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京津冀地区臭氧与温度的关系研究

中国环境科学 2024年第9期44卷 4778-4785页

作者：朱晓婉刘湘雪吴进邱雨露李颖若马志强北京市气象台北京100089 北京城市气象研究院北京100089 上甸子国家大气本底站北京101507

为探究气象条件对臭氧(O_(3))长期变化趋势的影响,基于京津冀地区多站点长时间序列污染物和气象观测数据对两种气候惩罚因子进行统计分析.结果表明,2016年之后,京津冀地区O_(3)对温度的敏感性增强.对比2016年前后两个时期(2010~2015年,P... 详细信息

为探究气象条件对臭氧(O_(3))长期变化趋势的影响,基于京津冀地区多站点长时间序列污染物和气象观测数据对两种气候惩罚因子进行统计分析.结果表明,2016年之后,京津冀地区O_(3)对温度的敏感性增强.对比2016年前后两个时期(2010~2015年,P2;2016~2020年,P3)的区域气象条件发现高温是导致这种现象的主要气象原因.P3时期的高温日数出现频率比P2时期偏高0.6%~5.1%,而这种高温日的频繁发生与京津冀地区在P3时期受焚风影响增多有关.P3阶段具备焚风发生条件的日数频率是P2时期的2.7倍,焚风条件下高温天气的发生频率是非焚风条件下的1.0~1.9倍.这种O_(3)对温度的敏感性增强意味着一旦气象条件有利于O_(3)污染的发生,O_(3)浓度会在短时间内达到与温度相关的最大反应速率,从而使高浓度O_(3)维持更长时间.与北京相比,京津冀其他地区的O_(3)污染形势更为严峻,需持续加强区域污染的联防联治,协同减排.

关键词：臭氧温度焚风气候惩罚因子

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全球总闪电的天基光学实时探测技术综述

光学学报 2024年第2期44卷 62-82页

作者：鲍书龙李欢孙凡陆风张志清陈晓杰唐绍凡梁华赵艳华北京空间机电研究所环境资源与气象探测领域办北京100094 北京空间机电研究所红外相机研究室北京100094 北京空间机电研究所科技处北京100094 中国气象局国家卫星气象中心北京100081 中国气象局风云气象卫星工程管理办公室北京100081 上海航天技术研究院气象环境卫星总体部上海201100

强对流天气是发生最频繁、影响最广泛的气象灾害,造成了巨大经济损失,严重威胁人民和社会安全,更是航空航天和信息通信等技术领域的重大威胁。闪电作为全球性强对流天气的典型要素,对强对流具有重要指示作用,因此闪电探测和强对流预警... 详细信息

强对流天气是发生最频繁、影响最广泛的气象灾害,造成了巨大经济损失,严重威胁人民和社会安全,更是航空航天和信息通信等技术领域的重大威胁。闪电作为全球性强对流天气的典型要素,对强对流具有重要指示作用,因此闪电探测和强对流预警预报成为天基遥感的重要任务之一。系统地总结了闪电危害,闪电探测体系的发展历程和现状,天基闪电光学探测的技术难点、实现途径和发展现状;同时详细阐述了我国FY-4A闪电成像仪技术实现途径及在轨应用成果。FY-4A闪电成像仪利用时间滤波、空间滤波、超窄带光谱滤波、星上时空域多维融合点目标检测等多维技术实现了天基闪电光学探测载荷的研制与在轨应用,国内气象部门和众多科研院所利用FY-4A闪电成像仪的闪电探测结果实现了强对流灾害的精确预警预报,产生了重大经济效益与社会效益。最后,针对目前闪电探测体系存在的问题,分析了我国未来天基闪电探测系统的发展趋势,为我国后续闪电探测发展提供了参考。

