2018年中分辨率成像光谱仪(MODIS)产品的植被归一化指数(Normalized Difference Vegetation Index,简称NDVI)数据制作植被覆盖度,在辽宁地区分别进行了WRF模式默认植被覆盖度和实际植被覆盖度的长时间(2001~2018年)模式模拟试验,结论如下:(1)辽宁地区因植被覆盖度增加全省年平均气温降低了0.48℃,其中夏季降温幅度最大,降温0.71℃,春、秋两季平均降温0.35℃和0.66℃,冬季降温幅度最小0.2℃。植被覆盖度增加对日最高、最低气温也有明显的降温作用,其中日最低气温对植被覆盖度增加的响应大于最高气温,且植被覆盖度增加与气温降温的空间分布具有较好一致性。(2)2001~2018年年均和四季植被覆盖度的显著增加对年均和四季平均气温、日最高气温、日最低气温均有降温趋势,尤其是对日最低气温降温作用更明显。(3)植被覆盖度增加导致气温降低的主要原因是由于蒸散发的增加导致潜热通量增加,感热通量减少;而对于日最低气温降低,主要是由于植被覆盖度增加导致地表温度降低进而引起夜间向上长波辐射减少。总体而言,植被覆盖度增加越多降温效果越明显,进而减缓辽宁省气候变暖。

盘锦水稻田碳通量变化特征研究

为了揭示我国北方水稻田生态系统的碳通量动态特征及其对气象因子的响应,利用盘锦市水稻田生态系统观测站2018—2020年净碳交换量(NEE)观测数据,分析盘锦市水稻田NEE年变化、日变化特征,以及植被总初级生产力(GPP)日变化和季节变化;对比NEE与风向、净辐射关系,最后按季节对比地温对植被呼吸(Reco)的影响,计算生态系统呼吸温度敏感性(Q_(10))。结果表明,NEE的年总量都为负值,其中2018年NEE总量最大,为-574.09 g C/(m^(2)·y);NEE的年变化与风速呈正相关,与日照呈负相关;NEE的日变化为“U”型,GPP的日变化为倒“U”型,中午达到峰值,日变化值在夏季最大;NEE高值对应的风向是W、WSW、SW和NE、ENE;NEE低值对应的风向是SSE、S和NNW、NW;NEE绝对值随净辐射的增加而增大,有时出现NEE峰值滞后于净辐射的情况。GPP年值呈下降趋势,Reco年际变化较小。夏季Reco比其他季节高2.0~6.0倍。2019夏季呼吸强度随地温增值达到0.85 g C/(m^(2)·d)。计算2019年夏季Q_(10)值达到4.84。2018年夏季平均气温较高、温度日较差较小、风速较大共同促成了NEE2018年高值。而2020年6—7月降水量偏少造成2020年NEE值偏低。Reco与土壤温度存在明显的指数关系。Q_(10)值在夏季最高,是其他季节的1.9~2.6倍。

基于FY3/MERIS NDVI的辽宁省植被动态及与气候因子关系研究

基于风云三号卫星归一化植被指数(NDVI)数据和平均温度、平均水汽压、降水量、日照时数等9种气候因子数据,采用趋势分析、Pearson相关系数等方法,开展2009年-2019年辽宁省全域及分区域NDVI与气候因子相关性和时间滞后性分析。结果表明:辽宁省NDVI与平均水汽压相关性最好,与日照时数相关性最差;分区域NDVI与气候因子的相关性,除辽南外,与NDVI相关系数均高于全省。除平均相对湿度外,植被生长季(4-10月)NDVI与气候因子相关性均低于全年。降水量、气温和地温对NDVI的影响均存在着一定程度的时间滞后性,并且对植被生长茂盛期的影响要更为滞后。

