检索结果-内蒙古大学图书馆

大气科学学报 2024年第03期 404-416页

作者：白嘉怡魏伟张宏昇车慧正中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室陕西省大气探测技术保障中心中国气象局地球系统数值预报中心中国气象局地球系统数值预报中心开放实验室北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室中国气象局大气化学重点开放实验室

大气边界层高度受多种气象因素影响，正确掌握大气边界层高度连续变化和演变规律具有重要意义。为解决传统技术手段获取大气边界层高度存在的时空分辨率低、误差偏大等问题，本研究基于机器学习方法——XGBoost，利用2016年1月—2019年... 详细信息

大气边界层高度受多种气象因素影响，正确掌握大气边界层高度连续变化和演变规律具有重要意义。为解决传统技术手段获取大气边界层高度存在的时空分辨率低、误差偏大等问题，本研究基于机器学习方法——XGBoost，利用2016年1月—2019年5月北京地区长期的地面气象观测、风廓线测风雷达和探空观测数据进行训练，确定算法模型估算大气边界层高度，预测了2019年6月—2020年5月北京地区大气边界层高度。结果表明：在晴朗的白天，模型预测效果最好，与真实观测存在较高的一致性，相关系数达到0.86；夜间预测效果较差。地表温度、相对湿度、风速是对模型预测结果影响最显著的特征。预测的边界层高度呈现显著日变化，日出之后迅速发展，午后逐渐下降，夜间逐渐达到平稳；春夏季北京地区边界层高度日变化较为显著，可达1 km；秋冬季日变化幅度较小，约为700 m。总体上，XGBoost算法预测边界层高度的能力优于多元线性回归算法和支持向量机。基于机器学习的边界层高度估计和预测方法避免了传统手段设置阈值带来的误差，为边界层高度连续观测和预测提供了新思路。

关键词： XGBoost方法机器学习大气边界层高度日变化

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基于FY-4A的庐山云海特征及其成因研究

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气象学报 2023年第6期81卷 973-984页

作者：陈勇段婧王新郭强张小鹏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 中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室北京100081 国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)/中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/许健民气象卫星创新中心北京100081 庐山气象局九江332900

利用FY-4A卫星等资料分析了2019—2021年的19次庐山白天云海过程(12个传统云海和7个瀑布云过程),研究了庐山云海特征及其形成机制,评估了卫星资料在云海识别中的应用。研究表明:FY-4A可见光云图可基本辨识庐山云海范围及宏观演变特征,... 详细信息

利用FY-4A卫星等资料分析了2019—2021年的19次庐山白天云海过程(12个传统云海和7个瀑布云过程),研究了庐山云海特征及其形成机制,评估了卫星资料在云海识别中的应用。研究表明:FY-4A可见光云图可基本辨识庐山云海范围及宏观演变特征,但较难刻画出小尺度瀑布云的精细结构;FY-4A的云顶高度L2产品可用于庐山传统云海的识别,但较难识别瀑布云过程。非洋面海岛的庐山也存在云系尾流现象且频率较高(共3次过程),由绕流作用形成的尾流云系呈逗号状分布,做规律性摆动但无连续涡旋;该尾流型云海形成的主要因素是庐山为相对周边孤立的椭圆形山体、冷高压底部的强北风低空急流、山腰逆温层。庐山云海发生时大多受地面高压控制且位于850 hPa的高湿区或边缘区域,该区域的弱下沉运动形成的逆温层和低空充沛的水汽有利于庐山云海形成及维持。

关键词：庐山云海 FY-4A 可见光尾流

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2013~2020年北京市城区PM_(2.5)及其化学组分正增长机制研究

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大气科学 2023年第2期47卷 373-386页

作者：江琪张碧辉赵有龙王飞孙业乐国家气象中心北京100081 中国气象局交通气象重点实验室南京210008 河北省邯郸市气象局邯郸056001 中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室北京100081 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

2013年以来,北京市城区细颗粒物(PM_(2.5))质量浓度年均值呈逐年降低趋势,但PM_(2.5)重污染事件仍旧频发,污染出现快速甚至爆发增长的成因和理化机制仍存在诸多不确定性。基于北京市城区2013~2020年常规气象要素、PM_(2.5)及其化学组分... 详细信息

