关键词： 霾   北极海冰   多年冰   气候变化   CESM-LE  

摘要： 近年来,霾污染严重危害人类身心健康和影响社会经济发展,已成为中国最受关注的环境问题之一。本文利用统计分析和数值实验,揭示了华北地区前冬霾日数与9–10月波弗特海西部的海冰之间的显著正相关关系(R=0.51)。海冰正异常通过辐射冷却作用,造成波弗特海和阿拉斯加湾的地表风速降低,在随后的11月出现海面变暖的现象。白令海、阿拉斯加湾的海温异常起到了桥梁的作用。温暖的洋面通过加热上方大气,形成了有利于霾污染发生的大气环流条件,罗斯贝波列从华北、日本海经过白令海、阿拉斯加湾传播到科迪勒拉山,东亚西风急流减弱。在地表附近,海陆之间气压梯度的减弱引起中国沿海地区的南风异常,南风携带大量水汽,形成了一个稳定潮湿的环境。低的边界层高度和逆温层通过限制高层干洁大气动量下传,限制水平方向和垂直方向的扩散条件,使污染物颗粒易于积聚,引起霾污染。进一步发现,20世纪90年代以来,华北地区前冬霾日数对波弗特海域海冰的响应增强。本文通过对比1980–1997年和1998–2015年两个时间段内波弗特海多年冰的变化特征,发现1980–1997年期间,波弗特海主要被多年冰覆盖,海冰的消融和冻结主要发生在波弗特海南部边缘。秋季海冰增加会在11月导致整个阿拉斯加湾都出现负海温异常,但阿拉斯加湾冷洋面仅对与霾相关的大气环流产生微弱的影响。1998年后,由于多年冰的融化,波弗特海转为由季节性冰控制,波弗特海北部出现海冰的剧烈变化,海冰变率增大。秋季海冰增加会引起11月白令海、阿拉斯加湾的正海温异常。在12月和来年1月引起有利于霾天气发生的大气环流和局地气象条件,造成华北地区霾日数对海冰变化的响应增强。我们还利用CESM-LE数值实验对这些发现进行进一步验证,加深了对霾污染成因的理解。

关键词： 灰霾   气溶胶辐射效应   大气边界层   夹卷   无人机探测  

摘要： 过去几十年,随着我国城市化和工业化快速发展,人为污染源排放不断增加,各种大气污染事件频繁发生。重霾污染条件下,由于气溶胶辐射效应,高浓度污染物对边界层热力动力结构和夹卷过程产生重要影响。本文利用2017年12月23日至2018年1月18日的无人机边界层廓线观测、地面气象要素、污染物浓度及激光雷达消光系数资料,对一次重霾污染事件的发生、发展过程中的大气边界层特征及夹卷过程进行了系统分析。探讨了利用无人机探测的PM廓线判定边界层高度及夹卷区厚度的可行性及优点。通过重轻污染灰霾日的对比,评估边界层结构和夹卷特征参数随灰霾浓度的变化。主要结论概括如下。(1)白天湍流发展较为旺盛时,PM浓度垂直廓线呈明显的分层结构。PM浓度与比湿的垂直分布特征较为相似,且比位温垂直分层结构清晰。通过与轻污染日相比,重霾日PM在边界层顶部附近累积效果最为明显。(2)无人机探测的PM浓度廓线可以较准确地确定大气边界层高度,减少位温梯度法的不确定性。与其他常用方法如位温梯度法、1.5K位温法等相比,PM梯度法可以更准确地判断边界层顶高度及夹卷区上下边界位置。(3)高浓度灰霾削弱到达地表的太阳辐射,降低地表感热通量,削弱湍流强度,增加边界层内稳定度,推迟对流边界层发展,并抑制大气边界层高度发展。夹卷厚度随气溶胶浓度升高而增大。(4)受气溶胶辐射效应影响,无量纲化夹卷速度与对流理查逊数之间不再符合-1次幂函数关系。灰霾浓度越高,无量纲化夹卷速度随对流理查逊数变化的函数关系偏离-1次幂函数越远。这一发现很好地验证了相关模式如大涡模式(LES)模拟的结果。

