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基于气流轨迹聚类的大气污染输送影响

环境科学研究 2009年第6期22卷 637-642页

作者：王芳陈东升程水源李明君北京工业大学环境与能源工程学院北京100124

基于中尺度气象预报模式(MM5)、混合单粒子拉格朗日积分(HYSPLIT)轨迹模式模拟和K均值聚类算法,利用气流轨迹聚类判断不同尺度大气输送型对城市空气的质量影响.采用MM5模式对2006年珠江三角洲地区四季代表月(1,4,7,10月)的气象场进行了... 详细信息

基于中尺度气象预报模式(MM5)、混合单粒子拉格朗日积分(HYSPLIT)轨迹模式模拟和K均值聚类算法,利用气流轨迹聚类判断不同尺度大气输送型对城市空气的质量影响.采用MM5模式对2006年珠江三角洲地区四季代表月(1,4,7,10月)的气象场进行了模拟,将模拟结果输入到HYSPLIT模式中,以计算广州市上空气团每日逐时的12 h后向轨迹;利用K均值聚类算法按轨迹移动方向和速度将各月气流轨迹线聚为有代表性的5类,计算各类输送型出现时段广州市ρ(PM10)和ρ(SO2)的平均值.结果表明,珠江三角洲地区低层大气输送季节性变化明显,按输送特征及其对城市污染物浓度的影响差异,可将输送型分为局地输送、城市间输送和远距离输送3类.结合污染源排放清单得出的污染源空间分布,分析结果表明,广州市大气污染较重时段主要受特殊气象条件和珠江三角洲地区周边城市排放源的影响,本地源排放与周边城市污染物输送的叠加使大气污染加重.

关键词：气流轨迹 K均值聚类污染物输送城市空气质量

基于轨迹模型的和田绿洲沙尘移动轨迹及气象特征分析

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环境工程技术学报 2022年第4期12卷 1007-1014页

作者：艾沙江·艾力徐至远徐海量木合塔尔·吾提库尔麦麦提艾力·麦麦提敏中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆农业大学水利与土木工程学院新疆和田地区墨玉县气象局

以塔克拉玛干沙漠南缘的和田绿洲为研究区域,使用HYSPLIT后向轨迹模型和NCEP的GDAS全球气象要素数据,将和田绿洲西北部的墨玉县城作为模拟受点(79.72°E,37.26°N),对2004—2018年墨玉县发生的2891次沙尘天气进行36 h的后向轨迹模拟,并... 详细信息

以塔克拉玛干沙漠南缘的和田绿洲为研究区域,使用HYSPLIT后向轨迹模型和NCEP的GDAS全球气象要素数据,将和田绿洲西北部的墨玉县城作为模拟受点(79.72°E,37.26°N),对2004—2018年墨玉县发生的2891次沙尘天气进行36 h的后向轨迹模拟,并通过k-means聚类分析法,定量分析沙尘天气期间气流的传输路径及气象特征。结果表明:2004—2018年,研究区沙尘天气的发生频率变化幅度不大,没有明显的增减趋势;年内沙尘天气主要集中在春季和夏季(3—7月),占全年沙尘天气总数的70.23%,5、6月是强沙尘暴最活跃期。在沙尘天气期间气流的移动高度和轨迹相差较大,按照气流的起源地和到达墨玉县的方向将沙尘暴分为NW-W簇、N-N簇、NE-E簇和E-ES簇4簇轨迹类型,其发生天数占比分别为18.9%、12.3%、60.1%和7.8%。由东向西的沙尘天气发生天数占比最高(60.1%),但主要以浮尘天气为主;由西北向东南方向的沙尘发生频率不高,但移动速度最快,强沙尘暴和扬沙主要来自西北和西部方向;由北向南的沙尘暴速度最慢(1.36 m/s),空气湿度最低(26.4%),但气温最高(292.58 K)。定量印证了墨玉县沙尘暴不同传输路径,可为绿洲区沙尘暴研究提供参考。

关键词： HYSPLIT模型沙尘天气传输路径气流轨迹聚类分析和田绿洲

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长江三角洲地区大气污染物输送规律研究

环境科学 2008年第5期29卷 1430-1435页

作者：王艳柴发合王永红刘敏中国环境科学研究院城市与区域大气环境研究基地北京100012 泰安市环境保护科学研究所泰安271000

采用NCEP全球再分析资料运行MM5获得研究区域2004年代表月份的气象场模拟结果,运用HYSPLIT4.8模式,计算代表城市的后向及前向气流轨迹.结果表明,不同季节,气流轨迹的分布差异明显,影响范围各不相同.影响长三角地区低层大气的输送气流主... 详细信息

