气溶胶对雷暴云电过程影响的数值模拟研究 被引量：9

1

作者 谭涌波 马肖 +2 位作者 向春燕 夏艳羚 张鑫 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期3041-3050,共10页

本文在已有的三维雷暴云起、放电模式中加入了一种经典的气溶胶活化参数化方案,结合一次长春雷暴个例,进行了雷暴云起放电数值模拟试验.研究显示气溶胶浓度改变对雷暴云微物理、起电及放电过程都有重要影响.结果表明:(1)污染型雷暴云中... 本文在已有的三维雷暴云起、放电模式中加入了一种经典的气溶胶活化参数化方案,结合一次长春雷暴个例,进行了雷暴云起放电数值模拟试验.研究显示气溶胶浓度改变对雷暴云微物理、起电及放电过程都有重要影响.结果表明:(1)污染型雷暴云中气溶胶浓度增加时,云滴数目增多,上升风速加强;云中冰晶与霰粒子数浓度增加但尺度减小;(2)相对于清洁型雷暴云,污染型雷暴云非感应起电过程弱,感应起电过程强,起电持续时间长;(3)污染型雷暴云中首次放电时间延迟,闪电持续发生的时间长,总闪电频次增加,正地闪频次增加明显. 展开更多

关键词 气溶胶 起电率 电荷结构 放电特征 数值模拟

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南京冬季气溶胶消光特性及霾天气低能见度特征 被引量：26

2

作者 何镓祺 于兴娜 +4 位作者 朱彬 袁亮 马佳 沈丽 朱俊 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1645-1653,共9页

利用2015年1月气溶胶散射和吸收系数、PM_(2.5)质量浓度、大气能见度以及常规气象观测数据,分析了南京冬季大气气溶胶散射系数与吸收系数的变化特征,给出了散射系数与吸收系数对大气消光的贡献,以及能见度与PM_(2.5)质量浓度和相对湿度... 利用2015年1月气溶胶散射和吸收系数、PM_(2.5)质量浓度、大气能见度以及常规气象观测数据,分析了南京冬季大气气溶胶散射系数与吸收系数的变化特征,给出了散射系数与吸收系数对大气消光的贡献,以及能见度与PM_(2.5)质量浓度和相对湿度的关系.结果表明,观测期间南京大气气溶胶的散射系数和吸收系数分别为(423.4±265.3)Mm^(-1)和(24.5±14.3)Mm^(-1),对大气消光的贡献分别为89.2%和5.2%,表明大气消光主要贡献来自于气溶胶的散射.散射系数与PM_(2.5)相关性较好(R2=0.91),能见度随PM_(2.5)质量浓度呈指数下降,也与相对湿度保持一定负相关性.能见度均值为4.3km,且连续出现能见度不足2km的低能见度天气,霾天气下消光系数和PM_(2.5)质量浓度大幅超过非霾天气,最高值分别达到1471.2Mm^(-1)和358μg/m^3,霾天气下能见度的降低来自颗粒物与相对湿度的共同影响. 展开更多

关键词 能见度 散射系数 吸收系数 大气消光 霾

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基于多源数据的夏威夷大气低层火山灾害影响分析 被引量：1

