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利用WRF-Chem模式模拟分析人为气溶胶对台风Fitow(1323)强度及降水的影响

大气科学 2017年第5期41卷 960-974页

作者：沈新勇姜晓岑柳笛祖繁樊曙先南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心南京210044 江苏省气象科学研究所南京210009 南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044

利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3.5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3.5)对1323号台风Fitow进行了模拟,设计无人为排放源、含人为排放源和人为排放源增加的三组模拟试验,对比分析... 详细信息

利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3.5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3.5)对1323号台风Fitow进行了模拟,设计无人为排放源、含人为排放源和人为排放源增加的三组模拟试验,对比分析了人为气溶胶对台风的影响。结果表明:人为气溶胶对台风移动路径影响较小。人为气溶胶增加,台风强度减弱,台风主体总累积降水量减少,靠近陆地阶段台风主体降水率减少。气溶胶的增多可提供更多的凝结核,台风外围云水增加,更多的云水可上升至冻结层以上形成过冷水,促进冰相粒子的形成,释放的潜热增加,使外围对流增强,降水增加。台风外围对流的发展,使低层入流的暖湿空气更多的在外围上升,向台风中心的入流减弱,眼墙的发展减弱,降水减少,台风强度减弱。台风外围的对流发展弱于眼墙的对流,降水仍以眼墙区为主,使累积降水量和降水率整体上表现为减少。

关键词：台风强度降水人为气溶胶 WRF-Chem模式

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人为气溶胶对中国东部冬季风影响的模拟研究

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大气科学学报 2017年第4期40卷 541-552页

作者：王东东朱彬江志红廖宏陈海山南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044

采用美国国家大气研究中心(NCAR)的公共大气模式CAM5.1研究了人为气溶胶排放增加对中国东部冬季风的影响,同时通过对比中国东部地区不同人为气溶胶排放源的敏感性试验结果,探讨了人为硫酸盐、黑碳及总人为气溶胶(硫酸盐+黑碳)增加对东... 详细信息

采用美国国家大气研究中心(NCAR)的公共大气模式CAM5.1研究了人为气溶胶排放增加对中国东部冬季风的影响,同时通过对比中国东部地区不同人为气溶胶排放源的敏感性试验结果,探讨了人为硫酸盐、黑碳及总人为气溶胶(硫酸盐+黑碳)增加对东亚冬季风的影响。结果表明:冬季硫酸盐气溶胶排放增加的直接和第一间接效应减少了到达地表的短波辐射通量,引起了陆地地表和对流层低层降温,海平面气压升高,增加了海陆间气压梯度,使得东亚冬季风增强。其第二间接效应导致中国南部大尺度降水率减少;黑碳气溶胶排放增加导致到达地表的短波辐射通量减少和大气中短波辐射通量增加,其半直接效应部分抵消了直接效应,故地表温度变化微小且不显著。加热的对流层低层导致中国南部对流活动和对流降水率增加;总人为气溶胶排放增加导致的大气温度变化表现为弱的降温作用,引起中国北部对流和大尺度降水率减少,而南部对流降水率增加。总人为气溶胶和黑碳气溶胶排放增加是导致中国北(南)部的东亚冬季风增强(减弱)的重要因素。

关键词：人为硫酸盐气溶胶人为黑碳气溶胶直接效应间接效应东亚冬季风

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土壤非线性电离对单根水平接地体冲击特性参数的影响研究

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科学技术与工程 2017年第2期17卷 63-69页

作者：陶玉郎张其林侯文豪陈隆王梦寒南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044

土壤非线性电离效应是影响接地体散流能力的重要因素。为了研究冲击电流作用下土壤非线性电离对接地体泄流能力的影响规律,以单根水平接地体为研究对象,采用三维时域有限差分(3-D FDTD)数值分析方法,基于L-D(Liew and Darveniza)提出的... 详细信息

土壤非线性电离效应是影响接地体散流能力的重要因素。为了研究冲击电流作用下土壤非线性电离对接地体泄流能力的影响规律,以单根水平接地体为研究对象,采用三维时域有限差分(3-D FDTD)数值分析方法,基于L-D(Liew and Darveniza)提出的土壤非线性电离效应模型;根据电磁场理论,建立了水平接地体仿真模型,然后从暂态冲击接地电阻、最大暂态地电位升(GPR)和电导率分布等接地体特性参数角度来研究水平接地体冲击散流的物理过程。研究表明:1雷电流在接地体及其周围土壤的散流是复杂的电磁暂态过程,接地体的散流极不均匀;2土壤非线性电离效应减小暂态冲击接地电阻,而且考虑了土壤非线性电离效应的最大暂态地电位升要远远低于未考虑土壤非线性电离的情况;3接地体端部附近土壤电离区域大于中部附近电离区域,具有明显的端部效应。

