双月刊

ISSN 1006-9585

CN 11-3693/P

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  • 2010年第15卷第5期文章目次
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    • 对流层O3区域输送的定量评估方法研究

      2010, 15(5):529-540. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.01

      摘要 (3088) HTML (4) PDF 8.68 M (2003) 评论 (0) 收藏

      摘要:主要介绍一个可用于化学输送模式的对流层O3来源和过程追踪技术。该方法可定量估算不同区域的光化学反应通过输送过程对目标地区O3浓度的贡献,并且克服了光化学非线性特征对估算结果的影响。以研究2001年中国南部和北部光化学生成O3的输送为例,通过与改进的敏感性分析方法比较,系统评估了该方法的合理性。比较结果表明,两种方法的估算结果在水平、垂直分布和典型输送个例等方面具有良好的一致性,说明污染物来源和过程追踪技术可以为量化区域输送对目标地区O3浓度的影响提供合理结果。个例模拟分析的结果也表明,中国南部和北部光化学生成的O3可以通过输送对整个东亚O3产生重要影响,并且在不同的季节呈现不同的特征。

    • 蒙特卡罗不确定性分析在O3模拟中的初步应用

      2010, 15(5):541-550. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.02

      摘要 (5197) HTML (6) PDF 1.87 M (4248) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用蒙特卡罗不确定性分析方法,分析了嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS/IAP)中154个模式输入变量不确定性对臭氧模拟的影响,量化了模式在北京奥运会期间臭氧模拟的不确定性,并确定出了主要不确定性因子。结果表明:(1)在奥运会期间(2008年8月8日~2008年8月24日),北京城区臭氧模拟的平均不确定性为19 ppb,不确定性存在明显的日变化特征,白天不确定性大,夜间不确定性小。(2)在白天,北京城区近地层臭氧模拟最重要的不确定性来源是局地前体物排放,其次是NO2光解系数、风向、北京周边前体物排放和垂直扩散系数。另外,地面约150 m以上,对臭氧模拟影响最大的不确定性因子是风向和北京周边前体物排放;夜间,北京城区近地层臭氧模拟的最大不确定性来源是局地NOx排放和垂直扩散系数。

    • 北京奥运会期间CBM-Z化学机制的模拟应用

      2010, 15(5):551-559. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.03

      摘要 (2815) HTML (6) PDF 2.57 M (2433) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用CBM-Z化学机制模拟了中国科学院大气物理研究所气象塔站在北京奥运会期间高臭氧时段O3浓度的日变化,评估了气象条件、北京奥运会加强控制措施以及O3前体物浓度对近地面O3生成的影响。结果表明:(1)CBM-Z化学机制较好地模拟了北京奥运会期间典型时段气象塔站O3、NO、NO2日变化特征。(2)有利于局地高臭氧事件发生的气象条件非常相似;北京奥运会加强控制措施的实施显著减少了NOx及VOCs的排放量,导致近地面O3浓度的明显下降。(3)奥运会期间VOCs和CO是影响气象塔站O3生成量的关键因素。

    • 短临交互预报系统在奥运会气象服务中的应用

      2010, 15(5):560-570. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.04

      摘要 (3436) HTML (7) PDF 10.72 M (2316) 评论 (0) 收藏

      摘要:2008年北京奥运会、残奥会期间,北京市气象局在各气象服务现场安装了先进的短时临近交互预报系统VIPS(Very-short-range Interactive Prediction System)。该系统的应用为增强现场气象保障能力发挥了重要作用。以2008年残奥会开幕式预演气象服务为例,介绍在开闭幕式现场通过VIPS系统实时调用各种监测、预报、预警信息和短时临近预报产品,快速分析,并及时准确地把气象预报服务信息提供给开闭幕式指挥部,避免和减轻了降雨天气造成的影响,为今后开展重大活动气象保障以及短时临近预报业务提供一些可借鉴的经验和思路。

