2020年春季中国北方一次扬沙天气过程微气象学与沙尘输送特征

利用内蒙古科尔沁沙地和沈阳地区同步气象要素梯度观测和地面大气颗粒物(PM_(2.5)和PM_(10))质量浓度观测资料,分析了中国北方地区2020年5月10日一次大范围扬沙天气过程微气象学和沙尘输送特征。结果表明:受大尺度天气系统影响,此次沙尘天气过程中科尔沁沙地不同高度(<20 m)风速均明显增加,各层相对湿度和浅层地表含水量有所降低,较强湍流动力作用配合干燥的土壤和大气环境有利于沙源地区地表大量的沙尘粒子释放到大气中。此后这些沙尘粒子随较强的西北气流集中在2—3 km以下高度向下游地区输送。受沙尘输送的影响,沈阳地区10日小时平均PM_(10)浓度最高达817μg·m^(-3),能见度减小至3.7 km。此外,科尔沁沙地起沙过程中能见度与摩擦速度存在明显的反相关关系(相关系数R^(2)=0.93),与湍流动力学热通量相关性相对较小,表明湍流动力作用在此次起沙过程占主导作用。

基于卫星遥感的氮氧化物排放快速反演方法比较

基于对流层二氧化氮(NO_(2))垂直柱浓度卫星遥感数据,实现快速、高空间水平分辨率(5 km或更高)的氮氧化物(NO_(x)=NO+NO_(2))排放反演,可为空气污染精准治理提供及时、细致的排放数据。现有多种低计算成本的快速反演方法,如指数修正高斯模型、散度模型和PHLET算法,但其反演效果尚未得到充分对比分析。以2019年夏季京津冀地区为研究对象,对比了上述3种方法的反演效果,研究发现,指数修正高斯模型主要适用于点源排放,但在京津冀等排放源密集地区的反演效果较差;散度模型考虑了在预定NO_(x)大气寿命情况下的水平输送,能快速识别主要排放源位置,但存在排放低估和负排放等问题;PHLET算法考虑了水平输送、NO_(2)垂直柱浓度和NO_(x)大气寿命的非线性关系以及卫星像元不规则等因素,对排放的估计较为准确。改善风场数据、填补卫星数据缺失和改善NO_(x)化学损失估计是进一步提升排放反演质量的关键。

深厚大气边界层演变与湍流运动、沙尘滞空的研究

大气边界层是地球表面与大气之间水热、动量、能量和痕量气体等物质交换和输送的重要通道,在天气和气候的演变过程中有着重要作用。深厚大气边界层现象和特征、形成机理以及天气气候效应是大气边界层研究领域的热点问题,也是科学难题。着眼于对天气和气候高敏感、高影响的极端气候区和特殊地理区域,回顾梳理了深厚大气边界层的观测事实,归纳总结了不同地区深厚大气边界层的成因和影响因素,描述深厚大气边界层演变过程中独特的湍流运动图像,解析探讨了深厚大气边界层演变与沙尘滞空之间的关联。最后,提出了深厚大气边界层的未来研究关注重点和实现突破的4个关键科学问题,以期为更加系统地开展深厚大气边界层研究提供参考依据。