采用NCEP全球再分析资料运行MM5获得研究区域2004年代表月份的气象场模拟结果,运用HYSPLIT4.8模式,计算代表城市的后向及前向气流轨迹.结果表明,不同季节,气流轨迹的分布差异明显,影响范围各不相同.影响长三角地区低层大气的输送气流主要来源于蒙古、华北或东北地区,途径黄海海域或东部沿海的山东、江苏或上海等地抵达长三角地区.受夏季西南季风的影响,西南方向也是比较重要的输送途径.长江三角洲地区对外界的中尺度污染传输主要受东亚季风活动的影响,其中冬季季风是长三角污染物向华南和西太平洋地区传输的一个主要机制;影响长三角污染物输送的重要系统还包括春夏控制我国东部沿海地区的西太平洋副热带反气旋环流,该系统主要向西影响我国内陆地区.

关键词：长江三角洲大气污染物输送规律气流轨迹

青岛冬季大气PM2.5化学组成、来源解析及传输特征研究

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青岛冬季大气PM2.5化学组成、来源解析及传输特征研究

作者：庹雄山东大学

学位级别：硕士

了解青岛冬季大气PM2.5的污染特征对探究青岛地区冬季大气污染的成因和污染物的主要来源及传输机制具有重要意义,并有利于控制青岛冬季大气PM2.5污染。本研究于2019年11月18日至12月23日在青岛超站采集大气PM2.5样品,分析了 PM2.5的主... 详细信息

了解青岛冬季大气PM2.5的污染特征对探究青岛地区冬季大气污染的成因和污染物的主要来源及传输机制具有重要意义,并有利于控制青岛冬季大气PM2.5污染。本研究于2019年11月18日至12月23日在青岛超站采集大气PM2.5样品,分析了 PM2.5的主要化学成分,并利用后向气流轨迹聚类分析、正定矩阵因子分解模型(PMF)和浓度权重轨迹模型(CWT)等方法对实验数据进行分析,研究了青岛冬季大气PM2.5的化学组成特征、主要来源和大气传输特征。基于在线以及离线颗粒物质量浓度数据,本研究将研究期间青岛大气状况分为沙尘天、清洁天和污染天,其中污染天的占比为28.13%,污染天PM2.5的浓度是我国二级浓度标准的1.42倍,也是清洁天的2.82倍,表明了污染天存在较高的PM2.5污染现象。通过对PM2.5化学组分分析,发现青岛冬季水溶性离子以二次无机离子为主(84.14%);碳质组分中有明显的二次转化,二次有机碳占有机碳的51.40%,但污染天有机碳却以一次有机碳为主(79.39%)。通过PMF模型分析,本研究发现青岛冬季污染天PM2.5主要来自二次生成源(29.12%)、生物质燃烧源(25.96%)和煤燃烧源(21.72%);清洁天的PM2.5主要来自机动车源(27.71%)、海盐源(26.44%)和煤燃烧源(20.85%);沙尘天的PM2.5几乎全来自扬尘源(82.01%)。通过CWT分析发现青岛冬季污染天的PM2.5污染主要来自鲁中等工业区和黄海沿海的港口,通过海陆风输送至青岛,表明青岛市冬季大气PM2.5的防治需要区域协同控制。通过后向气流轨迹聚类分析,本研究发现青岛冬季大气主要受局部海陆风气流(43.42%)、季风气流(36.18%)和冷空气气流(20.39%)影响。其中局部海陆风气流对青岛市冬季PM2.5的影响最为显著,也是污染天的主要气流,能将山东省内煤燃烧源、机动车源和二次生成源产生的污染物输送至青岛,从而加剧青岛市冬季的PM2.5污染。季风气流是沙尘的主要传输方式,能增加青岛大气中的无机元素含量,也会将外地的机动车排放污染物输送至青岛。冷空气气流较为清洁,以海盐源为主,对清洁天气流的贡献较高,能明显改善青岛的大气环境。

关键词： PM2.5 PMF CWT 气流轨迹

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中国小麦条锈菌气流传播模拟研究

中国小麦条锈菌气流传播模拟研究

作者：张太学西北农林科技大学

学位级别：硕士

小麦条锈病是小麦生产上最重要的病害之一,大流行年份可造成小麦严重减产,严重威胁粮食安全生产,其病原菌Puccinia striiformis f.***.tritici喜凉怕热,可随气流远程传播,造成大面积流行危害。本研究以2010-2019年GDAS(Global Data Assim... 详细信息