    • 短临交互预报系统VIPS设计开发与应用

      2010, 15(5):571-578. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.05

      摘要 (3474) HTML (4) PDF 4.23 M (3265) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了短时临近交互预报系统VIPS(Very-short-range Interactive Prediction System)的设计理念、开发思路及其功能实现。该系统设计基于开放理念,采用Java语言及开源软件,可跨平台运行,便于系统的开发及升级维护。以开源地理信息软件OpenMap为核心,将丰富的实况探测资料(如区域雷达资料、自动站资料、闪电定位资料)、雷达外推预报和风暴追踪产品及0~6小时数值预报产品与精细的地理信息以图层形式进行叠加,可对风暴的发生、发展在短时临近时间段内进行综合分析。基于对短时临近预报相关实况探测资料及短时临近预报产品的综合分析,可实现预警产品的人机交互快速编辑、制作精细化的预警产品并快速分发,满足了北京奥运会气象预警制作发布及现场服务等需求。

    • 2008年北京奥运会开幕式化学危害预测数值模拟

      2010, 15(5):579-583. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.06

      摘要 (2905) HTML (4) PDF 2.65 M (2389) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对2008年北京奥运会安保,建立了一个复杂的系统,包括两个气象预报模式MM5和RAMS6.0以及一个复杂地形上有毒云团的扩散模式CDM。开发了MM5和RAMS6.0接口模块,发展了基于RAMS6.0气象场预报结果的CDM,实现了对未来36 h内的精细气象场和扩散场进行模拟,气象场预报的分辨率为500~1000 m,扩散场的分辨率可达到50~200 m。基于T213数据,应用MM5进行了水平分辨率为3 km的气象场初步预报,将该预报结果转化为RAMS6.0识别的数据格式,应用RAMS6.0对气象场进行分辨率为500~1000 m的精细预报,得出北京奥运会期间的风场与湍流量的预报结果。基于该气象场,根据想定,应用CDM对北京奥运会国家体育场“鸟巢”附近发生化学事件时进行了模拟研究,得出危害范围、危害等级、危害开始时间、危害持续时间等时空分布,为奥运会开幕式化学危害应急提供技术支持。

    • 2008年奥运会期间北京地区PM10污染天气形势和气象条件特征研究

      2010, 15(5):584-594. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.07

      摘要 (3538) HTML (6) PDF 1.61 M (3564) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用2008年7~9月北京污染监测资料、气象观测资料、韩国气象厅天气图资料及NCEP再分析资料,分析了2008年奥运会期间北京地区空气动力学当量直径小于等于10 μm颗粒物(PM10)污染特征及其成因,统计了利于和不利于污染物扩散的天气形势,研究了北京发生PM10污染的典型天气形势和气象条件。结果表明:1)奥运会期间北京共有8天出现PM10污染,包括一次持续污染过程,奥运会赛时和残奥会赛时未出现污染过程,这主要与北京8、9月降水偏多有关;2)不利于污染扩散的天气形势(如风速较小、偏南风、高温高湿、近地层出现持续逆温)出现频率较高,但并未造成特征性的PM10污染,这可能与奥运会期间的污染控制措施有关;3)PM10污染过程多与台风系统或热带低压的北上,从而阻滞了华北地区天气系统的南下东移相关联。

    • 利用BP神经网络提高奥运会空气质量实时预报系统预报效果

      2010, 15(5):595-601. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.08

      摘要 (3771) HTML (4) PDF 1.38 M (4236) 评论 (0) 收藏

      摘要:将BP(Back Propagation)神经网络方法引入到奥运空气质量预报工作中,利用MATLAB神经网络工具箱搭建运行平台,将高时效性的观测结果与多模式集成实时预报系统的模式输出结果相结合,做出BP神经网络拟合预报结果。在对北京大学医学部站点2008年7月7日到8月26日模式模拟结果、观测结果以及BP神经网络拟合结果的对比研究中发现:BP神经网络能大大提高模式预报效果,平均误差率减少34.7%,相关系数提高39%,特别是在模式模拟效果较差的情况下,对提高预报效果更明显。对BP神经网络样本问题进行敏感性实验结果表明,样本数目多少并不是决定拟合效果的决定性因素,应选取具有稳定映射关系的样本,才是提高拟合预报效果的关键。

