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ECMWF气象场驱动长三角PM_(2.5)预报与最优集成

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环境科学学报 2021年第5期41卷 1656-1664页

作者：周广强余钟奇瞿元昊长三角环境气象预报预警中心上海200030

采用华东区域大气环境数值预报业务系统(RAEMS-GFS)的整体框架和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)高分辨率数值天气预报数据,建立了ECMWF气象场驱动的区域空气质量数值预报系统(RAEMS-EC).评估结果显示:RAEMS-EC对2019年秋冬季长三角城市PM_... 详细信息

采用华东区域大气环境数值预报业务系统(RAEMS-GFS)的整体框架和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)高分辨率数值天气预报数据,建立了ECMWF气象场驱动的区域空气质量数值预报系统(RAEMS-EC).评估结果显示:RAEMS-EC对2019年秋冬季长三角城市PM_(2.5)浓度和污染程度具有良好的预报准确性,其性能与RAEMS-GFS具有高度可比性的同时也存在一定的差异,数值上则有较明显的系统性偏高.RAEMS-EC与RAEMS-GFS双模式最优集成预报(OCF)可以大幅提升预报效果,长三角各城市PM_(2.5)浓度总体预报效果指标提升12%~83%,各指标在80%以上城市为正效果,PM_(2.5)污染预报TS评分也得到明显提升(14%),OCF基本消除了数值预报系统性偏高的不足.

关键词： PM_(2.5) ECMWF 数值预报最优集成预报 WRF-Chem 长三角

上海海陆风分类特征、环流背景及对O_(3)的影响

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中国环境科学 2023年第3期43卷 1002-1013页

作者：毛卓成许建明瞿元昊殷长秦杨丹丹周广强长三角环境气象预报预警中心上海200030 上海市气象与健康重点实验室上海200030

针对2013~2019年上海三类海陆风(北支、南支和双支)过程,从气象要素(温度、湿度和风)、形成海陆风的六种环流背景及对O_(3)浓度的影响等方面进行了对比分析.结果表明:2013~2019年上海共出现海陆风237d,其中北支天数最多(209d),双支天数... 详细信息

针对2013~2019年上海三类海陆风(北支、南支和双支)过程,从气象要素(温度、湿度和风)、形成海陆风的六种环流背景及对O_(3)浓度的影响等方面进行了对比分析.结果表明:2013~2019年上海共出现海陆风237d,其中北支天数最多(209d),双支天数最少(88d),南支出现双支海陆风的比例最高(75.9%);三类海陆风中北支的起始时间最早,维持时间最长,海风强度最强,南支的平均温度最高,平均湿度较低,风场最分散;与无海陆风相比,北支、南支和双支海陆风的O_(3)浓度分别上升了20.5,26.4,25.1μg/m^(3),O_(3)污染浓度上南支与无海陆风持平,北支和双支均略低于无海陆风;在形成上海海陆风的6种弱环流背景中,高压中心型、无系统型和均压场型是最主要的三种类型,合计占比70%;环流背景和海陆风类型组合结果显示,上海海陆风中O_(3)污染概率最高的组合是均压场型的南支海陆风,达到40.0%,O_(3)浓度和O_(3)污染浓度最高的组合分别是无系统型的南支海陆风和高压前部型的双支海陆风,平均浓度分别为146.6,211.3μg/m^(3).

关键词：海陆风环流背景不同类型 O_(3)污染

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上海海陆风分类特征、环流背景及对O的影响

中国环境科学 2022年

作者：毛卓成许建明瞿元昊殷长秦杨丹丹周广强上海市健康气象重点实验室长三角环境气象预报预警中心

针对2013-2019年上海三类海陆风(北支、南支和双支)过程，从气象要素(温度、湿度和风)、形成海陆风的六种环流背景及对O3浓度的影响等方面进行了对比分析.结果表明:2013-2019年上海共出现海陆风237d，其中北支天数最多(209d)，双支天数...

针对2013-2019年上海三类海陆风(北支、南支和双支)过程，从气象要素(温度、湿度和风)、形成海陆风的六种环流背景及对O3浓度的影响等方面进行了对比分析.结果表明:2013-2019年上海共出现海陆风237d，其中北支天数最多(209d)，双支天数最少(88d)，南支出现双支海陆风的比例最高(75.9%)；三类海陆风中北支的起始时间最早，维持时间最长，海风强度最强，南支的平均温度最高，平均湿度较低，风场最分散；与无海陆风相比，北支、南支和双支海陆风的O浓度分别上升了20.5、26.4和25.1微克/立方米，O污染浓度上南支与无海陆风持平，北支和双支均略低于无海陆风；在形成上海海陆风的6种弱环流背景中，高压中心型、无系统型和均压场型是最主要的三种类型，合计占比70%；环流背景和海陆风类型组合结果显示，上海海陆风中O污染概率最高的组合是均压场型的南支海陆风，达到40.0%，O浓度和O污染浓度最高的组合分别是无系统型的南支海陆风和高压前部型的双支海陆风，平均浓度分别为146.6和211.3微克/立方米.