3

作者 戴晨 曹念文 杨少波 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期160-171,共12页

自2018年5月3日起,位于美国夏威夷大岛上的Kilauea火山(19.41°N,155.28°W)开始了为期数月的剧烈喷发活动。为了探讨此次火山灾害活动对局地大气所造成的影响,综合利用地面环境监测站数据、MODIS Level 1B数据、GDAS再分析资... 自2018年5月3日起,位于美国夏威夷大岛上的Kilauea火山(19.41°N,155.28°W)开始了为期数月的剧烈喷发活动。为了探讨此次火山灾害活动对局地大气所造成的影响,综合利用地面环境监测站数据、MODIS Level 1B数据、GDAS再分析资料以及CALIPSO数据对此次火山活动期间的主要污染物浓度特征、火山灰气溶胶的水平分布特征及光学特性展开分析。结果表明,由于赤道东风带的存在,近地面火山口以西地区受喷发活动影响较大。在火山活动期间,西部沿海细粒子和SO 2浓度较3~4月明显上升,逐三小时SO 2浓度的中位数环比上升一个量级,PM 2.5浓度中位数则均达到前两个月数值水平3倍以上;利用MODIS和CALIPSO遥感数据分析得到,平均气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)的高值区总体上自夏威夷大岛往西呈现东北-西南向带状分布,西部沿海的部分区域平均AOD甚至超过1.6;此次火山活动过程中陆地部分的低层气溶胶类型以烟尘型为主,平均色比(Color Ratio,CR)达到1.2~1.5;平均粒子退偏振比(Particulate Depolarization Ratio,PDR)在2 km高度以上多分布在0~0.06范围内,以球形颗粒物居多,而在2 km以下区域则由非球形颗粒物占主导。研究显示,此次火山灾害事件中,夏威夷大岛以西地区在东风带输送下近地面污染物浓度剧烈上升,生成的颗粒物多为粒径较大且不规则的烟尘气溶胶。 展开更多

关键词 火山灾害 PM2.5 SO2 气溶胶光学厚度 气溶胶光学特性

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南京秋冬季2次霾污染天气过程分析 被引量：5

4

作者 胡康 康娜 Kanike Raghavendra Kumar 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期158-164,共7页

针对2013年12月和2014年12月南京地区秋冬季的2次典型霾污染过程,利用地面观测资料和常规气象资料,对这2次霾发生前后以及发生期间的天气环境、天气条件进行观测、分析。该文还通过HYSPLIT-4观察2次污染气团的来源,并利用CALIPSO分析2... 针对2013年12月和2014年12月南京地区秋冬季的2次典型霾污染过程,利用地面观测资料和常规气象资料,对这2次霾发生前后以及发生期间的天气环境、天气条件进行观测、分析。该文还通过HYSPLIT-4观察2次污染气团的来源,并利用CALIPSO分析2次污染期间气溶胶组分,发现由南京及周边地区形成、并在局地停留发展壮大的污染气团容易形成重大霾污染事件,污染物主要来源于当地的工厂、交通、建筑等;由北方携带大量污染物的气团入侵到南京地区,容易造成南京的霾污染天气,并且污染物组分以灰尘、污染性灰尘为主。由于天气条件的不同,2次污染发生期间的污染程度存在着巨大的差异。通过文章研究,发现稳定的气象条件容易发生霾天气,特别是当近地层风速较弱、混合层高度低、出现强逆温以及产生弱上升运动时,容易发生严重性霾污染天气。研究还发现各气象要素的共同作用导致了霾污染程度的变化。 展开更多

关键词 霾污染 稳定的气象条件 近地层风速 逆温 垂直运动 AQI

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冬季PM_(2.5)中含碳气溶胶的污染特征——长江三角洲地区一次区域重污染过程分析 被引量：16

5

作者 沙丹丹 王红磊 +5 位作者 朱彬 林旭 郭婷 施双双 蒋琳 李月娥 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2017年第10期3611-3622,共12页

2015年1月16~26日长江三角洲(以下简称长三角)地区出现了一次持续区域性重污染过程,为研究重污染过程期间含碳气溶胶的区域分布特征及其来源.使用中流量采样器分别对南京、苏州和临安1月13~28日PM2.5进行了连续采样,并使用Model 2001A热... 2015年1月16~26日长江三角洲(以下简称长三角)地区出现了一次持续区域性重污染过程,为研究重污染过程期间含碳气溶胶的区域分布特征及其来源.使用中流量采样器分别对南京、苏州和临安1月13~28日PM2.5进行了连续采样,并使用Model 2001A热/光碳分析仪分析了样品中的有机碳(OC)和元素碳(EC)含量.结果表明:长江三角洲地区冬季重污染过程中以PM_(2.5)污染为主,南京、苏州、临安PM_(2.5)的平均浓度分别为176.84,176.65,158.07μg/m^3,是清洁天的1.91、2.01和2.97倍.含碳气溶胶是PM_(2.5)的重要组成部分,总碳(TC,TC=OC+EC)占PM_(2.5)的比例分别为南京(18%)、苏州(21%)、临安(23%).轻度污染天和中/重度污染天,长三角地区PM_(2.5)中OC的平均浓度分别为20.75,32.64μg/m^3,为清洁天的1.66和2.61倍;EC的平均浓度分别为5.41,8.87μg/m^3,为清洁天的2.06和3.37倍.污染过程中不同碳组分的变化特征不同.一次有机碳(POC)、二次有机碳(SOC)、焦炭(Char-EC)的浓度随着污染程度的加剧而不断上升;烟炱(Soot-EC)随着污染程度变化较小.4个采样时段中,OC、EC浓度峰值出现于15:00~20:40时段.污染期间,长三角地区含碳气溶胶的主要来源为燃煤和机动车尾气,同时还有部分生物质燃烧源的影响,柴油车尾气的影响较弱.清洁天,影响长三角地区的气团主要来自于海洋上空,气团较为清洁,碳气溶胶来源简单;污染天气团主要来自于我国西北地区及长三角周边省份,受到外来输送与本地源排放的影响,使得碳气溶胶来源变得相对复杂. 展开更多