    • 北京奥运会期间气溶胶光学特性垂直分布特征

      2010, 15(5):602-608. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.09

      摘要 (2689) HTML (5) PDF 1.91 M (3286) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用激光雷达观测资料,分析了奥运会期间气溶胶消光系数的垂直廓线,并结合后向轨迹方法对北京地区污染来源以及污染控制措施效果进行了初步分析。观测数据表明:1)2008年消光系数较之2007年在不同高度层的降幅并不相同,600 m以下的年际降幅最为显著,1200~4000 m高度范围次之。2)各类型消光系数垂直廓线出现频次的统计显示,2008年影响北京的主要廓线类型为边界层上部最高型,而非近地面最高型,说明2008年近地层消光系数有明显的降低。另外,利用后向轨迹法对近地层消光系数降低的原因进行了分析,结果表明,当近地层气团中污染物主要来自于北京周边地区时,400 m以下气溶胶消光系数的年际降幅可达18.1%,这说明北京周边区域大气污染控制措施对改善北京近地面层气溶胶污染起到了重要作用。

    • 北京奥运会期间NO2浓度降低原因分析

      2010, 15(5):609-615. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.10

      摘要 (2818) HTML (4) PDF 4.06 M (2746) 评论 (0) 收藏

      摘要:2002~2008年,北京市城区和近郊8月的NO2月均浓度大体呈现逐年下降趋势,其中前5年二者均以每年约10%的降幅下降,2008年发生显著下降,降幅达40%左右。利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPM/IAP),采用敏感性试验方法,评估了气象条件与污染控制措施对北京奥运会期间大气NO2浓度降低的影响,评估不同污染控制措施对NO2浓度降低的作用。研究结果表明,污染控制措施是NO2浓度降低的主要影响因素,其中面源的污染控制措施对于NO2浓度降低的作用最明显。

    • 2008北京奥运会前后城区黑碳气溶胶浓度的变化特征

      2010, 15(5):616-623. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.11

      摘要 (3059) HTML (4) PDF 4.56 M (3361) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用Model-5012型黑碳仪观测的大气中黑碳气溶胶的浓度资料,结合北京城区环保控制措施和气象资料,分析了2008北京奥运会前后和奥运会期间黑碳气溶胶浓度变化的主要影响因子。结果表明,7月20日前(北京城区无机动车单双号控制),大气中黑碳气溶胶的特征浓度为3.4 μg·m-3;实施机动车单双号控制后至奥运会前(7月20日至8月7日),该特征值增加至3.9 μg·m-3;奥运会期间[8月8日00时(北京时间,下同)至24日23时]城区黑碳气溶胶浓度有明显下降,为2.5 μg·m-3,比奥运会前下降了31%。对同期气象观测数据的分析表明,奥运会期间北京周边降雨量明显增大,偏北风出现的频次也从奥运会前的24.1%提高至38.8%。另外,八达岭高速路健翔桥段的机动车监测数据显示,奥运会期间进、出北京的机动车流量有所降低,上下班高峰期机动车流量减少了约30%,这也是奥运会期间黑碳气溶胶浓度降低的重要原因。

    • 河北工业面源更新及其对奥运会期间京津冀区域空气质量模拟的影响

      2010, 15(5):624-635. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.12

      摘要 (2856) HTML (4) PDF 6.93 M (2953) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于北京奥运会实时空气质量预报所用排放清单基础上,利用卫星影像资料提高京津冀大气污染排放清单空间分辨率,并考虑加强污染控制措施对排放源的影响,生成新的污染排放清单。更新排放清单的基础后,利用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)对奥运会期间北京及周边地区进行大气化学模拟,以评估奥运会期间北京及周边地区污染排放对空气质量状况的影响。模式结果表明,更新后的排放清单能够较好体现奥运会期间的污染排放状况。另外,情景控制试验结果表明,脱硫脱硝等一系列减排措施以及紧急污染控制措施,是奥运会期间北京城区空气质量良好的重要原因。