小麦条锈病是小麦生产上最重要的病害之一,大流行年份可造成小麦严重减产,严重威胁粮食安全生产,其病原菌Puccinia striiformis f.***.tritici喜凉怕热,可随气流远程传播,造成大面积流行危害。本研究以2010-2019年GDAS(Global Data Assimilation System)气象数据为基础,利用HYSPLIT-4(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajector-4)气象模型与Meteo Info Map气象软件,对我国小麦条锈病流行区进行气流轨迹模拟,明确了小麦条锈菌在不同地区、不同时期随气流远程传播的范围、轨迹频率与可能的传播路径,以期为小麦条锈病监测预警及防控策略的制定等奠定理论基础。本研究取得了以下主要结果:1.陇南越夏菌源可能随着气流到达四川盆地、陕西关中、河南南阳、湖北襄阳等地进行越冬和冬繁。陇南天水1000-3000 m高度(离地面高度)区间的秋季气流向南经四川广元到达绵阳,频率为10-12%;向东到达甘肃平凉,频率为20-23%。陇东平凉地区1000-3000 m高度区间的秋季气流向南经宝鸡、汉中到达四川绵阳,频率为5-6%;向东经过庆阳、陕西关中到达河南南阳、湖北襄阳,到达陕西关中的频率为11-17%,到达南阳、襄阳地区的频率为2-3%。2.四川盆地冬繁菌源可能随气流到达陕西汉中和关中,也可能会南下到达川黔滇交界地区。四川盆地的气流主要在其内部循环,100-1000 m高度区间的春季部分气流可向北经汉中、宝鸡到达陕西关中,向南到达川、黔、滇交界地区。气流向北到达汉中的频率为10-13%,到达宝鸡的为7%,到达咸阳的为4-6%;气流向南到达西南三省交界区域的频率为3-5%。3.云贵高原的条锈菌可能会随气流进入四川盆地,也可能随气流到达湖北和河南南部。云贵高原秋季与春季的气流均可进入四川盆地,少部分气流到达湖北和河南南部等地。云南昆明、大理地区,贵州毕节、六盘水地区1000-3000 m高度区间的气流到达四川盆地南端的频率均可达到20%及以上,到达湖北和河南南部等地的频率为2-3%。4.西藏的条锈菌可能随气流到达四川盆地、青海和甘肃南部。西藏林芝春季的气流主要扩散至四川西北部山区和四川盆地,3000-5000 m高度区间的气流到达四川盆地的频率最高为16%,也可到达青海南部和甘肃南部等地的频率为1-2%。5.新疆的条锈菌可能通过春季的高空气流传播至内地。新疆阿克苏、伊犁两地春季1000-3000 m高度区间的气流在新疆内部循环,3000-5000 m的高空气流可以覆盖我国主要小麦产区,如河南、安徽、山东等地。阿克苏春季的气流到达青海西宁、海东地区的频率为10-12%,到达甘肃陇东地区的频率为7-9%,到达河南北部的频率为5-7%。伊犁春季的气流到达上述地区的频率均在5%以下。

关键词：小麦条锈病 HYSPLIT-4 MeteoInfoMap 条锈菌夏孢子气流轨迹

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北京东灵山地区主要大气污染物浓度变化特征

环境科学 2013年第7期34卷 2505-2511页

作者：于阳春胡波王跃思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

2009年8月～2011年6月在北京东灵山森林站连续观测了SO2、NOx、O3和PM2.5的浓度,利用观测数据分析了大气污染物的月变化、季节变化和统计日变化特征,结合气流轨迹探讨了传输对污染物的影响.结果表明,观测期间NO、NO2、NOx、O3、SO2和PM... 详细信息

2009年8月～2011年6月在北京东灵山森林站连续观测了SO2、NOx、O3和PM2.5的浓度,利用观测数据分析了大气污染物的月变化、季节变化和统计日变化特征,结合气流轨迹探讨了传输对污染物的影响.结果表明,观测期间NO、NO2、NOx、O3、SO2和PM2.5浓度的平均值分别为(2.0±1.6)、(13.2±7.2)、(15.3±8.2)、(61.0±19.6)、(3.6±3.6)、(35.6±32.0)μg.m-3,均低于北京城区的观测值.NOx浓度秋季最高,夏季最低,分别为(17.0±8.0)μg.m-3和(13.8±4.1)μg.m-3.O3浓度春、夏季高于秋、冬季,最高值出现在6月份.SO2冬季浓度最高,夏季浓度最低,冬季与夏季的比值约为2.7.PM2.5夏季的浓度要远高于其他3个季节,达到56.4μg.m-3.NOx、O3和SO2浓度日变化显著,其中NOx日变化为双峰型,O3和SO2日变化为单峰型,PM2.5日变化幅度较小.