关键词 长三角地区 PM2.5 区域重污染过程 OC EC 源解析

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中国内陆高原雷暴云底部正电荷区的形成机制 被引量：6

6

作者 曾凡辉 郭凤霞 +3 位作者 廉纯皓 甘明骏 黎奇 刘泽 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第2期25-33,共9页

为了进一步了解中国内陆高原雷暴的特殊性,基于以往高原雷暴存在范围深厚的底部正电荷区的观测及模拟事实,利用三维完全可压缩非静力(WRF)模式对2017年6月20日一次内陆高原雷暴过程进行模拟,分析高原雷暴成熟阶段的底部正电荷结构特征;... 为了进一步了解中国内陆高原雷暴的特殊性,基于以往高原雷暴存在范围深厚的底部正电荷区的观测及模拟事实,利用三维完全可压缩非静力(WRF)模式对2017年6月20日一次内陆高原雷暴过程进行模拟,分析高原雷暴成熟阶段的底部正电荷结构特征;并从微物理和动力角度对其形成机制进行讨论。模拟结果表明,内陆高原地区雷暴云成熟阶段主要呈倾斜的三级性电荷结构;其中底部正电荷区的范围和电荷密度均较大。底部正电荷区主要是由霰和冰雹等固态大粒子与冰晶、雪晶等固态小粒子非感应碰撞起电携带的正电荷以及霰粒子与云滴之间的感应碰撞起电携带正电荷组成;此外霰粒子与雹粒子降落过程中融化成携带正电荷的雨滴也对深厚的底部正电荷区存在一定的作用。 展开更多

关键词 内陆高原 雷暴 三维完全可压缩非静力模式 电荷结构

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霾与轻雾天气下水溶性离子的组分特征——冬季长江三角洲地区一次污染过程分析 被引量：33

7

作者 蒋琳 朱彬 +2 位作者 王红磊 沙丹丹 施双双 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2017年第10期3601-3610,共10页

于2015年1月9~31日同步采集了南京、苏州和临安3个站点的PM2.5样品,深入探讨冬季长江三角洲地区霾与轻雾天气下水溶性离子(Na^+、NH_4^+、K^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^-、NO_2^-、F^-、NO_3^-和SO_4^(2-))的理化特征并进一步分析其来源... 于2015年1月9~31日同步采集了南京、苏州和临安3个站点的PM2.5样品,深入探讨冬季长江三角洲地区霾与轻雾天气下水溶性离子(Na^+、NH_4^+、K^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Cl^-、NO_2^-、F^-、NO_3^-和SO_4^(2-))的理化特征并进一步分析其来源及形成机制.结果表明:冬季长三角地区颗粒物污染严重,采样期间南京、苏州及临安PM2.5日均浓度分别为(150.54±53.56)、(159.37±58.39)和(123.64±53.25)μg/m^3,是国家环境空气质量二级标准的(2.13±0.71)、(2.01±0.77)和(1.65±0.71)倍.轻雾天PM_(2.5)及总水溶性离子(TWSIs)质量浓度较霾天显著上升,其中尤以二次离子(SO_4^(2-)、NH_4^+和NO_3^-)浓度增长最多,分别是霾天的1.70、1.62和1.48倍,相对湿度(RH)的升高对南京二次离子浓度的影响最大.3个站点轻雾天原位p H值分别为2.55、2.44和2.5,均高于霾天,由于其颗粒物含水量较高导致酸性较弱;其硫氧化率(SOR)与氮氧化率(NOR)也均大于霾天.RH与SOR间较高的相关性表明观测期间硫酸盐主要通过非均相氧化反应生成,轻雾天颗粒物中较高的液水含量很可能促进了这一反应的发生.在前人研究的基础上通过NOR与NH_4^+的高相关性以及对过量NH_4^+和NO_3^-间拟合直线的分析,推断NO_3^-主要通过气相均相反应生成,而轻雾天较弱的酸度可能更有利于这一反应的发生. 展开更多