2013年以来,北京市城区细颗粒物(PM_(2.5))质量浓度年均值呈逐年降低趋势,但PM_(2.5)重污染事件仍旧频发,污染出现快速甚至爆发增长的成因和理化机制仍存在诸多不确定性。基于北京市城区2013~2020年常规气象要素、PM_(2.5)及其化学组分观测资料,分析了PM_(2.5)在缓慢、快速和爆发三种增长机制下的颗粒物浓度和组分的阈值及其与气象条件的相关关系。结果表明,2013~2020年,北京市城区PM_(2.5)在增长时段(1~24 h间隔)中平均累积速率呈逐年放缓的趋势,大气污染累积阶段中缓慢增长的比重逐年升高。在判别标准逐渐严苛的前提下,爆发增长的比重逐年变化不大(4%~7%)。2013~2016年爆发增长的PM_(2.5)浓度阈值为62μg m^(-3),2017年后,该阈值严苛至45μg m^(-3)。82μg m^(-3)为2018年以来极易出现PM_(2.5)爆发增长的界限值,高于此值后爆发增长的概率将大幅提升。有机物(Org)在爆发增长中起到了至关重要的作用。同一时间间隔Org在亚微米气溶胶(PM1)增长浓度中的贡献缓慢增长<快速增长<爆发增长,其中一次有机气溶胶(POA)在快速和爆发增长中对Org增长浓度的贡献平均超过50%,高于研究时段40%的平均占比。无机组分中,硫酸盐(SO_(4)^(2−))在PM1增长浓度中的贡献爆发增长(13%)>快速增长(11.8%)>缓慢增长(11.1%),硝酸盐(NO3-)的贡献相反。二次气溶胶(SPM)在累积阶段的贡献高于一次气溶胶(PPM),但爆发增长中,PPM在污染增长中贡献(最高达45%)明显高于平均时段的33%,PPM在爆发增长中的贡献不可小觑。秋冬季的爆发增长开始后,温度和气压均有所降低,而湿度明显升高。北京城区爆发增长中主要的气团来向为偏南向(三个高度占比分布为69%~82%),其次为偏东方向(12%~20%)。

关键词：爆发增长化学组分阈值气象要素 PM_(2.5) 污染累积

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基于化学组分参数化的大气气溶胶吸湿性特征

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中国环境科学 2022年第1期42卷 52-60页

作者：沈子宣徐敏胡波王跃思邹嘉南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气象灾害教育部重点实验室气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 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

为了探讨大气气溶胶的吸湿性特征,基于观测气溶胶化学组分,计算了吸湿性参数κ.首先,通过PCA分析法,得到了对吸湿性参数κ贡献率较大的化学因子;其次,基于Kohler公式与ZSR混合理论,对各化学组分加权得到各时刻对应的吸湿性参数κ_(chemi... 详细信息

为了探讨大气气溶胶的吸湿性特征,基于观测气溶胶化学组分,计算了吸湿性参数κ.首先,通过PCA分析法,得到了对吸湿性参数κ贡献率较大的化学因子;其次,基于Kohler公式与ZSR混合理论,对各化学组分加权得到各时刻对应的吸湿性参数κ_(chemical);最后,基于κ-Kohler理论,讨论κ_(chemical)与其相关性,并通过κ_(chemical)对吸湿性特征参数(光学吸湿增长因子f(RH)、粒径吸湿增长因子gf)进行反演运算,探讨两者与理论值的差异.采用迭代算法与前人研究所得的经验公式求解吸湿性参数κ_(NEP),以验证化学方法计算吸湿性参数κ_(chemical)的准确性.此外,还根据所得的吸湿性参数,讨论其与能见度之间的关系.结果表明:κ_(chemical)与基于κ-Kohler理论计算得到的κ_(kohler)相关系数为0.78,两者的均方根误差为0.031,处于较低水平,两者比值基本分布于距中心拟合直线误差的10%内;反演所得的f(RH)与仪器测量值f(RH)_(measured)相关系数高达0.99,进一步证明了两者存在很强的线性关系;反演所得的gf与理论值gf_(NEP)重合度极高,也具有较高相关性;κ_(chemical)与能见度呈负相关性,在能见度≤5km时,κ_(NH_(4)NO_(3))对κ_(chemical)的贡献为74.63%.

