2024年5月14-18日福建省连续5 d出现区域性O_(3)污染过程,闽南地区代表城市泉州在14-16日维持3 d O_(3)污染,历史出现概率0.64%。14-15日在晴热天气与偏北气流控制下,本地生成和区域输送是导致O_(3)污染的主要原因,但15日夜间-16日凌晨...2024年5月14-18日福建省连续5 d出现区域性O_(3)污染过程,闽南地区代表城市泉州在14-16日维持3 d O_(3)污染,历史出现概率0.64%。14-15日在晴热天气与偏北气流控制下,本地生成和区域输送是导致O_(3)污染的主要原因,但15日夜间-16日凌晨泉州近地面O_(3)浓度异常升高导致16日08:00即出现O_(3)-MDA8超二级标准限值。利用环境国控点污染物监测、气象地面观测、风廓线雷达探测等多源地基遥感数据及ERA-5再分析资料,采用统计分析、天气学诊断等方法,探究该过程泉州近地面受垂直传输影响出现O_(3)污染的天气学成因。结果表明,此次O_(3)夜间污染主要分为两个影响阶段:第一阶段15日22:00-16日03:00,风矢量垂直廓线显示近地面风速陡升至18.3m·s^(-1),风切变使垂直方向产生湍流,大气残留层的高浓度污染气团随冷空气大风侵入地面,导致地面O_(3)迅速升高,各评价点的O_(3)浓度峰值为193-202μg·m^(-3)且PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_(2)等其他污染物浓度也均有上升;第二阶段16日03:00-05:00,边界层高度稳定维持在1.2 km以上,混合层升高导致自由对流层中高浓度O_(3)气团垂直下沉向地面扩散,该气团较老气团更加干冷且富含O_(3),但其他污染物浓度则较低,入侵影响地面后气温(t)、相对湿度(RH)、CO、PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)等要素同步下降。展开更多
利用WRF(Weather research and forecasting)模式及模式模拟的资料,采用Hybrid ETKF-3DVAR(ensemble transform Kalman filter-three-dimensional variational data assimilation)方法同化模拟雷达观测资料。该混合同化方法将集合转换...利用WRF(Weather research and forecasting)模式及模式模拟的资料,采用Hybrid ETKF-3DVAR(ensemble transform Kalman filter-three-dimensional variational data assimilation)方法同化模拟雷达观测资料。该混合同化方法将集合转换卡尔曼滤波(ensemble transform Kalman filter)得到的集合样本扰动通过转换矩阵直接作用到背景场上,利用顺序滤波的思想得到分析扰动场;然后通过增加额外控制变量的方式把"流依赖"的集合协方差信息引入到变分目标函数中去,在3DVAR框架基础下与观测数据进行融合,从而给出分析场的最优估计。试验结果表明,Hybrid ETKF-3DVAR同化方法相比传统3DVAR可以提供更为准确的分析场,Hybrid方法雷达资料初始化模拟的台风涡旋结构与位置比3DVAR更加接近"真实场",对台风路径预报也有明显改进。通过对比Hybrid S试验与Hybrid F试验发现,Hybrid的正效果主要来源于混合背景误差协方差中的"流依赖"信息,集合平均场代替确定性背景场带来的效果并不显著。展开更多
基于WRF模式构建了Hybrid En SRF-En3DVar同化系统,该系统使用En SRF方案直接更新集合扰动。利用构建的同化系统针对台风"桑美"分别进行集合协方差权重敏感性试验和同化雷达不同观测资料的敏感性试验。集合协方差权重敏感性...基于WRF模式构建了Hybrid En SRF-En3DVar同化系统,该系统使用En SRF方案直接更新集合扰动。利用构建的同化系统针对台风"桑美"分别进行集合协方差权重敏感性试验和同化雷达不同观测资料的敏感性试验。集合协方差权重敏感性试验发现:当集合协方差权重分别为0.25、0.5和0.75时,同化效果优于3DVar试验,其中0.75的集合协方差权重试验得到了分析场的最优估计;当集合协方差权重为1.0时,分析场最差。同化雷达不同观测资料的敏感性试验表明,联合同化雷达径向风及反射率能有效改善大气湿度场和风场,但对风场的改善效果不如仅同化雷达径向风好。将En SRF集合扰动更新方案与扰动观测方案综合分析发现,扰动观测方案集合离散度较小,计算代价大,En SRF方案优于扰动观测方案。展开更多
文摘2024年5月14-18日福建省连续5 d出现区域性O_(3)污染过程,闽南地区代表城市泉州在14-16日维持3 d O_(3)污染,历史出现概率0.64%。14-15日在晴热天气与偏北气流控制下,本地生成和区域输送是导致O_(3)污染的主要原因,但15日夜间-16日凌晨泉州近地面O_(3)浓度异常升高导致16日08:00即出现O_(3)-MDA8超二级标准限值。利用环境国控点污染物监测、气象地面观测、风廓线雷达探测等多源地基遥感数据及ERA-5再分析资料,采用统计分析、天气学诊断等方法,探究该过程泉州近地面受垂直传输影响出现O_(3)污染的天气学成因。结果表明,此次O_(3)夜间污染主要分为两个影响阶段:第一阶段15日22:00-16日03:00,风矢量垂直廓线显示近地面风速陡升至18.3m·s^(-1),风切变使垂直方向产生湍流,大气残留层的高浓度污染气团随冷空气大风侵入地面,导致地面O_(3)迅速升高,各评价点的O_(3)浓度峰值为193-202μg·m^(-3)且PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_(2)等其他污染物浓度也均有上升;第二阶段16日03:00-05:00,边界层高度稳定维持在1.2 km以上,混合层升高导致自由对流层中高浓度O_(3)气团垂直下沉向地面扩散,该气团较老气团更加干冷且富含O_(3),但其他污染物浓度则较低,入侵影响地面后气温(t)、相对湿度(RH)、CO、PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)等要素同步下降。