关键词 长江三角洲 PM2.5 水溶性离子 霾 轻雾

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长江三角洲霾天气PM_(2.5)中水溶性离子特征及来源解析 被引量：22

8

作者 郭振东 朱彬 +2 位作者 王红磊 施双双 井安康 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期928-938,共11页

于2016年12月13日～2017年1月5日采集了徐州、东山、南京、寿县4个站点的PM_(2.5)样品,分析了水溶性离子的组成及其来源,并结合天气形势分析了长江三角洲地区大范围霾天气的形成消散及水溶性离子的时间变化特征.结果表明:观测期间徐州站... 于2016年12月13日～2017年1月5日采集了徐州、东山、南京、寿县4个站点的PM_(2.5)样品,分析了水溶性离子的组成及其来源,并结合天气形势分析了长江三角洲地区大范围霾天气的形成消散及水溶性离子的时间变化特征.结果表明:观测期间徐州站PM_(2.5)平均质量浓度171.5μg/m^3,远高于其他3个站点,4个站点最主要的离子成分均为NO_3^-,SO_4^(2–),NH_4^+,Cl^-和Ca^(2+).在同一天气系统影响下,长江三角洲大范围区域污染物浓度变化基本一致,在没有大的区域输送的静稳天气下,各站点离子浓度容易受局地源影响,徐州站受燃煤影响,南京站受化学工业源影响为主,2个站点以SO_4^(2–)为主,东山站三面环湖,Cl^-在静稳天气有大幅上升,达到了6.12μg/m^3,寿县站受当地农业活动氨排放影响,NH_4^+有大幅上升,达到了25.09μg/m^3.4个站点PM_(2.5)和水溶性离子质量浓度随时间的变化趋势一致.弱高压的均压场形势下,并伴随有逆温层出现时有利于污染物的累积.主成分分析发现4个站点二次转化对PM_(2.5)有着最大的贡献率,4个站点贡献率分别为39.83%、42.27%、50.56%和38.40%. 展开更多

关键词 长江三角洲 水溶性离子 来源解析

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基于贝叶斯推断的风云四号闪电成像仪中虚假信号滤除 被引量：6

9

作者 张晓黄 张其林 +3 位作者 张仙玲 陈亚芳 廉纯皓 王磊 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第12期23-32,共10页

多种原因使得风云四号A星(Fengyun-4A,FY-4A)闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)探测到的发光事件中包含大量虚假信号,且目前针对不同的噪声来源采用不同的滤除方法。因此,为寻求一种较通用的、能同时滤除不同来源虚假信号的方法... 多种原因使得风云四号A星(Fengyun-4A,FY-4A)闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)探测到的发光事件中包含大量虚假信号,且目前针对不同的噪声来源采用不同的滤除方法。因此,为寻求一种较通用的、能同时滤除不同来源虚假信号的方法,尝试采用贝叶斯概率推断对2017年8月8日京津冀地区一次雷暴过程中的LMI实测数据进行虚假信号滤除。首先,采用国际上惯用的卫星闪电聚类参数化方案,将时间间隔小于330 ms且空间间隔小于16. 5 km的事件认为是闪电引起的连续信号,不满足此条件的则视为孤立的虚假信号而被滤除。然后,根据连续信号的辐射强度和该位置处的背景亮度与孤立虚假信号之间的差异性,采用贝叶斯概率推断来滤除连续信号中的虚假信号。考虑到贝叶斯推断可能存在误差,进一步根据闪电时空连续性特征设计了信号再判断方法,尽可能地滤除虚假信号且保留真实闪电信号。最后,利用云顶亮温资料及全球闪电定位网(worldwide lightning location network,WWLLN)数据对滤除结果进行初步检验。结果表明:虚假信号约占所有信号的50%;滤除虚假信号后,90%以上的信号分布在云顶低于240 K的区域内,且与WWLLN闪击点具有较好的对应。这种同时考虑信号时空连续性及不同信号间特征量差异性的虚假信号滤除算法,为设计更通用高效的虚假信号滤除算法做出了尝试。 展开更多