关键词：化学组分参数化 κ-Kohler理论吸湿性

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渤海湾西岸蒸发量变化特征及影响因子研究——以沧州地区为例

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中国水土保持科学 2025年第2期23卷 18-25页

作者：闫春旺索春男马永敬中国气象局雄安大气边界层重点开放实验室雄安新区071700 沧州市气象局河北沧州061000 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室北京100029

环渤海沿岸平原地区的旱碱地是一种具有独特生态环境的特殊土地类型,旱碱地蒸发量变化是水土保持治理的关键调控对象,通过改变土壤盐分含量影响土地盐碱化程度,旱碱地蒸发量变化特征及其影响因子与水土保持治理关系密切。为研究该区域... 详细信息

环渤海沿岸平原地区的旱碱地是一种具有独特生态环境的特殊土地类型,旱碱地蒸发量变化是水土保持治理的关键调控对象,通过改变土壤盐分含量影响土地盐碱化程度,旱碱地蒸发量变化特征及其影响因子与水土保持治理关系密切。为研究该区域的蒸发量时空演变特征及其主导气象因子,利用1957—2018年沧州地区沿海(黄骅站)和内陆(泊头站)站点蒸发量观测数据进行综合统计分析。结果表明:1)沿海和内陆站点蒸发量均有“蒸发佯谬”现象,内陆站点更显著。“蒸发佯谬”现象的发生与总云量的增加、日照时间的减少以及地面风速下降有关;2)2站点蒸发量在2002年发生突变,与总云量和日照时间变化有关,突变后沿海地区蒸发量气候倾向率为111.5 mm/10 a,蒸发量呈明显增加的趋势;3)蒸发量的长期变化趋势与总云量、水汽压、相对湿度呈显著负相关,相关系数分别为-0.614、-0.521、-0.450,与平均风速、日照时间呈显著正相关,相关系数为0.667、0.591。渤海湾西岸沿海地区蒸发量突变(2002年)后呈增加趋势,易加剧土壤旱碱化,加重水土流失,研究结果可为水土保持治理和防护提供理论参考。

关键词：旱碱地蒸发皿蒸发量蒸发佯谬气象因子水土保持渤海湾西岸

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不同时间尺度上PM_(2.5)与臭氧协同关系及其影响因素分析

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科学通报 2022年第18期67卷 2018-2028页

作者：孙金金谢晓栋秦墨梅于兴娜吉东生龚康佳李婧祎黄琳胡建林南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气物理学院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与大气化学国家重点实验室北京100029

PM_(2.5)和O_(3)(P-O)协同控制是持续改善我国空气质量的关键,识别我国重要地区P-O协同关系及其影响因素是实施P-O协同控制的基础.本研究选取华北平原(NCP)地区和长江三角洲(YRD)地区,分析了2019年不同季节和时间尺度P-O协同关系.结合... 详细信息

PM_(2.5)和O_(3)(P-O)协同控制是持续改善我国空气质量的关键,识别我国重要地区P-O协同关系及其影响因素是实施P-O协同控制的基础.本研究选取华北平原(NCP)地区和长江三角洲(YRD)地区,分析了2019年不同季节和时间尺度P-O协同关系.结合北京、石家庄、上海、南京全年PM_(2.5)化学组分和气象要素数据,运用相关性分析,探究主导P-O协同关系的化学组分以及气象条件对P-O关系的影响.结果表明,不同时间尺度P-O协同关系及其主导组分不同.日均尺度上,除NCP地区的秋、冬季外,两个地区其他季节的P-O之间皆呈现正协同关系,尤其夏季P-O为强的正协同关系(COR≥0.5);而小时尺度仅夏季仍为正协同关系.P-O关系还存在区域差异,南方皆强于北方,近海强于内陆.日均尺度,夏季P-O正相关是主要组分共同驱动,化学协同作用主导;除夏季外,组分硫酸盐(SO_(4)^(2−))和一次有机碳(POC)主导NCP城市的P-O协同关系,而主导YRD城市的是硝酸盐(NO_(3)^(−))和二次有机碳(SOC);小时尺度上,夏季4个城市P-O关系是由SO_(4)^(2−)和SOC主导,而春、秋季P-O关系由NO_(3)^(−)与O_(3)强的负相关主导.不同时间尺度上,气象条件的影响可以削弱P-O正协同(或增强负协同)关系.相对湿度是削弱P-O正协同关系的主控气象要素;冬季受到风速和边界层高度影响,增强P-O负协同关系.

