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北京一次罕见1月初雪过程的复杂降水相态成因分析

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气象 2024年第8期50卷 905-916页

作者：荆浩赵桂洁于波翟亮郭锐王媛媛李桑何娜杨艺亚北京市气象台北京100097

2023年1月12日的降雪为北京近42年来首次出现在1月上中旬的初雪,期间降水相态经历了复杂的变化。应用多种常规观测资料和云雷达、微雨雷达等新型探测资料以及ERA5再分析资料,对此次过程进行分析,并重点探讨相态变化成因。结果表明:850 ... 详细信息

2023年1月12日的降雪为北京近42年来首次出现在1月上中旬的初雪,期间降水相态经历了复杂的变化。应用多种常规观测资料和云雷达、微雨雷达等新型探测资料以及ERA5再分析资料,对此次过程进行分析,并重点探讨相态变化成因。结果表明:850 hPa以下偏南暖湿急流输送了丰富的水汽,但动力抬升较弱导致降水量不大,而近地层冷垫的缺失不利于全市范围转雪和降雪的维持;0℃层高度的东西差异是北京西部为雪、东部为雨的主要原因,融化和蒸发过程引起的冷却效应导致0℃层高度快速降至500 m以下使得平原地区转雪,>0℃暖层增厚和融化层以上雪花尺度与密度的减小导致平原相态由雪转为雨;针对复杂的降水相态转换,确定性模式无法准确刻画融雪过程,而短期时效内集合预报可弥补确定性模式的短板;综合应用云雷达、微雨雷达和微波辐射计等探测资料,可提高对云中成雪和边界层融雪的判断准确性,有助于提升临近时段降水相态的预报准确率。

关键词：初雪降水相态 0℃层高度云雷达微雨雷达

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北京“23·7”极端强降雨特征和成因分析

气象 2024年第5期50卷 616-629页

作者：荆浩亢妍妍吴宏议雷蕾郭锐赵玮于波北京市气象台北京100097

利用北京地区加密气象站、补盲的北京市规划和自然资源委员会雨量站、双偏振雷达、风廓线雷达、GPS水汽等观测数据和ERA5再分析数据,对北京“23·7”极端强降雨阶段性特征和成因进行了分析。结果表明:“23·7”极端强降雨累计降水量(331... 详细信息

利用北京地区加密气象站、补盲的北京市规划和自然资源委员会雨量站、双偏振雷达、风廓线雷达、GPS水汽等观测数据和ERA5再分析数据,对北京“23·7”极端强降雨阶段性特征和成因进行了分析。结果表明:“23·7”极端强降雨累计降水量(331 mm)和单点最大降水量(1025 mm)均打破历史纪录,最大雨强(126.6 mm·h^(-1))排名历史第二位,具有显著的极端性。强降雨可分为5个阶段,其中第Ⅱ和第Ⅳ阶段降水量分别占过程累计降水量的37.1%和39.7%,第Ⅳ阶段雨强更大,对应急流更强,高温、高湿特征也更明显。地形对降雨的增幅作用显著,降水量在海拔100~300 m山区迅速增加,极大值出现在海拔约400 m的山区,第Ⅱ(第Ⅳ)阶段山区平均降水量和小时雨强分别是平原的2.1(3.0)倍和2.0(2.7)倍;第Ⅱ阶段主要为地形对急流的直接抬升,第Ⅳ阶段为地形绕流辐合和直接抬升共同作用。7月31日上午(第Ⅳ阶段)边界层急流出口区与低空急流入口区耦合导致低层上升运动增强,促使西部山前β中尺度对流系统由块状发展成线状并有γ中尺度涡旋产生,该β中尺度对流系统北上时形成短暂的列车效应,引发了西部山区8个站次100 mm·h^(-1)以上的极端短时强降水。

关键词： “23·7”极端强降雨地形作用低空急流中尺度对流系统 γ中尺度涡旋

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

北京市农田土壤有机碳密度空间变异及影响因素

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农业工程学报 2024年第9期40卷 119-127页

作者：孔晨晨张世文袁胜君王维瑞夏沙沙胡睿鑫安徽理工大学地球与环境学院淮南232001 北京市密云区土肥工作站北京101500 北京市耕地建设保护中心北京100020