关键词 闪电成像仪 虚假信号 贝叶斯推断 滤除算法

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地面湿度对雷暴云电过程的影响 被引量：6

10

作者 李春笋 谭涌波 +1 位作者 师正 王艺儒 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第25期38-47,共10页

分析了南京地区2002~2011年(共10年)闪电和地面相对湿度的卫星观测资料,分析表明:闪电密度与相对湿度呈正相关。为了进一步研究相对湿度对雷暴云起电和放电的影响,采用二维雷暴云起、放电数值模式进行敏感性试验。结果表明:随着相对湿... 分析了南京地区2002~2011年(共10年)闪电和地面相对湿度的卫星观测资料,分析表明:闪电密度与相对湿度呈正相关。为了进一步研究相对湿度对雷暴云起电和放电的影响,采用二维雷暴云起、放电数值模式进行敏感性试验。结果表明:随着相对湿度的增大,云滴数目增多,上升风速增强;当相对湿度增加时,较大的上升气流和云水含量有助于产生更大尺寸的冰晶和霰粒子;较大的云滴、霰和冰晶通过非感应起电和感应起电机制促进电荷分离;当相对湿度从60%增加到90%时,总闪数增加,并且只有当相对湿度高达90%时,才能产生地闪。整体而言,相对湿度越大,对流活动更快更强,促进了雷暴云初始起电和放电。 展开更多

关键词 相对湿度 起电率 电荷结构 闪电放电

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江北新区冬季不同功能区元素碳和有机碳的源排放特征 被引量：1

11

作者 曹琪敏 邹嘉南 +5 位作者 安俊琳 张玮航 施见秋 戴明明 周鸿飞 赵延岩 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期85-91,共7页

2016年1月8-22日,利用PM_(2.5)中流量膜采样器和Model 2001A热/光碳分析仪对南京江北新区内不同功能区的元素碳(EC)和有机碳(OC)进行了采样分析,对比了不同功能区的碳质气溶胶的源排放特征。结果表明:农业区、水路交通区、商业区、公路... 2016年1月8-22日,利用PM_(2.5)中流量膜采样器和Model 2001A热/光碳分析仪对南京江北新区内不同功能区的元素碳(EC)和有机碳(OC)进行了采样分析,对比了不同功能区的碳质气溶胶的源排放特征。结果表明:农业区、水路交通区、商业区、公路交通区、工业区的EC和OC平均浓度分别为(4.1±2.7)和(16.1±6.4)μg/m^3、(3.5±2.7)和(12.3±5.9)μg/m^3、(2.8±1.2)和(13.6±3.5)μg/m^3、(3.7±1.6)和(12.9±2.6)μg/m^3、(4.5±2.1)和(12.7±4.0)μg/m^3。其中,OC、SOC在农业区的浓度最大,为(16.1±6.4)、(4.9±3.3)μg/m^3,说明农业排放源对于有机碳,特别是二次有机碳的贡献较大;而EC、POC在工业区的浓度最大,为(4.5±2.1)、(11.0±5.0)μg/m^3,说明工业排放源对于元素碳和一次有机碳的贡献值较大。其中,OC1在商业区,OC2在公路交通区,OC3和OC4在工业区,EC1在水路和公路交通区,EC2和EC3在水路、公路和商业区均出现较大值。观测期间出现的2次污染事件中,EC浓度的增长速度要明显快于OC的浓度。 展开更多

关键词 江北新区 元素碳 有机碳 排放源

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