中国居民消费碳排放与家庭异质性的关系研究——基于中国家庭追踪调查数据

中国消费产生的碳排放在持续性增加,家庭逐渐成为减排的焦点。现基于中国家庭追踪调查(CFPS)数据对不同家庭类型的消费碳排放及其结构进行对比分析,进一步建立STIRPAT模型分析家庭收入、家庭规模、户主教育水平和户主年龄四个家庭异质性因素对消费碳排放的影响。研究表明,居住类消费碳排放是家庭消费碳排放的主要来源,四个家庭异质性因素对家庭消费碳排放影响程度为:家庭规模>家庭收入>户主受教育水平>户主年龄。最后基于研究结果对中国家庭减碳提出相关建议。

基于标准化降水指数的辽宁省大豆需水关键期干旱大气环流成因分析

利用1971—2020年辽宁省54个气象站逐日降水量资料及逐日NCEP/NCAR(美国大气科学研究中心和美国国家环境预报中心)再分析资料,计算了辽宁省各站大豆需水关键期(开花期至结荚期)标准化降水指数,分析了大豆需水关键期典型干旱年份及其大气环流成因。结果表明:副热带西风急流位置异常引发的对流层高低空大气环流的不同配置是造成辽宁省大豆需水关键期不同气候特征干旱年的主要大气环流成因。当大豆需水关键期西风急流位置较常年偏北时易发生高温干旱,辽宁省大豆主产区一致受到较大影响,西风急流位置偏北,辽宁省位于高空急流轴南侧、高空辐散风场中心,西太平洋副热带高压位置阶段性异常偏北控制整个辽宁省,对流层风场贯穿高层至低层的下沉气流配合较差的水汽条件是发生高温干旱的主要大气环流成因;当大豆需水关键期西风急流位置偏南时易发生低温干旱,辽宁省大豆主产区中部和北部受影响较大,西风急流位置偏南,季节进程缓慢,西太平洋副热带高压位置较常年持续偏南、偏西,对流层上层垂直上升运动明显,冷空气活动频繁,但对流层中下层一致的下沉运动配合较差的水汽条件不利于降水产生,导致低温和干旱现象的同时发生。

基于空间化技术对中国近50年平均气温时空演变特征的研究

结合GIS空间化技术,对中国近50年平均气温数据进行定量化的分析,并分析其时空演变规律。采用空间化气候值+年际距平空间插值法生成中国1951—2001年分辨率为10 km×10 km的年、季平均气温空间化数据,通过对近50年空间化数据的分析,认为近50年中,年、季的全国平均气温都表现出显著增温趋势,冬季增幅最大,为0.313℃/10a,夏季增幅最小,为0.152℃/10a,年平均气温增幅为0.208℃/10a。1980年代中期以后增温趋势更加明显。从空间分布看,我国西南地区及西藏东南部和新疆西天山中段在不同季节都是主要的降温区域,而北方大部和西藏中西部地区在不同季节都表现为较强的增温趋势,我国东南地区在不同季节温度变化并不稳定,增温或降温的幅度都很小。暖冬事件在北方发生比较频繁,四川及云南部分地区较少,全国发生面积呈逐渐增大的趋势,增幅为国土面积的8.6%/10a。冷夏在新疆南部、西藏西北部和东南部以及江淮一带发生次数较多,辽宁南部、新疆沙漠地区、西藏中部、青海东部、四川大部分地区以及长江以南广大地区最少。全国发生冷夏的面积不断减小,50年平均减幅约为国土面积的5.8%/10a。

中国东北南部冬季气温异常及其大气环流特征变化

该文在对东北冬季气温异常的时空变化特征进行分析的基础之上,利用NCEP/NCAR再分析资料,探讨了影响其异常的同期因子———该地区上空大尺度环流异常特征。发现:东北冬季气温20世纪80年代中期以前处于冷期,60年代达到低谷,80年代中期以后一直处于暖期,90年代为49年来最暖期,1986年是由冷转暖的明显突变点;气温异常存在3～4年、8～9年的年际周期及16～18年的年代际周期;东北地区冬季气温异常与黄河以北地区一致性非常好,是49年全国增暖最显著的地区之一;冷、暖冬年,欧亚中高纬度大气环流异常存在显著的差异,西伯利亚高压、亚洲极涡、贝加尔湖高压脊、东亚大槽及极锋急流是影响其异常的同期重要因子。