关键词：

云下湿清除作用对上海PM业务数值预报的影响

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环境科学学报 2024年

作者：周广强毛卓成瞿元昊彭丽长三角环境气象预报预警中心上海市气象与健康重点实验室上海市气象局

在华东区域大气环境数值预报系统中耦合气溶胶云下湿清除参数化方案，于2022年开展了区域空气质量业务数值预报，并以原业务系统回报作为对照，分析了业务预报对上海地区PM2.5预报能力的改进效果.结果表明，不同时效的业务预报性能总体... 详细信息

在华东区域大气环境数值预报系统中耦合气溶胶云下湿清除参数化方案，于2022年开展了区域空气质量业务数值预报，并以原业务系统回报作为对照，分析了业务预报对上海地区PM2.5预报能力的改进效果.结果表明，不同时效的业务预报性能总体相当，预报效果指标优于对照试验并减弱了偏高程度和偏差分布的“右偏”特征；业务预报的PM2.5浓度随降水增强的下降趋势与观测接近，基本消除了不同降水条件对预报效果的影响；2022年PM2.5等级预报准确率达80%，较对照结果提升了6.3个百分点，其中雨日提升(8.0个百分点)更显著并通过改善化学初始或输送条件促进了非雨日的提升.同时也发现，业务预报仍存在一定系统性偏高，可应用数值预报释用等技术进一步提升预报效果.

关键词： PM 数值预报湿清除降水 WRF-Chem

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长江三角洲城市臭氧数值预报与释用

中国环境科学 2021年第1期41卷 28-36页

作者：周广强瞿元昊余钟奇长三角环境气象预报预警中心上海200030

应用华东区域大气环境数值预报业务系统对长江三角洲55个城市2019年逐日臭氧(O3)进行了数值预报,结果表明不同时效的预报效果非常稳定,预报与观测在相关系数、倍比等指标上体现出良好的一致性,绝大多数城市的相关系数高于0.7,但数值上... 详细信息

应用华东区域大气环境数值预报业务系统对长江三角洲55个城市2019年逐日臭氧(O3)进行了数值预报,结果表明不同时效的预报效果非常稳定,预报与观测在相关系数、倍比等指标上体现出良好的一致性,绝大多数城市的相关系数高于0.7,但数值上存在系统性偏高.时间变化上的高度一致性决定了学习期为5~7d、截距为0的单因子动态适应学习型线性修正算法是适用于长江三角洲的O3数值预报释用方法.修正后O3预报效果得到显著改进,预报偏差从超过25μg/m3降至0.4μg/m^3;预报误差类指标减小30%以上,其中RMSE从42μg/m^3下降至27μg/m^3;除相关系数外,90%以上城市的其他指标得到明显改进;日最大8h滑动平均O3和日最大小时平均O3污染的预报临界成功指数(CSI)指数分别提高28%和17%;空报率和漏报率趋于平衡.修正方法的应用解决了数值预报系统性偏高的不足.

关键词：臭氧数值预报释用 WRF-Chem

“登台入闽”型台风个例10 m风场特征分析及模拟研究

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气象科学 2022年第5期42卷 650-660页

作者：李星李雪丁曹钰朱本璐陈剑桥福建省海洋预报台福州350003 长三角环境气象预报预警中心上海200030

通过浮标资料和模拟试验,对比不同路径下台风的10 m风场的时空演变规律。结果表明,由于登陆台湾岛位置不同,三种路径的台风在台湾海峡内风场随时间变化差异较大,北路台风在海峡内风向转变最早,中路台风风速极值出现最早,南路风速被削减... 详细信息

通过浮标资料和模拟试验,对比不同路径下台风的10 m风场的时空演变规律。结果表明,由于登陆台湾岛位置不同,三种路径的台风在台湾海峡内风场随时间变化差异较大,北路台风在海峡内风向转变最早,中路台风风速极值出现最早,南路风速被削减最明显。在中尺度数值模式(Weather Research Forecasting,WRF)模拟试验中,YSU边界层参数方案模拟效果最优,对于中路台风的模拟效果最好。模拟结果表明,北路台风在过岛过程中,大风圈从北部绕过海拔较高的地形,风速减弱不明显;中路和南路台风由于中低层环流难以过山,强风中心通过动力减压作用出现在背风坡,并范围逐渐增大,取代原中心。地形敏感性试验表明,受中央山脉影响,在靠近台湾岛时迎风面大气堆积风速增强,南路台风的风场在登陆福建前受地形阻挡削减最大,中心风速减小幅度为20 m·s^(-1)。

关键词：台风登台入闽 10 m风场地形

偏低气温下的O;污染特征及其主要气象成因分析

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中国环境科学 2021年

作者：毛卓成许建明瞿元昊潘亮谷怡萱杨丹丹长三角环境气象预报预警中心上海市健康气象重点实验室

针对2013-2019年上海地区气温相对偏低（25℃及以下）的一类O;污染事件，从时间分布特征、天气系统类型、气象成因等方面进行了深入分析.结果表明:上海近7a偏低气温下的O;污染按小时标准和日标准分别出现45h和19d，占各自O;污染总次数的... 详细信息