    • 北京奥运会前后静稳天气条件下SO2和NO2干沉降模拟

      2010, 15(5):636-642. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.13

      摘要 (4532) HTML (4) PDF 719.64 K (3795) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用中国科学院大气物理研究所北京325 m气象塔气象要素和污染物浓度观测资料,采用气体干沉降阻力模型,对奥运会前后北京行政区内SO2和NO2的干沉降影响因子、干沉降速率、干沉降通量进行数值模拟。结果表明:1)随着大气稳定度、太阳辐射强度和下垫面类型的改变,北京SO2和NO2的干沉降速率有明显变化,表面阻力是影响气体干沉降速率变化的主要因子。2)SO2和NO2在白天的干沉降速率及通量普遍大于夜晚。3)静稳天气条件下,奥运会前北京地区一天可清除24 t SO2和55.2 t NO2,奥运会期间一天可清除10.8 t SO2和50.4 t NO2,这说明北京及周边地区的减排措施对改善奥运会期间的空气质量效果显著。

    • 2008年奥运会期间北京地区大气O3浓度模拟分析

      2010, 15(5):643-651. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.14

      摘要 (2535) HTML (4) PDF 15.07 M (2060) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用空气质量模式系统RAMS-CMAQ模拟分析了2008年8月北京及周边地区近地面O3浓度的时空变化。分析结果表明,模式系统可以较好地模拟污染物以及气象要素的变化特征和区域分布情况;奥运会期间的污染控制对O3浓度的降低有明显的作用,但是在一些有利的气象条件下,O3易达到较高浓度:8月2日、24日14时(北京时间)左右O3浓度都在0.22 mg·m-3以上,其中2日北京地区处于辐合的弱风场中,风速为1.5~2.5 m·s-1,24日则是处于自南向北的有输送作用的风场中,风速为3.5~6.5 m·s-1;污染控制对北京周边地区的效果要好于北京市区。

    • 奥运会开幕前后北京PM10输送通量变化及情景分析

      2010, 15(5):652-661. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.15

      摘要 (2958) HTML (5) PDF 6.08 M (3071) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用嵌套网格空气质量预报系统(NAQPMS)的模拟结果,对奥运会开幕前后京津冀地区(2008年7月20日~8月24日)PM10(空气动力学当量直径小于等于10 μm颗粒物)输送特征进行计算与分析。结果表明,气象条件的改变使得在南、东南和东三个方向输入北京地区的PM10通量在数值与分布上发生了较大幅度改变。开幕式前PM10主要自南部边界输送入北京,占输入总通量的55.8%,东南边界次之,占29.4%;奥运期间,二者贡献分别变为38.1%和47%,且入京总通量小时均值由50 t下降为40.2 t。垂直方向上,开幕式前输送能力最大的区间位于边界层中下部,奥运期间(8月8日~24日)边界层内输送的垂直分布较为平均。另外,结合2006年同期气象场及排放清单,通过替换的方法对奥运会期间的空气质量状况进行了情景模拟,结果表明:气象场的变化在PM10区域输送中起着决定性的作用,但在空气质量的改善方面,污染源减排的效果更为明显。

    • 北京奥运会空气质量保障方案京津冀地区措施评估

      2010, 15(5):662-671. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.16

      摘要 (3927) HTML (4) PDF 3.79 M (3189) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)源追踪方法,研究了奥运会北京空气质量保障方案京津冀污染控制措施对北京城八区(包括东城区、西城区、崇文区、宣武区、海淀区、朝阳区、丰台区和石景山区)空气质量的影响,量化基准、减排情景下京津冀地区对北京城八区SO2、可吸入颗粒物(PM10)浓度的贡献率。首先,模式对比验证结果表明,NAQPMS较好地模拟出奥运会同期(2006年8月)北京空气质量状况。其次,源追踪方法研究结果表明:1)除平谷县外,其余各区县SO2、PM10浓度北京污染源贡献占主导地位,特别是城八区,北京污染源对SO2、PM10月平均浓度的贡献百分比都超过80%。2)保障方案污染减排情景下,一方面北京污染源对城八区SO2贡献浓度显著减小;另一方面除张家口外,天津、河北各源区对城八区SO2贡献浓度略微下降,综合效果下,城八区SO2浓度将显著下降。与此同时,分析表明北京污染源对城八区SO2浓度贡献效率将增加。3)保障方案减排情景下,北京污染源对城八区一次PM10贡献浓度也显著减小,而天津、河北各源区对城八区一次PM10浓度则略有增加,这与周边源区对城八区SO2浓度贡献特征略有不同,综合效果下,北京本地强有力的颗粒物削减措施依然可有效降低城八区近地面PM10浓度。