关键词： PM_(2.5)与臭氧相关性分析化学组分气象要素不同时间尺度

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2002—2021年北半球中高纬度典型山脉积雪的时空变化对比分析

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冰川冻土 2024年第2期46卷 475-488页

作者：孙成杰王剑庚张永宏王雯皎朱灵龙田丰宋凯达南京信息工程大学大气物理学院中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044 无锡学院物联网工程学院江苏无锡214105 南京信息工程大学自动化学院江苏南京210044

积雪是冰冻圈的重要组成部分,其对气候变化的响应存在明显的空间差异。阿尔泰山脉、阿尔卑斯山脉和喀斯喀特山脉分别是亚洲、欧洲和北美洲最重要的山脉之一,三条山脉同处于北半球中高纬度,具有丰富的积雪资源。本文基于MODIS每日积雪产... 详细信息

积雪是冰冻圈的重要组成部分,其对气候变化的响应存在明显的空间差异。阿尔泰山脉、阿尔卑斯山脉和喀斯喀特山脉分别是亚洲、欧洲和北美洲最重要的山脉之一,三条山脉同处于北半球中高纬度,具有丰富的积雪资源。本文基于MODIS每日积雪产品,获得阿尔泰山脉、阿尔卑斯山脉和喀斯喀特山脉的积雪覆盖率、积雪日数、积雪初日和积雪终日四个积雪参数,对比分析了三条山脉2002—2021年积雪的时空变化,并研究了气候因子对积雪参数的影响。结果表明,三条山脉积雪参数的空间分布差异明显。阿尔泰山脉积雪覆盖率最大,积雪日数最长,积雪初日最早,积雪终日最晚,分别为38.00%、141 d、66 d、207 d;阿尔卑斯山脉的积雪覆盖率、积雪日数、积雪初日、积雪终日分别为21.68%、79 d、97 d、194 d;喀斯喀特山脉的积雪覆盖率最小,积雪日数最短,积雪初日最晚,积雪终日最早,分别为15.18%、56 d、103 d、183 d。就趋势而言,阿尔泰山脉积雪覆盖率增大,更早的积雪和更晚的融雪使积雪日数增加;阿尔卑斯山脉积雪覆盖率减小,更早的融雪使得积雪日数减少;喀斯喀特山脉积雪覆盖率增大,更晚的融雪使得积雪日数增加。各气候因子中,地表温度对三条山脉积雪的影响比降水大。对三条山脉积雪时空变化的一致性对比分析,有助于全面了解北半球中高纬度山区积雪对气候变化响应的时空差异。

关键词：积雪阿尔泰山脉阿尔卑斯山脉喀斯喀特山脉 MODIS 时空变化趋势分析

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2018年杭州市主城区气溶胶散射特性的观测

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环境化学 2023年第5期42卷 1573-1583页

作者：黄意晚康娜杨焕强谢筠齐冰程昊徐宏辉辛金元南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室南京210044 杭州市气象局杭州310051 富阳区气象局杭州311499 浙江省气象科学研究所杭州310008 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

本文利用2018年杭州国家基准气候站Aurora-3000浊度仪和相关气象要素观测资料,研究了杭州市主城区大气环境中气溶胶散射系数的变化特征.结果表明,2018年杭州市主城区年平均散射系数为(217.4±161.9)Mm^(-1).受大气环流形势,季节性... 详细信息

本文利用2018年杭州国家基准气候站Aurora-3000浊度仪和相关气象要素观测资料,研究了杭州市主城区大气环境中气溶胶散射系数的变化特征.结果表明,2018年杭州市主城区年平均散射系数为(217.4±161.9)Mm^(-1).受大气环流形势,季节性气象条件变化以及人为源的影响,气溶胶散射系数表现为冬季和春季高于秋季和夏季.在逆温层,交通排放,人为活动的共同作用下,散射系数呈“一峰一谷型”的日变化特征,峰值出现在8:00(北京时,下同),谷值出现在15:00.随着PM_(2.5)质量浓度的增加,散射系数和PM_(2.5)质量浓度表现出越来越明显的正相关关系.散射系数随地面风的增大而减小.并且由于春季地面风速达全年最大值,具有较好的扩散条件,因此导致散射系数较冬季小;秋冬季,由于人为排放的气溶胶局地性很强,因此不同风向的散射系数分布差异不大.对2018年11月27日—12月3日一次典型的空气污染过程分析表明,混合层高度与散射系数,PM_(2.5)浓度呈现负相关关系.该过程中散射系数的高值区一般都保持高湿低温的状态.结合天气形势和后向轨迹模式分析可知,该时段由于受到西南低空急流的影响,污染气团主要是来自我国西南及周边地区.