探明区域农田土壤有机碳密度(soil organic carbon density,SOCD)空间分布特征及其影响因素对增加农田土壤碳汇、实现“双碳”目标具有重要意义。该研究以北京市为研究区,基于2022年采样实测的0~60 cm各层SOCD数据,采用3D概念模型、Mant... 详细信息

探明区域农田土壤有机碳密度(soil organic carbon density,SOCD)空间分布特征及其影响因素对增加农田土壤碳汇、实现“双碳”目标具有重要意义。该研究以北京市为研究区,基于2022年采样实测的0~60 cm各层SOCD数据,采用3D概念模型、Mantel test、地理加权回归、地理探测器模型开展SOCD空间变异分析,探究不同因素对SOCD的影响程度及各因素间交互后的作用力。结果表明:1)研究区SOCD在空间上呈自表层向深层逐渐降低的趋势,其中0~15 cm土层的SOCD显著高于30~60 cm(P<0.05),0~60 cm土层的有机碳储量约为10.80 Tg。2)土壤含水率、土壤亚类、地形部位分别对0~15、15~60、45~60 cm土层的SOCD产生了显著影响(P<0.05);土壤亚类、土壤母质、土壤质地、地形部位与SOCD的空间关联性较强,关联程度自表层向下逐渐增大。3)各重要因子交互后对研究区SOCD的解释能力呈双因子增强或非线性增强的关系,土壤亚类与其他各因子交互后对SOCD的解释能力提升最为突出。今后研究区内开展土壤有机碳空间变异等相关研究时应尽可能综合考虑多因素间的交互作用,其中土壤亚类(土壤类型)可作为重点指标。研究结果可为优化农田资源空间结构,制定农田固碳增汇措施提供科学参考。

关键词：农田土壤有机碳三维空间模拟影响因素空间相关交互效应

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北京森林群落物种多样性、生物量及关系分析

中国环境科学 2024年第9期44卷 5180-5191页

作者：张蔷李令军陈韵如鹿海峰刘保献赵文慧苏日娜北京市生态环境监测中心北京100048

为了解温带次生林物种多样性、生物量特征及其相关关系,本研究以北京山地森林群落为研究对象,布设151块样地进行实地调查.结果显示:(1)森林群落151块样地中共出现植物399种,隶属于228属91科,菊科、蔷薇科和禾本科等为优势科.(2)森林群... 详细信息

为了解温带次生林物种多样性、生物量特征及其相关关系,本研究以北京山地森林群落为研究对象,布设151块样地进行实地调查.结果显示:(1)森林群落151块样地中共出现植物399种,隶属于228属91科,菊科、蔷薇科和禾本科等为优势科.(2)森林群落垂直结构分层明显,不同层片间物种多样性表现为乔木层最低,灌木层和草本层较高.(3)在9个森林群落类型中,山杨林、核桃楸林、黑桦林和华北落叶松林物种丰富度较高,样地平均物种数在36种以上;其次是白桦林和蒙古栎林;油松林、栓皮栎林和蒙椴林较低,平均物种数在22~29之间.(4)森林群落乔木地表生物量介于3.00~25.00kg/m^(2)之间,平均值为12.73kg/m^(2),针叶林生物量密度高于阔叶林,森林年龄结构以中龄林为主,未来具有较大的碳汇潜力.(5)回归分析显示北京森林物种多样性与生物量呈显著负相关,但是物种多样性对生物量的影响主要是通过与物种特性和环境因素的共同效应起作用,其对生物量的独立解释度非常微弱.由于物种多样性与生物量之间的关系很可能会被非生物因素和生物因素的强烈影响所掩盖,建议未来的研究中应全面考虑环境因素、物种特性及管理措施等方面的综合影响.