关键词：土壤非线性电离效应水平接地体三维时域有限差分算法冲击特性参数冲击散流

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华东地区一次飑线过程的地闪演变特征

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科学技术与工程 2017年第25期17卷 17-24页

作者：郭凤霞刘祖培鲍敏李雅雯石海峰李扬南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044

为深入了解飑线的触发机制和其地闪活动演变特征,本文利用全国地闪定位资料、常规气象观测资料、雷达资料,分析了发生在安徽和江苏地区的一次飑线过程的天气背景、地闪时空分布特征及其与雷达回波之间的关系。结果表明,飑线的发生依赖于... 详细信息

为深入了解飑线的触发机制和其地闪活动演变特征,本文利用全国地闪定位资料、常规气象观测资料、雷达资料,分析了发生在安徽和江苏地区的一次飑线过程的天气背景、地闪时空分布特征及其与雷达回波之间的关系。结果表明,飑线的发生依赖于"下湿上干"的不稳定大气层结,低层的辐射逆温层加剧了不稳定能量的积累,槽前高低空急流和副热带高压带来了充足的水汽和热量,同时低涡和切变线提供动力条件。此次飑线过程中,负地闪占主导,一般集中于45~55 d BZ的强回波区,而正地闪更容易发生于强对流中心外围30~45 d BZ的次强回波区内,负地闪和正地闪的频数演变特征在飑线成熟阶段基本一致,但正地闪在对流云体减弱时却显得相对活跃。地闪活动集中于回波顶高8~14 km且40 d BZ回波顶高突破了0℃层结高度尤其是突破了-10℃的区域。随着对流系统的减弱负地闪的发生位置更加趋近于强回波中心,而正地闪主要分布于回波单体之间的过渡区,对单体的对流强度要求较负地闪要低。

关键词：飑线地闪大气层结雷达回波

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南京北郊大气垂直扩散参数特征的测量及其应用

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气象与环境科学 2018年第4期41卷 54-59页

作者：曹琪敏邹嘉南马欣於清源魏夏潞官石坚张秀美安俊琳南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中山大学大气科学学院广州510275 兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000

利用平面照相法,以江苏南热发电有限责任公司#Q2号烟囱为研究对象,进行了500次拍摄,通过风向风速、云量、太阳高度角等气象数据,确定了不同稳定度下南京北郊大气扩散参数的特征。与P-G扩散曲线对比发现,在强不稳定A、弱不稳定C、中性D... 详细信息

利用平面照相法,以江苏南热发电有限责任公司#Q2号烟囱为研究对象,进行了500次拍摄,通过风向风速、云量、太阳高度角等气象数据,确定了不同稳定度下南京北郊大气扩散参数的特征。与P-G扩散曲线对比发现,在强不稳定A、弱不稳定C、中性D层结中,南京北郊的大气垂直扩散参数在距离排放源200 m范围内更不稳定,而在200—1000 m范围内更稳定。其中,不稳定B层结的扩散曲线与P-G扩散曲线一致,较稳定E、稳定F层结出现于白天的频率很低。对比垂直扩散参数幂函数表达式σ_z=γx~α的系数值γ和α,本研究中α值分别比国家标准增加了28. 6%(A层结)、56. 4%(C层结)、30. 4%(D层结),而B层结的α值却比国家标准减少了22. 9%。此外,通过高斯扩散公式计算得到SO_2和NO_X扩散到观测点的浓度,发现该计算值仅占气象楼污染气体监测平台实测SO_2和NO_X浓度的0. 82%和0. 69%。结合风场发现,SO_2和NO_X实测值受观测点东部工业污染物排放的叠加效应影响较大。其中,NO_X的实测值在受到偏东风和偏南风的影响时具有较大值,且在0. 5～1. 5 m·s^(-1)的较弱风速影响时,NO_X的实测值将达到60μg·m^(-3)以上。

关键词：南京大气扩散参数高斯扩散模式

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北京及其周边地区SAFIR和ADTD闪电定位资料对比分析

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高原气象 2017年第4期36卷 1115-1126页

作者：李京校郭凤霞扈海波李如箭钱慕晖肖稳安北京市气象灾害防御中心北京100089 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中国气象局北京城市气象研究所北京100089