关键词：强对流灾害天基闪电光学探测时空多维融合预警预报闪电探测综述

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北京地区3次对流下山增强过程的云参数特征

应用气象学报 2024年第4期35卷 429-443页

作者：杨艺亚雷蕾仲跻芹翟亮荆浩郭锐北京市气象台北京100097 北京城市气象研究院北京100089

利用FY-4A资料,识别北京地区3次对流下山加强过程(2021年7月1日、2022年6月12日和2022年8月4日)的中尺度对流系统(mesoscale convective system,MCS),结合京津冀自动气象站降水资料、中国气象局北京快速更新循环数值预报系统(CMA-BJ)产... 详细信息

利用FY-4A资料,识别北京地区3次对流下山加强过程(2021年7月1日、2022年6月12日和2022年8月4日)的中尺度对流系统(mesoscale convective system,MCS),结合京津冀自动气象站降水资料、中国气象局北京快速更新循环数值预报系统(CMA-BJ)产品分析MCS云特征以指示MCS的形成、成熟阶段和演变特征。结果表明:形成阶段MCS面积增长缓慢,红外亮温梯度大,亮温值快速下降,最低值小于-65℃;成熟阶段MCS面积迅速增大,面积最大时地面短时强降水站数最多,但变温区面积、降温幅度和亮温梯度均小于形成阶段。水汽与红外亮温差(简称亮温差)可表示对流云发展强度,亮温差随时间变化呈缓慢波动增长-快速增长-稳定维持的特征,指示MCS不同发展阶段。MCS形成阶段后期,云顶高度升高,红外亮温和水汽亮温下降,亮温差接近于0℃;MCS成熟阶段,云顶高度、红外亮温和水汽亮温均达到极值,高空出流明显,云团面积增至最大。以上特征可揭示北京地区对流下山过程中MCS的发展阶段,为判断MCS强度变化和地面强降雨、大风落区提供参考。

关键词：中尺度对流系统(MCS) FY-4A静止卫星亮温对流下山

燃煤掺烧可再生燃料发电烟气多污染物协同控制研究进展

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中国电机工程学报 2024年第14期44卷 5642-5658,I0017页

作者：赵春林马子然王磊周佳丽王红妍马静彭胜攀李歌北京低碳清洁能源研究院北京市昌平区102211

“双碳”背景下,煤电清洁低碳发展是必然趋势。通过煤与生物质、污泥、生活垃圾等可再生燃料耦合掺烧发电,能显著降低CO_(2)排放量,是燃煤电厂实现碳中和、碳达峰的路径之一。燃煤掺烧可再生燃料发电后,烟气中非常规污染物(痕量元素、V... 详细信息

“双碳”背景下,煤电清洁低碳发展是必然趋势。通过煤与生物质、污泥、生活垃圾等可再生燃料耦合掺烧发电,能显著降低CO_(2)排放量,是燃煤电厂实现碳中和、碳达峰的路径之一。燃煤掺烧可再生燃料发电后,烟气中非常规污染物(痕量元素、VOCs等)种类及含量将增加,因此研究燃煤电厂现有的大气污染物控制装置(air pollution control devices,APCDs)的脱除能力,及未来可用于燃煤电厂的多污染物协同控制技术对于非常规污染物减排尤为必要。基于掺烧后烟气非常规污染物的排放特征,该文重点分析其在APCDs各环保设备中的迁移转化规律及净化效果,阐述为更高效控制非常规污染物的改进工艺的技术进展。进一步对污染物协同脱除资源化技术的发展现状、技术问题及工程应用进行探讨,其规模化发展仍要面临许多技术挑战。未来燃煤电厂可通过耦合可再生燃料发电、污染物的协同控制并联合CO_(2)捕集利用与封存技术,助力实现“减污降碳”目标。

关键词：耦合掺烧减污降碳大气污染物控制装置协同控制

近20年华西秋雨演变特征及其异常机理的进展

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高原气象 2024年第1期43卷 1-15页

作者：李一诺李跃清中国气象科学研究院北京100081 中国气象局成都高原气象研究所四川成都610072

华西秋雨是中国西部地区出现的独特而复杂的秋季降水现象,与经济社会和国民生活息息相关。本文在20世纪以来对华西秋雨认识的基础上,从多角度对比回顾了近20年来关于华西秋雨研究的主要成果。首先,明确了华西秋雨的时空范围、降水强度,... 详细信息