关键词：物种多样性生物量温带次生林北京山地植物群落

北京市四季典型污染过程PM_(2.5)酸度与二次硝酸盐形成机制

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4167-4178页

作者：王友峰景宽沈秀娥王琴王陈婧富佳明张博韬张健曹阳张珂刘保献北京市生态环境监测中心北京100048 大气颗粒物监测技术北京市重点实验室北京100048

基于北京市城区点位2022年观测数据,运用ISORROPIA-Ⅱ模型分析冬季霾、春季沙尘、夏季高臭氧与秋季PM_(2.5)与臭氧复合污染共4次典型污染过程PM_(2.5)的酸度特征,获得气溶胶pH值与硝酸盐快速增长的演变规律.结果表明,北京市气溶胶pH值... 详细信息

基于北京市城区点位2022年观测数据,运用ISORROPIA-Ⅱ模型分析冬季霾、春季沙尘、夏季高臭氧与秋季PM_(2.5)与臭氧复合污染共4次典型污染过程PM_(2.5)的酸度特征,获得气溶胶pH值与硝酸盐快速增长的演变规律.结果表明,北京市气溶胶pH值为中度酸性,四次污染过程pH值范围分别为3.59~5.07,3.70~7.76,2.44~6.15和2.80~4.69.4次污染过程气溶胶pH值呈正态分布,pH值中位数分别为4.60、4.59、3.91和4.09.冬季霾污染过程气溶胶水含量最高,其气溶胶pH值最大.春季沙尘污染过程气溶胶pH值呈双峰分布,受到人为源与天然源共同影响.夏、秋两次污染过程PM_(2.5)酸性分别为最强和次强,可能与大气氧化性增强促进酸性气体被氧化有关.夏季气温高气溶胶pH值低,HNO_(3)倾向于向气相分配,硝酸盐占比最低(22%);秋季气溶胶pH值昼低夜高,有利于硝酸盐的夜间积累,硝酸盐占比与冬、春两次污染过程相当(27%~28%).北京大气气态NH_(3)充分富余,HNO_(3)与NH_(3)的中和(均相)反应为NO_(3)^(-)的主要生成机制,气溶胶中NH_(4)^(+)也相对富余,气溶胶中(NH_(4))_(2)SO_(4)、NH_(4)NO_(3)和NH_(4)Cl均可以充分耦合.研究显示,较高的气溶胶水含量和气溶胶pH值是污染期间硝酸盐快速增长的原因,针对气态前体物NH_(3)和NO_(x)的进一步减排是控制北京大气细颗粒的有效手段.

关键词：北京典型污染过程 ISORROPIA-Ⅱ模型气溶胶pH值二次硝酸盐生成机制

街道尺度下北京城市公共体育设施空间配置研究

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地球信息科学学报 2024年第2期26卷 381-392页

作者：张磊窦旺胜秦波中国人民大学体育部北京100872 北京市人文北京研究基地北京100872 中国人民大学公共管理学院北京100872 中国人民大学数字政府与国家治理实验室北京100872

城市公共体育设施的分布特征与可达性、公平性等空间配置直接关系到基本公共服务的均等性与城市空间结构的完整性。本文以北京市为例,以POI数据表征城市公共体育设施,运用核密度估计、最近邻指数、改进型两步移动搜索法以及覆盖度指数... 详细信息

城市公共体育设施的分布特征与可达性、公平性等空间配置直接关系到基本公共服务的均等性与城市空间结构的完整性。本文以北京市为例,以POI数据表征城市公共体育设施,运用核密度估计、最近邻指数、改进型两步移动搜索法以及覆盖度指数等分析方法,研究北京街道尺度上城市公共体育设施的空间集聚特征及供需视角下的可达性与公平性。结果表明:(1)改进型两步移动搜索法考虑了不同等级城市公共体育设施的供给规模与“15 min生活圈”理念下的居民出行距离,适合街区级与社区级体育设施可达性分析,中心城区街区级与社区级设施空间可达性较高;(2)北京各级城市公共体育设施具有显著的空间集聚趋势,地区级设施表现为“点状集聚、面状分散”趋势,街区级总体呈现出“核心-边缘”式特征,中心城区供给数量多,周边地区配置少;社区级设施为“小集聚、大分散”模式,空间分布均匀;(3)北京社区级城市公共体育设施覆盖度高的街道最多,空间配置最为均衡,街区级设施覆盖度指数高的街道较少,覆盖范围相对有限。研究结果可为北京城市公共体育设施的规划编制与优化布局提供参考。

关键词：公共体育设施街道尺度改进型两步移动搜索法空间集聚供需视角可达性公平性北京市

北京地区酱香型白酒第四轮次入窖酒醅中微生物及风味物质的变化

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食品工业科技 2024年第1期45卷 97-107页

作者：黄慧芹徐友强李微微张成楠朱华王红安李秀婷北京工商大学食品营养与人类健康高精尖创新中心北京100048 北京市食品添加剂工程技术研究中心北京100048 北京华都酿酒食品有限责任公司北京102212