通过对比分析2008年北京及其周边地区SAFIR(Surveillance et Alerte Foudre par Interferometrie Radiometrique)和ADTD(Advanced TOA and Direction system)两套闪电定位系统观测的地闪资料,结果显示:SAFIR系统探测的正地闪次数、负地闪次数均比ADTD系统偏少,但二者探测到正地闪和负地闪的日变化、月变化特征基本一致。SAFIR系统探测的正地闪百分比ADTD高。SAFIR系统的地闪高值区主要在偏南部,而ADTD系统的正地闪电流强度高值区流高值区主要在偏北部,地闪低值区分布基本一致。SAFIR系统探测的正地闪、负地闪电流强度小于ADTD系统的观测值,前者探测的正地闪电流强度日分布中整体比后者小约25 k A,负地闪电流强度日分布则小约10 k A。二者观测的电流强度日变化、月变化变化特征基本一致。ADTD负地闪电流累积概率分布整体和IEEE工作组给出范围较为接近。SAFIR系统探测的正地闪电流强度高值区空间分布较集中,而ADTD系统的空间分布相对较均匀分散。整体而言,两者探测的闪电时间分布特征较为接近,而闪电次数和强度分布特征有差别,对于出现差别的原因有待进一步研究。

关键词：北京及其周边地区 SAFIR系统 ADTD系统地闪时空分布电流强度

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北京9.3阅兵前后天津市大气污染变化特征分析

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环境工程学报 2017年第10期11卷 5446-5456页

作者：陈臣温天雪安俊琳王跃思王莉莉刘子锐南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029

2015年8月23日—9月4日京津冀地区对部分污染源实行了临时性的减排管控措施,为保障9月3日北京大阅兵的空气质量起到了重要作用。天津作为协同减排的重要城市,阅兵期间空气质量变化一直备受关注。为评估这次减排管控措施对空气质量的改... 详细信息

2015年8月23日—9月4日京津冀地区对部分污染源实行了临时性的减排管控措施,为保障9月3日北京大阅兵的空气质量起到了重要作用。天津作为协同减排的重要城市,阅兵期间空气质量变化一直备受关注。为评估这次减排管控措施对空气质量的改善效果,于2015年8月10日—9月15日,选择天津市气象局院内观测场,利用自动在线观测仪器对大气污染物NO_x、SO_2、CO、O_3及PM_(2.5)进行了连续观测,以天津所采取的临时减排措施为时间节点,对人为管控前后污染物的浓度水平、源贡献及日变化特征进行了比对分析,并结合气团输送特征讨论了气象条件在各时段的贡献。结果显示:在减排期间(2015年8月23日—9月4日),NO、NO_2、SO_2、CO、O_3及PM_(2.5)浓度较减排前(2015年8月10日—22日)分别降低了12.3%、34.1%、41.8%、21.1%、39.0%及63.1%,燃煤、工业及扬尘源控制效果显著;减排后(2015年9月5日—15日)较减排期,NO、NO_2、SO_2、CO及PM_(2.5)浓度分别升高了77.2%、46.1%、13.3%、12.5%和11.5%,空气质量主要受机动车源的影响。NO_2、SO_2、CO及PM_(2.5)在各时段的日变化基本呈早晚双峰型,NO呈早单峰型,O_3呈午后单峰型,减排措施有效降低了峰值和浓度水平,污染物排放至大气后,近地面气象要素也会有所影响。由气团的输送特征可知,有利的气象条件也是减排期间良好空气质量的重要因素,减排后CO、SO_2和PM_(2.5)无显著回升主要得益于清洁气团的频繁出现。

关键词：天津阅兵大气污染减排气象条件

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长三角工业区夏季近地层臭氧和颗粒物污染相互关系研究

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大气科学 2017年第3期41卷 618-628页

作者：邵平辛金元安俊琳王俊秀吴方堃吉东生王跃思南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029

利用2013年5月15日到8月31日南京江北工业区(长三角典型工业区)同步的观测资料分析了近地层臭氧(O_3)和细颗粒物(PM_(2.5))、气溶胶光学厚度(AOD)的变化特征及相互间的关系,并结合光化学箱模式分析了AOD对近地层O_3生成的影响。结果表明... 详细信息

利用2013年5月15日到8月31日南京江北工业区(长三角典型工业区)同步的观测资料分析了近地层臭氧(O_3)和细颗粒物(PM_(2.5))、气溶胶光学厚度(AOD)的变化特征及相互间的关系,并结合光化学箱模式分析了AOD对近地层O_3生成的影响。结果表明,观测期间PM_(2.5)平均质量浓度为56.2±20.1μg m^(-3);AOD(500nm)均值为1.4±0.9;波长指数α(440~870 nm)均值为1.0±0.3。PM_(2.5)质量浓度24 h均值超国家二级标准20.2%,超标时AOD均值增加14.7%,α平均值增加23.9%,O_3体积分数均值减少12.3%。O_3超国家二级标准10.1%,超标时段AOD增加34.9%,α变化不显著。高温低湿条件下,O_3日变化峰值(y)和PM2.5质量浓度(x)存在较高的线性相关。相对湿度<60%时,两者拟合曲线为y=0.97x+43.96(拟合度R2=0.60),温度>32°C时,两者拟合方程为y=1.24x+30.61(R^2=0.64)。夏季长三角工业区呈现高浓度O_3与高浓度PM_(2.5)叠加的大气复合污染。O_3日变化峰值和AOD变化呈显著负相关。模拟结果显示,O_3日变化峰值(y)和AOD(x)呈现极高的负相关[y=-34.28x+181.62,R^2=0.93或y=220.62·exp(-x/3.17)-19.50,R^2=0.99]。