华西秋雨是中国西部地区出现的独特而复杂的秋季降水现象,与经济社会和国民生活息息相关。本文在20世纪以来对华西秋雨认识的基础上,从多角度对比回顾了近20年来关于华西秋雨研究的主要成果。首先,明确了华西秋雨的时空范围、降水强度,提出了表征其基本特征的量化标准和指数,揭示了华西秋雨显著的年际差异、“正-负-正”年代际变化和4~8年的周期循环;其次,指出了低中高纬度大气环流系统、热带海温强迫、青藏高原作用等对华西秋雨的不同重要影响,进而得到了多系统、多因子协同作用对华西秋雨异常演变的重要意义,丰富了华西秋雨异常演变认识;最后,针对华西秋雨现状,指出了不同季风、冷暖气流、演变成因、天气过程、夜雨特征、区域响应等方面存在的主要问题,并展望了青藏高原大地形下,华西秋雨多尺度协同作用及其物理机制的综合、精细分析研究等未来主要发展趋势。

关键词：华西秋雨演变特征影响机制研究进展趋势展望

基于多模式的北京PM_(2.5)组分特征及氧化潜势分析

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中国环境科学 2024年第1期44卷 37-47页

作者：滑彤昕刘蕾温维刘晓宇姜博马欣刘育松邓子凡北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 中国气象科学研究院北京100081 北京市生态环境保护研究院北京100037 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

于2019年3、7月在中国气象科学研究院站进行PM_(2.5)样品采集与实验分析,并用正交矩阵因子分析法(PMF)模型进行来源解析,发现交通源(19.10%)、二次组分(19.17%)和扬尘源(18.02%)是采样期间PM_(2.5)污染主要来源.在此基础上以每立方米大... 详细信息

于2019年3、7月在中国气象科学研究院站进行PM_(2.5)样品采集与实验分析,并用正交矩阵因子分析法(PMF)模型进行来源解析,发现交通源(19.10%)、二次组分(19.17%)和扬尘源(18.02%)是采样期间PM_(2.5)污染主要来源.在此基础上以每立方米大气体积的抗坏血酸的消耗速率(OPv)表征PM_(2.5)的氧化潜势.3月北京的OPv值为(210.49±169.00)[pmol/(min·m^(3))],7月则为(313.34±131.84)[(pmol/(min·m^(3))).且OPv与Cu(r=0.801)、As(r=0.742)、SO_(4)^(2-)(r=0.701)等具有很强的相关性.将多元回归结果和WRF-Chem模型结合,构建了新的氧化潜势预测模型,发现OPv和PM_(2.5)浓度的空间特征存在差异,北京市OPv的浓度最大值出现在东南部.

关键词： PM_(2.5) 正交矩阵因子分析法(PMF) 氧化潜势多元回归分析 WRF-Chem 数值模拟

2023年南极海冰范围新低事件及其气候意义

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地球物理学报 2024年第10期67卷 3686-3696页

作者：林祥丁明虎中国气象科学研究院全球变化与极地气象研究所北京100871

南极海冰曾长期维持弱增长趋势,但近年来快速减少.紧随2022年新低之后,2023年2月南极海冰范围(SIE)又创下新低纪录178.8万km~2,有观测以来南极SIE首次未经恢复就直接在第二年连续新低,具有重要的气候指示意义.研究显示,SIE初始基数小、... 详细信息

南极海冰曾长期维持弱增长趋势,但近年来快速减少.紧随2022年新低之后,2023年2月南极海冰范围(SIE)又创下新低纪录178.8万km~2,有观测以来南极SIE首次未经恢复就直接在第二年连续新低,具有重要的气候指示意义.研究显示,SIE初始基数小、大气海洋温度偏高、吸收净太阳辐射异常偏多和来自中纬度的暖平流异常、前春南极涛动和阿蒙森海低压维持异常偏强等是本次海冰新低事件的直接原因,相比于2022年,2023年新低时海冰在东南威德尔海等地进一步减少,而在西北威德尔海等地有所增加,这可能与大气环流在前后两年2月间大气环流的区域变化有关.进一步研究发现,南极海冰和海洋大气温度在过去几十年都经历了趋势变化,其中夏季气温和夏季SIE最小值的趋势转变最早也最显著,近期南极SIE的连续新低和环南极净太阳辐射通量新高等现象可能预示了南极海冰长期趋势转折的确立,后者对于未来南极和全球气候具有关键性影响.