酱香型白酒具有典型酱香味,口感细腻,其发酵过程共有七个生产轮次,每轮次产生一种基酒,其中第四轮次酒风味物质丰富、品质极佳。发酵过程中微生物处于动态变化,风味物质各有差异,本文对第四轮次入窖酒醅中微生物变化及其对风味物质的影... 详细信息

酱香型白酒具有典型酱香味,口感细腻,其发酵过程共有七个生产轮次,每轮次产生一种基酒,其中第四轮次酒风味物质丰富、品质极佳。发酵过程中微生物处于动态变化,风味物质各有差异,本文对第四轮次入窖酒醅中微生物变化及其对风味物质的影响进行研究。通过高通量测序对第四轮次发酵酒醅进行物种多样性分析,通过顶空固相微萃取结合气相色谱质谱分析技术对样品风味物质分析。结果表明,第四轮次入窖酒醅中优势细菌属为Lactobacillus(乳酸杆菌属)、Virgibacillus(枝芽孢杆菌属)和Kroppenstedtia(克罗彭斯特菌属),优势真菌属为Thermoascus(嗜热子囊菌属)、Aspergillus(曲霉属)和Issatchenkia(伊萨酵母属),在发酵中后期酒醅微生物呈现明显的动态变化;入窖酒醅中的醇类、酯类物质种类最为丰富,醇类、酯类、酸类化合物的相对含量随着入窖发酵时间的增加呈现先上升后下降的规律。本文对属水平真菌和细菌分别与风味物质进行关联性分析,发现Monascus(红曲霉属)、Lactobacillus和Wickerhamomyces(维克汉姆酵母)分别与白酒中关键风味物质乙酸乙酯、乳酸乙酯和己酸乙酯呈正相关,为酱香型白酒第四轮次发酵过程中的微生物以及风味物质与其他轮次的比较提供数据基础,为白酒品质提升提供理论依据。

关键词：酱香型白酒第四轮次微生物多样性风味物质

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北京市臭氧污染跳变型特征及影响因素分析

环境科学 2024年第3期45卷 1371-1381页

作者：潘锦秀安欣欣刘保献李云婷李倩孙峰张章邱启鸿陈阳北京市生态环境监测中心大气颗粒物监测技术北京市重点实验室北京100048

基于2016~2022年北京市环境监测和气象观测数据,结合后向轨迹聚类和潜在源区贡献分析北京市臭氧(O_(3))污染特征、气象影响和潜在源区.结果表明,2016~2022年北京市共发生41次具有跳变特征的O_(3)污染过程,平均为5.9次·a^(-1),发生时间... 详细信息

基于2016~2022年北京市环境监测和气象观测数据,结合后向轨迹聚类和潜在源区贡献分析北京市臭氧(O_(3))污染特征、气象影响和潜在源区.结果表明,2016~2022年北京市共发生41次具有跳变特征的O_(3)污染过程,平均为5.9次·a^(-1),发生时间集中在5~7月,跳变当日(OJD2)较跳变前一日(OJD1)的ρ(O_(3)^(-)8h)平均值偏高78.3%,峰值浓度偏高78.9%,OJD2区域O_(3)浓度高值带呈现由南向北推进的特征.北京市跳变O_(3)污染发生主要原因可归纳为不利气象条件导致的本地积累叠加区域传输影响.跳变型O_(3)污染发生时具有偏南风频率增加、温度上升、气压降低和降水减少的特征,偏南风频率增加为O_(3)及其前体物的传输提供条件,在本地高温作用下快速发生光化学反应,叠加降水较少,综合推高OJD2的O_(3)浓度水平.聚类分析得到6条气团输送路径,OJD2来自偏北方向的气团减少11.2%,来自偏南和偏东方向气团增加6.7%和4.4%,气团以短距离传输为主,偏南和偏东方向对应的O_(3)浓度较高,对北京污染贡献较大.潜在源区分析揭示OJD2的O_(3)污染的主要潜在源区是京津冀中南部和东部,贡献了82.6%污染轨迹.跳变型O_(3)污染区域输送贡献明显,需要加强京津冀区域联防联控.

关键词：臭氧污染跳变气象要素轨迹聚类潜在源区