关键词：大气气溶胶散射系数浊度仪 PM_(2.5)浓度气象要素 Hysplit后向轨迹模式杭州市

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2013—2023年关中地区冬季灰霾天气季节内环流特征分析

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陕西气象 2025年第3期 57-65页

作者：常文渊彭艳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 陕西省气象科学研究所西安710016 中国气象局秦岭和黄土高原生态环境气象重点开放实验室西安710016

利用大气再分析资料和地面PM25观测数据,开展2013—2023年冬季(11月—次年2月)关中地区灰霾天气季节内环流特征分析,并基于准地转理论阐述对流层大气结构异常对地面空气质量的影响.分析表明,关中冬季PM25有明显10~20d季节内波动;灰霾发... 详细信息

利用大气再分析资料和地面PM25观测数据,开展2013—2023年冬季(11月—次年2月)关中地区灰霾天气季节内环流特征分析,并基于准地转理论阐述对流层大气结构异常对地面空气质量的影响.分析表明,关中冬季PM25有明显10~20d季节内波动;灰霾发生伴随欧亚大陆中部250hPa低频波(>20d)负异常,陕西北部和内蒙古地区中频波(10~20d)正异常.关中位于东亚西风急流入口区北侧,西风急流异常显著影响地面空气质量.根据准地转理论,当西风急流入口区风速减弱,在急流入口区出现非地转的经向次级环流异常,导致关中地区出现大气上升运动.同时,关中地处高空环流的脊前槽后,反气旋涡度平流进一步促使当地高度场抬升,加强次级环流异常.在温度和涡度平流共同作用下,关中平原出现地面南风异常,气温偏高、相对湿度偏高、大气边界层高度偏低,不利于空气污染物扩散,形成灰霾天气.关中冬季灰霾季节内环流特征与欧亚大陆遥相关型负位相类似.环流分类显示,灰霾天与清洁天分类特征交替出现.由于中频波移动相对缓慢,当减弱西风持续维持,其激发的局地次级环流有助于出现持续性灰霾天气.

关键词： PM25 季节内环流准地转理论西风急流

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东南亚生物质燃烧输送影响我国西南气溶胶辐射特性研究

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中国环境科学 2020年第4期40卷 1429-1436页

作者：周茹朱君南京信息工程大学大气物理学院中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044 中国气象局大气化学重点开放实验室北京100081

利用2013年地基CE-318太阳光度计观测数据,结合中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感产品和HYSPLIT后向轨迹分析,研究了一次东南亚生物质燃烧污染长距离输送至中国西南昆明站点过程(2013年4月5~8日)中,气溶胶光学特性和辐射特性的变化及其可... 详细信息

利用2013年地基CE-318太阳光度计观测数据,结合中分辨率成像光谱仪(MODIS)遥感产品和HYSPLIT后向轨迹分析,研究了一次东南亚生物质燃烧污染长距离输送至中国西南昆明站点过程(2013年4月5~8日)中,气溶胶光学特性和辐射特性的变化及其可能来源.结果表明,此次污染过程期间,我国西南地区生物质燃烧活动较少,而中南半岛地区生物质燃烧活动显著.4月5~7日,昆明站点气溶胶光学厚度(AOD)升高,消光波长指数(EAE)和吸收波长指数(AAE)均增大.此外,依据EAE和AAE分类方法,5~6日昆明站点以城市工业气溶胶为主,7~8日以生物质燃烧气溶胶为主,其细模态峰值半径(0.11μm)小于5~6日(0.15μm),7日细模态粒子体积浓度峰值(约为0.16μm^3/μm^2)是5日的2倍.气溶胶直接辐射强迫(ARF)日变化结果表明4月7日气溶胶对地表的降温效应达到最大,对大气的加热作用最强.气溶胶直接辐射强迫效率值(ARFE)的变化表明生物质燃烧气溶胶对大气顶的降温作用减弱.MODIS遥感以及HYSPLIT模式后向轨迹表明,此次昆明站点生物质燃烧气溶胶主要来源于东南亚地区(主要是印度北部、印缅北部和不丹地区).

关键词：气溶胶光学特性西南地区生物质燃烧

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