2009年北京市春季大气颗粒PM_(2.5)和黑碳浓度变化特征

为了评价奥运会后车辆限行、施工减少等措施对北京市大气环境质量的影响,利用黑碳仪和颗粒物在线观测仪,于2009年4月26日—5月16日对北京市大气悬浮颗粒PM2.5质量浓度,2009年4月21日—5月21日对黑碳浓度实行连续观测,采用SPSS11.5和EXCEl2003对数据进行统计分析,获PM2.5和黑碳的日均值、小时均值和观测时段内小时均值的连续变化资料。结果表明:观测时段内PM2.5浓度日均值为(9.3±0.2)μg/m3,低于北京市以往同期记录,达到美国EPA的PM2.5推荐标准。黑碳浓度的日均值为(2319±18)ng/m3,低于我国其他城市和北京市历史记录。说明北京市实行的污染源控制手段收到了明显效果。PM2.5浓度呈现周变化趋势,日变化表现两个峰值。黑碳浓度日变化为一峰一谷,未出现以往研究的两个峰值,推测可能受晚间车辆和烹饪活动的影响,晚间峰值被次日升高趋势遮盖。     

复杂地形下激光雷达测风误差的修正

激光测风雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)在大气边界层观测试验中的应用越来越广泛。测风精度对风资源评估非常重要。复杂地形流场的非均匀性导致激光测风雷达测风的误差,可能对相关的工程应用造成系统风险。文章给出了基于流体模型修正LiDAR测风误差的算法,并利用德国Fraunhofer IWES测试站同期LiDAR和风杯观测数据验证了算法的有效性。研究发现:(1)80 m高度各风向LiDAR的实测误差为-5.0%~2.5%,平均为1.2%;(2)稳态雷诺平均计算流体力学软件Greenwich CFD可用来修正复杂地形下LiDAR的观测误差,估算的分风向LiDAR测风误差和实测的LiDAR测风误差趋势是一致的,且模拟表明,Cosine型的误差形状与场址地形特征直接相关;(3)线性流体模型WAs P不能有效刻画坡度超过15°地形的流场特征,基于WAs P的复杂地形LiDAR测风误差修正是不可靠的。     

边界层气象对风电机组功率特性的影响研究

边界层气象因素对运行过程中的风电机组性能和表现具有重要影响。文章利用激光雷达设备对某大型风电场开展了气象观测,针对不同湍流、风切变、日变化和降雨情况下风电机组的功率特性进行了研究。研究结果表明:高湍流在切入风速和额定风速左右会提升或降低机组的功率曲线,并增大输出功率的离散性;高切变在切入风速和额定风速左右均会提升机组的功率曲线,并减小输出功率的离散性;边界层的湍流和风切变等气象要素存在显著的日变化规律,并影响风电机组的功率曲线和输出功率的离散性,表现出日夜不同;降雨天气与非降雨天气相比,总体上提升了机组的功率曲线,并增大了输出功率的离散性。文章的研究结果可为风电项目评估发电量、风电场功率预报等工作提供参考。     

地面电导率对地闪回击辐射场传输的影响

为了探讨地闪回击辐射场沿有限电导率σ地表面的传播特性,用表面波理论,结合地闪回击过程的推迟势效应,分析讨论了时域和频域地闪回击辐射场沿不同σ地表面的传播特性(如湿地、干地、湖泊和沙漠)。结果表明,远距离地表面附近的辐射场主要是表面波,表面波强度与距离的平方成反比。地面σ对地闪回击辐射场传输存在较大的影响,σ越小,影响越大,回击辐射场沿不同σ地表面的传播并不是按照距离反比关系衰减。     

大同市秋季大气气溶胶化学成分及来源解析

采集了大同市2004年9月大气颗粒物样品,应用外束质子激发X荧光(PIXE)方法分析得到了20种元素浓度谱分布。分析结果表明:大气颗粒物样品中绝大多数元素的浓度较低,多数元素呈粗粒模态分布;大同市秋季颗粒物污染较轻。富集因子分析结果表明,大同市秋季大气中颗粒物主要来源于源燃煤尘、土壤尘和工业排放源。     