关键词： 霾不同阶段   气溶胶   水溶性离子   长三角   污染气体  

摘要： 为探讨霾不同阶段下大气污染物的变化特征,使用MARGA观测了2018年11月18日~12月7日长三角地区一次区域霾过程中前体污染气体(NH3、HNO3、SO2)和8种水溶性离子浓度.结合环保数据(PM2. 5、NO2、CO、O3)和气象数据,分析此次区域霾过程的成因、大气污染物的日变化特征以及在霾不同阶段下大气污染物的分布特征.结果表明,此次霾过程中长三角地区主要受到高压脊控制,天气形势稳定,有利于大气污染物累积.霾天时PM2. 5、NO2、NO3-、SO24-、NH4+、Cl-和Na+的浓度分别为(118. 91±39. 23)、(61. 62±26. 34)、(45. 64±16. 01)、(18. 80±8. 02)、(20. 82±7. 16)、(3. 02±2. 25)和(0. 23±0. 22)μg·m-3,分别是干净天的2. 73、1. 63、2. 64、1. 94、2. 50、2. 05和2. 56倍;霾天CO的浓度为(1. 34±0. 39)mg·m-3,是干净天的1. 86倍.不同大气污染物的日变化特征不同.霾不同阶段下大气污染物的分布特征不同. SO2的浓度在霾发生阶段最高;PM2. 5、NO2、NH3、CO和SNA的浓度在霾发展阶段最高;O3、Cl-、Na+和K+的浓度在霾消散阶段最高.SNA在霾不同阶段下对PM2. 5的相对贡献可达94%~96%,且在发展阶段的增速最大,增速排序为NO3-> NH4+> SO24-. SNA在干净天、发生阶段和发展阶段以NH4NO3为主,在消散阶段(NH4)2SO4为主.此次霾过程主要由NO3-增长导致,NO3-在霾发生、发展和消散阶段对PM2. 5的相对贡献分别为51. 06%、51. 85%和48. 22%,主要通过气相均相反应生成.

关键词： 霾污染   PM2.5   WRF-Chem   初值条件   侧边界值条件   集合预报  

摘要： 目前,强霾事件中气象场的不确定性对PM2.5浓度分布影响的研究较少。本文利用ECMWF发布的最新一代再分析资料ERA5在WRF-Chem模式下针对2015年冬季京津冀地区一次强霾事件设计了大气初值和侧边界条件的集合模拟试验。试验结果表明:三组不同集合方案分别使得PM2.5浓度均方根误差(RMSE)相对于参照试验降低了4.33%、6.91%和8.44%,同时扰动初值和侧边界值的集合试验有效提高了模拟结果的准确性,这是因为集合方案有效改进了近地面风向模拟。以10米风向为例,RMSE分别降低了5.19%、8.89%和9.61%。在本个例中,集合模拟方案最高可使得重霾期间因气象场的不确定性引起的PM2.5浓度模拟误差降低32%以上。

关键词： 霾   沙尘   气候特征   平凉市  

摘要： 通过分析近49年平凉市霾、沙尘天气得出,主要污染因素是浮尘、扬沙,其次是霾和沙尘暴,其中崆峒、泾川霾、沙尘天气最多,静宁、灵台最少;霾主要发生在冬季,以1、2月最多,春季沙尘天气多发,4月最多;20世纪70年代开始霾、沙尘天气减少,因庄浪修建梯田,20世纪70年代沙尘天气增多,90年代达最多,后开始减少。应继续加强退耕还林还草等国家重点工程建设,延缓沙漠化进程,保护生态环境。