关键词：东灵山大气污染浓度变化特征气流轨迹

中山市2000~2014年霾天气特征及气象影响因子

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中国环境科学 2016年第6期36卷 1638-1644页

作者：李颖敏邓雪娇邓涛劳钊明夏冠聪中山市气象局广东中山528400 中国气象局广州热带海洋气象研究所广东省区域数值天气预报重点实验室广东广州510080

利用中山市2000~2014年气象资料及2013~2014年环境监测站资料,分析中山市霾特征及气象影响因子,结果表明,中山市霾日数年际变化明显,最少为11d,出现在2005年;最多为134d,出现在2008年.霾天气主要发生在秋冬季节,霾日数最多的月份是1月,... 详细信息

利用中山市2000~2014年气象资料及2013~2014年环境监测站资料,分析中山市霾特征及气象影响因子,结果表明,中山市霾日数年际变化明显,最少为11d,出现在2005年;最多为134d,出现在2008年.霾天气主要发生在秋冬季节,霾日数最多的月份是1月,平均为10.5d.霾日PM_（2.5）的平均浓度是非霾日的2.26倍,PM_（2.5）是霾天气的重要污染物.中山市霾日典型天气形势有7种：大陆高压型、海上高压型、均压场型、冷锋前部型、台风外围下沉气流型、槽前脊后型、低压槽型.其中以大陆高压型占比例最高,为52.03%,冷锋前部型造成的能见度最低.气流轨迹聚类分析表明,影响中山的气流轨迹有7类,主要来源于东北方向的大陆和偏东方向的沿海;在东北方向气流轨迹影响下,污染物浓度较高;在东部沿海的气流轨迹下,能见度较低,表明中山市的霾天气受区域传输影响显著.

关键词：霾特征大气污染物天气形势气流轨迹

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深圳地区典型大气污染过程分析

中国环境科学 2006年第B7期26卷 7-11页

作者：邓雪娇黄健吴兑毕雪岩丁伟钰北京大学物理学院大气科学系北京100871 中国气象局广州热带海洋气象研究所广东广州510080

分析了深圳地区2003～2004年发生的6个典型污染过程.基于WRF中尺度气象模式的分析表明深圳地区的空气污染过程主要受副热带高压、热带气旋及变性冷高压脊的影响.HYSPLIT气流轨迹分析说明珠江三角洲上游地区的污染对深圳地区存在影响,当... 详细信息

分析了深圳地区2003～2004年发生的6个典型污染过程.基于WRF中尺度气象模式的分析表明深圳地区的空气污染过程主要受副热带高压、热带气旋及变性冷高压脊的影响.HYSPLIT气流轨迹分析说明珠江三角洲上游地区的污染对深圳地区存在影响,当深圳处于海上气团控制时,空气质量较好.

关键词：污染过程天气系统气流轨迹气象模式深圳地区

大连市夏季典型点位臭氧激光雷达垂直监测结果分析

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环境保护与循环经济 2023年第10期43卷 88-93页

作者：阎守政刘畅陈建宇曹姗姗范慧君张明明辽宁省大连生态环境监测中心辽宁大连116023

利用臭氧激光雷达对大连市夏季臭氧进行连续观测,分析夏季臭氧垂直廓线变化特征,结合风速风向、地面天气图、气流运动等分析臭氧污染过程、污染成因、传输来源。结果表明:大连市夏季臭氧垂直廓线呈单峰特征,峰值高度500~1 000 m,臭氧高... 详细信息

利用臭氧激光雷达对大连市夏季臭氧进行连续观测,分析夏季臭氧垂直廓线变化特征,结合风速风向、地面天气图、气流运动等分析臭氧污染过程、污染成因、传输来源。结果表明:大连市夏季臭氧垂直廓线呈单峰特征,峰值高度500~1 000 m,臭氧高空传输特征明显;高空臭氧逐日积累叠加,在下沉气流影响下与近地表污染混合,导致出现轻度臭氧污染天气,只有近地表臭氧生成时,出现臭氧污染天气可能性较低;后向轨迹分析表明,大连市臭氧污染传输主要来自山东、河北等区域。

关键词：激光雷达臭氧垂直分布传输特征气流轨迹大连市