北京市国庆期间SO_2、CO、NO_x与O_3的监测与分析

于2001年国庆期间对北京市大气污染物SO2、CO、NOx与O3进行了连续监测,分析了各污染物浓度的变化特点及污染物之间的关系,评价了监测期间北京市的空气质量状况。结果表明:SO2、CO、NOx、O3体积分数均有明显的日变化特征。SO2体积分数日变化特征与冬季采暖期相比差异较大;NOx、CO体积分数的日变化趋势相近,低值区均出现在白天11:00～17:00;O3体积分数日变化特征显著,最大值出现在午后14:00左右,局地光化学反应生成是白天低层O3的主要来源。由相关性分析可知,O3与NOx呈负相关,相关系数为-0.53;CO与NOx呈正相关,相关系数为0.85。     

卫星红外高光谱反演大气水汽含量

利用高光谱大气红外探测仪AIRS模拟及观测数据,发展基于主成分分析技术的多层前馈神经网络反演算法,进行大气中水汽柱总量(IWV)的反演计算、模拟及实测验证。首先,基于全球晴空大气廓线训练样本SeeBorV4.0,利用快速辐射传输模式CRTM进行了辐射传输模拟计算,得到全球高光谱分辨率模拟辐亮度;其次,利用主成分分析技术对模式模拟和AIRS实测高光谱数据进行降维、去噪及去相关处理,并采用多层前向神经网络算法反演大气水汽柱总量;最后,利用数值试验、AIRS实测L1B数据及其水汽产品,对反演算法进行了验证。通过与AIRS官方大气产品的统计分析,本算法反演均方根误差为0.387 g/cm²,最大偏差为0.82 g/cm²,空间分辨率保留了AIRS像素原分辨率(比AIRS官方大气产品高3倍)。     

北京2004年春季的一次沙尘天气物理化学特性分析

分析了2004年春季发生在北京的一次沙尘天气的物理化学特性.这次沙尘天气强度较小,沙尘过程矿物元素的粗细粒态比重接近,但粗粒态在沙尘初期的比重大于沙尘后期,也大于沙尘过后.各类污染物元素的粗细粒态比重差别较大.各类元素的直径大于16 μm的粒子所占的比重均很小.大气气溶胶的粒子谱不同于以往研究的其他沙尘暴过程.这次矿物元素的粗细粒态富集因子差别较小,但污染物元素的差别较大,而且污染物元素在沙尘期间和沙尘后有着显著的变化.这次沙尘天气来源于蒙古的西南部和内蒙的中西部.     

热带印度洋夏季水汽输送特征及对南亚季风区降水的影响

利用NCEP/NCAR再分析环流资料、CMAP降水量和NOAA海温资料研究了热带印度洋夏季水汽输送的时空变化特征,并考察其对南亚季风区夏季降水的影响.热带印度洋夏季异常水汽输送第一模态表现为异常水汽从南海向西到达孟加拉湾后分成两支,其中一支继续往西到达印度次大陆和阿拉伯海,对应印度半岛南端和中南半岛的西风水汽输送减弱,导致这些区域降水减少;第二模态表现为异常水汽从赤道东印度洋沿赤道西印度洋、阿拉伯海、印度半岛、中南半岛的反气旋输送,印度和孟加拉湾南部为反气旋异常水汽输送,水汽辐散、降水减少,而印度东北部为气旋性水汽输送,水汽辐合、降水增多.就水汽输送与局地海温的关系而言,水汽输送第一模态与热带印度洋海温整体增暖关系密切,而第二模态与同期印度洋偶极子关系密切.     

PODEn4DVar对松弛系数和局地化半径的敏感性

针对松弛系数和局地化半径的敏感性对PODEn4DVar同化方法性能的影响,以浅水波方程作为预报模型,测试了其对不同松弛系数α和局地化半径R的敏感性,获得了不同模型误差情形下该方法同化时产生的均方根误差变化情况,确定了不同模型误差时的最优松弛系数α和局地化半径R。实验结果表明,在模型有误差时,PODEn4DVar同化方法对参数地选取很敏感。选取最优参数值后,同化精度有了明显提高。