关键词： 霾污染   PM2.5成分分析   无机水溶性离子   含碳气溶胶   来源解析   石家庄市  

摘要： 依托河北省灰霾污染防治重点实验室,对2018年10月31日至12月3日期间石家庄市大气PM2.5的质量浓度和化学组分进行连续在线观测,解析石家庄市秋末冬初典型灰霾过程的特征.观测期间,石家庄市共发生4次霾污染过程,PM2.5均为首要污染物,日均浓度最大值分别为154、228、379和223μg·m^-3,达到重度污染甚至严重污染.PM2.5主要组分为无机水溶性离子(WSII)和含碳气溶胶,两者质量浓度的平均占比分别为(60.7±15.6)%和(21.6±9.7)%.相比优良天,两者浓度分别上升了4.4倍和3.1倍,是霾污染形成的主要原因.WSII中NO3^-为首要成分,SO4^2-和NH4^+次之,三者(SNA)质量浓度之和占WSII质量浓度的(91.5±17.3)%,污染期间SNA的暴发式增长是推高PM2.5浓度的主要原因.非高湿条件下,单位质量NO3^-和SO4^-的变化速率差异不明显,高湿条件触发SO2的液相氧化过程后,SO4^2-二次转化被显著促进.大气处于富NH3状态,PM2.5中n(NH4^+)与n(NO3^-+2×SO4^2-)的比值>1,过量NH3加剧NO3^-和SO4^2-的转化.霾污染时段,燃煤和机动车排放的一次污染物的积累为含碳气溶胶浓度上升的主要原因,相比优良天,二次有机碳的生成受到抑制.在采暖季开始之前的两次霾污染过程,移动源为PM2.5首要污染源,平均占比30.8%和39.8%.随着燃煤采暖污染排放的增加,燃煤源贡献逐步增高至25.2%,攀升为首要污染源.

关键词： 关中   霾   重污染   气象条件  

摘要： 应用常规观测资料、污染物浓度资料和NCEP 1°×1°再分析资料从环流形势、边界层特征和扩散条件等方面对2013年和2016年两次持续性霾重污染过程进行对比分析。结果表明:①2013年过程和2016年过程在500hPa高空上分别为阻塞环流型和纬向环流型,关中地区受偏西气流影响、地面气压场较弱、大气层结均比较稳定;②2013年过程西安贴地逆温层顶高度低、相对湿度大、气温低、不利于大气垂直湍流交换,污染物容易堆积,这也是2013年过程比2016年过程重污染持续时间长、污染浓度高的原因之一;③两次过程西安平均风速均小于2m/s,具有显著的低风速特征,且东北风为其主导风向。持续东北风引起上游污染传输和低风速导致的本地污染累积是造成2013年过程污染浓度更高的重要因素;④2013年过程结束是受强冷空气影响,来自高空的干洁大气下沉到地面,置换了边界层的污染空气,使空气质量得到根本改善;而2016年过程是受高原槽东移影响,雨雪天气的沉降作用使得霾消散。

关键词： 消费主义经济   生境经济   治理霾污染   利用厚生   简朴生活  

摘要： 霾污染持续扩散形成霾气候,表明消费主义经济模式的终结,因为消费主义经济鼓动“消费促生产、消费促增长”,既制造高排放和高污染,也导致地球自净化功能的整体性弱化或局部性丧失。根治霾污染,需要发展促进“自然、环境、社会”共生的生境经济,这是“不生产”和“支持生产”的经济方式,前者指高排放、高污染、高耗能、高浪费的产品都停止生产,后者指低排放、低污染、低耗能、无浪费的产品都支持生产。发展生境经济,既要以“利用厚生”和“奖励节俭”为准则,构建节省、俭朴、经久耐用和维修新用的生产—消费方式;更要引导城市转型和进行乡村重建:城市从规模建设向功能—导向发展方向转型,使之成为减排化污的根本之策。发展乡村经济、恢复乡村生境,是恢复大地自净化功能的根本之策。