关键词：南极海冰新低南极气候全球增暖趋势变化

地形及暖锋共同影响下京津冀典型重污染过程数值模拟

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气象 2024年第9期50卷 1071-1080页

作者：章建成徐敬赵秀娟张自银程思宇国家气象中心北京100081 北京城市气象研究院北京100089

由于京津冀所处的独特地理位置,地形及中尺度天气对该地区空气污染的形成起到至关重要的作用。2023年12月29—30日京津冀发生了一次典型区域性重污染过程。利用RMAPS-CHEM数值模式系统的预报结果,结合地面PM2.5质量浓度及气象资料等,研... 详细信息

由于京津冀所处的独特地理位置,地形及中尺度天气对该地区空气污染的形成起到至关重要的作用。2023年12月29—30日京津冀发生了一次典型区域性重污染过程。利用RMAPS-CHEM数值模式系统的预报结果,结合地面PM2.5质量浓度及气象资料等,研究了地形及暖锋共同作用下边界层过程加剧平原地区重污染程度的影响机制。结果发现:受华北地形槽影响,西南风在传输污染物的同时还将暖湿气团自南向北输送,造成京津冀平原东南侧形成低空暖锋;在暖锋及地形的共同影响下,被污染的冷气团因东南侧受暖锋驱动、西北侧受地形限制,堆积于近山区平原的地面附近,形成冷池;冷池的逆温、静风和极低边界层等强稳定大气层结特性,导致污染物被限制在有限垂直空间内,同时弱风造成气团停滞,抑制污染物水平方向的传输和扩散,这些不利因素最终导致污染物浓度持续积累。

关键词：地形暖锋冷池重污染数值模拟京津冀

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一次华北极端降雪天气过程的中尺度涡旋特征

气象 2024年第9期50卷 1120-1128页

作者：翟亮邢楠郝翠王颖刘文军仲跻芹北京市气象台北京100097 中国人民解放军61741部队北京100094 海淀区气象局北京100080 北京城市气象研究院北京100089

利用ERA5逐小时再分析数据和实况观测资料,对2020年2月13—14日华北极端雨雪天气过程中的中尺度涡旋进行特征分析,并采用相对涡度的环流积分变化方程对中尺度涡旋的发展机制进行诊断。结果表明:中尺度涡旋活动区域(简称涡旋区)的平均涡... 详细信息

利用ERA5逐小时再分析数据和实况观测资料,对2020年2月13—14日华北极端雨雪天气过程中的中尺度涡旋进行特征分析,并采用相对涡度的环流积分变化方程对中尺度涡旋的发展机制进行诊断。结果表明:中尺度涡旋活动区域(简称涡旋区)的平均涡度垂直廓线呈“S”型分布,正负涡度极值分别位于800 hPa及400 hPa。涡旋区内800 hPa正涡度强度与上升运动大值区一致。900~700 hPa平均涡度强度与平原地区降水强度同相位变化,涡旋强度的峰值较降水强度峰值早约2 h,二者相关系数为0.76,说明低层涡度强度对降雪预报具有指示性。从涡旋发展的动力机制来看,涡旋区800 hPa以下正涡度主要源自水平风辐合;800~700 hPa上升运动与风随高度顺转对涡度的贡献更大。对比无中尺度涡旋的降雪过程(2019年2月14日),涡旋区内垂直方向涡度无“S”型结构,且中低层涡度较弱,北京降雪量明显偏小。涡旋区是否存在中尺度涡旋发展,对北京冬季降雪量级和极端性的预报有指示意义。

关键词：降雪低涡中尺度涡旋涡度收支