    • 北京地区暴雨气候特征及其变化分析

      2010, 15(5):672-676. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.17

      摘要 (3088) HTML (4) PDF 581.36 K (3979) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用1961~2007年北京地区降水资料,采用气候倾向率、多项式曲线拟合和Morlet小波分析方法,对北京地区暴雨的气候特征及变化趋势进行了分析,结果表明:1)北京地区暴雨有明显的月变化特征,8月上旬(北京奥运会开幕式前后)是北京地区暴雨出现最为集中的时期。2)1961~2007年北京地区暴雨日数总体表现为波动式的缓慢下降,沙河暴雨日数的下降趋势最不明显,西郊居中,南苑暴雨日数的下降趋势最明显。3)暴雨日数的增减变化具有阶段性特征,1990年前南苑暴雨日数的变化与沙河、西郊有着完全相反的变化趋势。4)北京地区暴雨日数变化具有多重周期性,南苑、西郊和沙河暴雨周期日数不同。

    • 北京地面O3的集合预报试验

      2010, 15(5):677-684. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.18

      摘要 (3593) HTML (4) PDF 1.36 M (3375) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于蒙特卡罗集合预报方法建立了一个北京地面臭氧的集合预报系统,该系统对包括排放源、气象场在内的154个模式输入和参数进行了扰动,共包含了50个集合成员。利用该集合预报系统模拟了北京奥运会期间一次臭氧过程(2008年8月11日~8月13日),分析了集合预报系统在概率预报,最优集合子集预报以及表征预报可靠性方面的特点。结果表明:与原确定性预报相比,集合预报能为用户提供更加丰富的预报信息,通过概率预报可以提供不同事件发生的概率,对臭氧事件的预报准确率更高。采用最优集合子集预报方式时的臭氧预报均方根误差比原确定性预报低了10%以上。

    • 华东地区一次持续大雾过程及其与空气污染相互作用分析

      2010, 15(5):685-694. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.19

      摘要 (2931) HTML (4) PDF 7.71 M (2891) 评论 (0) 收藏

      摘要:2008年1月7~11日期间,华东地区自北向南出现了一次持续大雾过程,分别影响到山东、江苏、安徽、上海、浙江、福建等地,并伴随有轻至中度空气污染,对当地生活、生产、运输造成严重影响。利用地面探测和探空资料、NCEP/NCAR再分析资料及MM5数值模拟结果等资料,分别从天气形势分析、水汽条件、动力因子、温度层结、空气质量变化等多方面入手,对此次大雾过程的成雾条件及空气污染对持续大雾的贡献进行诊断分析。分析指出,近地面层水汽通量散度、垂直速度以及500 hPa与1000 hPa散度差与能见度无显著相关,近地面相对湿度(Rh)与能见度呈明显反相关,近地面温度递减率(γ)与能见度呈明显正相关,可以把Rh≥85%、γ<0.2 ℃·(100 m)-1作为大雾形成的必要条件。另外,选取与空气污染指数(API)相同时间段(前一日04时至当日03时,协调世界时)上海虹桥机场的航空能见度最低值与API对比发现,航空能见度最低值与API呈强烈的反相关,空气污染对大雾形成或维持具有显著的促进作用,可以把“API上升达到150”作为上海虹桥机场出现大雾的一个重要的判断条件。

    • 兰州城区冬季大气污染物日变化的数值模拟

      2010, 15(5):695-703. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2010.05.20

      摘要 (2865) HTML (4) PDF 6.65 M (3199) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS),模拟研究了兰州市2006年12月大气污染的日变化特征及其影响因素。在复杂地形条件下,兰州城区冬季大气污染日变化呈现白天高、夜晚低、峰值在中午的特点,NAQPMS较为合理地再现了这一特征。分析表明,在兰州冬季低风速的情况下,逆温出现频次的日变化特征与污染的日变化特征保持一致,说明逆温在冬季大气污染日变化中的作用显著。