关键词：长三角工业区臭氧 PM2.5 气溶胶光学厚度大气复合污染臭氧光化学生成

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基于WRF-Chem模拟的玉溪市大气环境容量精细估算

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环境科学学报 2017年第10期37卷 3876-3884页

作者：常嘉成赵天良谭成好张朝能史建武吉正元南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 昆明理工大学环境科学与工程学院昆明650500 玉溪市环境监测站玉溪653100

云南高原的清洁大气环境及其潜在变化是一个值得深入研究的大气环境问题.本文选择云南高原重要工业城市—玉溪作为研究区域,基于中尺度空气质量模式WRF-Chem,开展玉溪市的大气环境容量模拟估算.同时,以2015年冬、春、夏、秋季主要大气... 详细信息

云南高原的清洁大气环境及其潜在变化是一个值得深入研究的大气环境问题.本文选择云南高原重要工业城市—玉溪作为研究区域,基于中尺度空气质量模式WRF-Chem,开展玉溪市的大气环境容量模拟估算.同时,以2015年冬、春、夏、秋季主要大气污染物模拟为基础,采用以我国环境空气质量标准(GB3095—2012)为约束目标的WRF-Chem模拟迭代大气环境容量算法,设置3 km的精细分辨率,计算得到2015年玉溪市一次PM_(10)、一次PM_(2.5)、SO_2、NO_x和CO的大气环境容量分别为1.284×10~4、0.854×10~4、1.917×10~4、1.796×10~4和51.556×10~4t·a^(-1).最后,研究了整个玉溪市区域和城区大气环境容量的季节变化特征,结果发现,各污染物冬季大气环境容量最小,除PM_(2.5)外的污染物均在春季大气环境容量最大.玉溪市城区剩余容量占全市的比例均在40%左右,反映了工业发展和城市化带来的大气环境的城乡差异及可能的环境变化效应.

关键词：大气环境容量 WRF-Chem 空气质量玉溪

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不同季节气象条件对北京城区高黑碳浓度变化的影响

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环境科学学报 2017年第6期37卷 2255-2264页

作者：张宸赫程兴宏赵天良徐祥德武云飞张仁健蔡雯悦苏航王寅钧南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局大气化学重点开放实验室北京100081 中国科学院大气物理研究所北京100029 辽宁省气象台沈阳110166

利用2013年至2015年北京城区黑碳气溶胶(下文统称为"BC")和PM2.5观测资料,结合地面气象观测资料、ECMWF边界层高度再分析资料和FNL/NCEP不同高度风速再分析资料,讨论了BC质量浓度及其在PM_(2.5)质量浓度中所占比例(下文统称&q... 详细信息

利用2013年至2015年北京城区黑碳气溶胶(下文统称为"BC")和PM2.5观测资料,结合地面气象观测资料、ECMWF边界层高度再分析资料和FNL/NCEP不同高度风速再分析资料,讨论了BC质量浓度及其在PM_(2.5)质量浓度中所占比例(下文统称"黑碳占比")的季节、月、日变化特征,并通过计算北京城区BC浓度与不同高度风速的相关矢量,分析了气象条件和外来输送对北京城区BC浓度变化的影响.结果发现:研究时段内北京城区BC浓度平均值为(4.77±4.49)μg·m^(-3);黑碳占比为8.23%±5.47%.BC浓度和黑碳占比在春、夏季低,秋、冬季高,其日变化特征在4个季节均为"白天低夜间高"的单峰型特征.随着PM_(2.5)浓度的升高,BC浓度增大,黑碳占比减小.当北京地区风向为东北、东北偏东、东南和西南偏西(主风向)时,BC浓度与风速和边界层高度均呈反向变化,即随风速和边界层高度的增大而减小.另外不同季节BC浓度随风速变化的临界值及其变化速率不同.冬季高BC浓度时段,北京城区BC浓度在低层大气的关键影响区分别位于河北南部与山东交界地区以及河北西北部与山西内蒙交界地区;高空关键影响区主要位于北京以西的河北西部、山西北部和内蒙古地区.

关键词：黑碳气溶胶黑碳占比变化特征气象因子相关分析外来输送

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