针对2013-2019年上海地区气温相对偏低（25℃及以下）的一类O;污染事件，从时间分布特征、天气系统类型、气象成因等方面进行了深入分析.结果表明:上海近7a偏低气温下的O;污染按小时标准和日标准分别出现45h和19d，占各自O;污染总次数的5.0%和7.3%，在春季则上升至20.6%和20.0%，是上海春季主要O;污染现象之一.当气压介于1010.1-1017.1hPa，风速介于2.1-3.2m/s，湿度介于40.0%-54.0%，辐射介于0.5-2.7MJ/m;，较易出现偏低气温下的O;污染；与高温下的O;污染相比，出现偏低气温下的O;污染时，气压、PM;和NO;浓度分别偏高了10.0hPa、26.0 μg/m;和24.9 μg/m;，辐射偏低了0.5 MJ/m;.造成偏低气温下的O;污染天气类型可以分为弱高压前部、弱高压控制和海上高压后部三种.三个典型污染个例分析显示，上游输送、本地静稳辐合和垂直逆温条件分别是这三种类型的主要气象成因.

关键词：偏低气温 O 污染天气类型气象成因

上海地区2017年三次短时重度污染过程变化特征及其气象影响因素

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气象 2020年第5期46卷 675-686页

作者：陈镭周广强毛卓成瞿元昊长三角环境气象预报预警中心上海200030 上海市气象与健康重点实验室上海200030

2017年10月29日、11月2-3日和7-8日上海地区出现了三次PM2.5短时重度污染过程,根据环流形势可以将其分为两种污染类型:10月29日为输送型污染,具有污染输送过程快,污染持续时间短的特点;11月2-3日和7-8日为静稳叠加输送型污染,具有污染... 详细信息

2017年10月29日、11月2-3日和7-8日上海地区出现了三次PM2.5短时重度污染过程,根据环流形势可以将其分为两种污染类型:10月29日为输送型污染,具有污染输送过程快,污染持续时间短的特点;11月2-3日和7-8日为静稳叠加输送型污染,具有污染输送过程较慢,污染持续时间长的特点。分析这三次污染过程的气象要素特征可知,小的风速、稳定的垂直结构及下沉运动使得污染物在水平和垂直方向上都不易扩散出去,为污染物的积聚和污染的长时间维持创造了有利条件。另外,分析北京-上海一线PM2.5浓度、地面气象要素和垂直环流的剖面图发现,10月29日污染带自北向南呈窄带状分布,中低空和近地面对上海的污染输送都有贡献;11月的两次污染过程污染自北向南持续时间较长,分布范围较广,对上海的污染输送以近地面传输为主。计算三次污染过程的静稳指数和输送指数,进一步验证了10月29日的重度污染由外源输送造成,而11月的两次污染则由本地积累和外源输送叠加造成。应用FLEXPART扩散模式和华东区域大气环境数值预报系统对11月的两次污染过程进行定量分析,得到与观测数据分析一致的结论,同时发现这两次污染过程的潜在来源区域均为上海周边地区,来源集中,且江苏、浙江和安徽都有贡献。

关键词：空气污染气象要素 PM2.5 输送静稳

基于WRF-Chem模式的华东区域PM_(2.5)预报及偏差原因

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中国环境科学 2016年第8期36卷 2251-2259页

作者：周广强谢英吴剑斌余钟奇常炉予高伟长三角环境气象预报预警中心上海200030 上海市气象与健康重点实验室上海200030

介绍了基于WRF-Chem在线区域化学/传输模式和INTEX-B与MEIC人为源排放清单建立的华东区域大气环境数值预报业务系统,并利用PM_（2.5）监测数据评估了该系统在2013年11月1日~2014年1月31日和2014年11月1日~2015年1月31日2个细颗粒物高浓... 详细信息

介绍了基于WRF-Chem在线区域化学/传输模式和INTEX-B与MEIC人为源排放清单建立的华东区域大气环境数值预报业务系统,并利用PM_（2.5）监测数据评估了该系统在2013年11月1日~2014年1月31日和2014年11月1日~2015年1月31日2个细颗粒物高浓度阶段的业务预报效果.结果表明,华东区域大气环境数值预报业务系统具有较好的预报效果：2个阶段和3个时效（24,48,72h）的效果基本相当,不同阶段和预报时效的相关系数基本在0.7以上;各城市的相关系数基本在0.5以上,约1/2城市的平均预报偏差在25%以内,污染预报的CSI/TS评分达到0.55.预报效果呈现出一定的区域性特征,华东中北部相关系数较高,北部的偏差中值和均方根误差较大;不同城市之间的表现呈现出明显的差异.分类检验和重点城市检验的结果都显示,预报效果随污染程度加重而降低.数值预报多数较观测偏低,约3/4呈现负偏差,平均偏低20%~30%.气象-污染的双向反馈作用的不足可能是引起重污染预报效果下降的主要原因,人为源清单的不确定性也影响了其准确性的提升,因此还需要进一步提升该系统对高PM_（2.5）污染的预报能力.

关键词： PM2.5 数值预报 WRF-Chem 空气质量华东区域