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基于环流指数研究天津长序列细颗粒物大气污染气象条件演变规律 被引量:2
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作者 蔡子颖 韩素芹 +7 位作者 邱晓滨 姚青 汪靖 樊文雁 杨旭 郝囝 唐颖潇 张敏 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期993-1001,共9页
基于国家气候中心气候系统监测指数集和天津环境模式细颗粒大气污染气象条件指数,建立基于环流指数的天津细颗粒物大气污染气象条件评估方法,研究1951~2021年天津气象和气候条件变化对PM2.5稀释、扩散和清除影响.结果表明,与天津春季大... 基于国家气候中心气候系统监测指数集和天津环境模式细颗粒大气污染气象条件指数,建立基于环流指数的天津细颗粒物大气污染气象条件评估方法,研究1951~2021年天津气象和气候条件变化对PM2.5稀释、扩散和清除影响.结果表明,与天津春季大气污染气象条件高相关的环流指数有东大西洋遥相关型指数、热带北大西洋海温指数、斯堪的纳维亚遥相关型指数;夏季大气污染气象条件与副高位置密切相关,高相关环流指数为印度副高北界位置指数和南海副高北界位置指数;秋冬季亚洲纬向环流指数和亚洲经向环流指数高低对大气污染气象条件有较好指示意义,北极涛动指数和北半球极涡强度指数反映了影响我国秋冬季冷空气强度和频次,与秋季天津大气污染气象条件指数相关系数为0.45,与冬季天津大气污染气象条件相关系数为0.66.基于环流指数和基于数值模式构建天津细颗粒物大气污染气象条件相关系数为0.80,由此数据分析,1951~2021年天津细颗粒物大气污染气象条件年际变化平均波动在2.56%,极端峰谷值与平均值相差7%~8%,20世纪80年代最差,20世纪50年最优,21世纪10年代优于历史平均1.61%. 展开更多
关键词 环流指数 大气污染气象条件 天津
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基于激光雷达的天津海-岸-陆地区大气边界层高度研究 被引量:1
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作者 刘敬乐 史静 +5 位作者 李培彦 姜明 蔡子颖 韩素芹 崔晔 姚青 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期5170-5177,共8页
利用2018年8月~2019年7月的气溶胶激光雷达观测数据对天津城市、渤海沿岸和渤海地区的大气边界层高度进行了反演,并利用无人机探空观测对激光雷达反演结果进行验证,同时结合天津大气边界层观测站、塘沽站和渤海A平台站的不同气象特征分... 利用2018年8月~2019年7月的气溶胶激光雷达观测数据对天津城市、渤海沿岸和渤海地区的大气边界层高度进行了反演,并利用无人机探空观测对激光雷达反演结果进行验证,同时结合天津大气边界层观测站、塘沽站和渤海A平台站的不同气象特征分析了大气边界层高度的分布特征及其差异产生的原因.结果表明:激光雷达和无人机观测获得的大气边界层高度具有较高一致性,在稳定、中性和不稳定层结条件下两者的相关系数分别为0.508,0.565和0.687.天津城区和塘沽地区各季节的大气边界层高度日变化规律较为一致,与各季节湍流动能和感热通量日变化规律接近,均呈单峰型分布,A平台大气边界层高度具有明显的海洋大气特征,表现为冬季高于城区和塘沽,夏季则与之相反.夏季由于海陆环流造成的热力内边界层的形成,是市区与塘沽大气边界层高度差异产生的原因之一,2019年夏季塘沽出现热力内边界层的情况下,其午后边界层高度下降约30~160m,与城区的大气边界层高度差升高约150~300m. 展开更多
关键词 大气边界层高度 气溶胶激光雷达 海-岸-陆 无人机 天津
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21世纪以来天津细颗粒物气象扩散能力趋势分析 被引量:15
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作者 蔡子颖 姚青 +2 位作者 韩素芹 邱晓滨 张敏 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2017年第6期2040-2046,共7页
基于高精度的排放源和大气化学模式WRF/chem,在同排放源条件下模拟了2000~2015年天津地区PM_(2.5)质量浓度,根据NECP再分析资料和地面观测相关数据构建细颗粒物气象扩散指数,使用两种方法描述21世纪以来天津地区细颗粒物气象扩散能力变... 基于高精度的排放源和大气化学模式WRF/chem,在同排放源条件下模拟了2000~2015年天津地区PM_(2.5)质量浓度,根据NECP再分析资料和地面观测相关数据构建细颗粒物气象扩散指数,使用两种方法描述21世纪以来天津地区细颗粒物气象扩散能力变化趋势.研究结果表明:2000~2015年期间天津地区细颗粒气象扩散能力呈现周期性波动,不利气象条件的第一个峰值出现在2003~2004年,第二个峰值为2013~2015年,两个峰值相距11年,在2000~2015年间,天津地区气象扩散能力(主要针对PM_(2.5)影响)年际平均波动4.1%,最大值约为9%,对于大气污染防治目标制定和效果评估,必须考虑气象年际波动的影响;2008~2010年气象条件较有利于细颗粒物扩散,此后逐年转差,在2013~2015年处于历史正距平(不利扩散),从而导致2013~2015年雾霾和重污染天气频发;2015年相比2013年天津细颗粒物气象扩散能力没有明显提高,但PM_(2.5)质量浓度下降29%,大气污染防治措施的有效执行在其中发挥积极作用. 展开更多
关键词 WRF/CHEM 细颗粒物气象扩散能力 天津
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天津地区霾天气特征研究 被引量:13
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作者 蔡子颖 姚青 +4 位作者 韩素芹 邱晓滨 张敏 吴彬贵 王雪莲 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期50-60,共11页
基于2014~2017年天津地区PM_(2.5)质量浓度,能见度和相对湿度监测数据开展霾天气特征研究.结果表明:天津中度以上霾过程分为五类:高压后部型,北部弱高压型,低压槽型,均压场型和锋前低压型.在现行标准下,中度霾一般对应重度污染天气,重... 基于2014~2017年天津地区PM_(2.5)质量浓度,能见度和相对湿度监测数据开展霾天气特征研究.结果表明:天津中度以上霾过程分为五类:高压后部型,北部弱高压型,低压槽型,均压场型和锋前低压型.在现行标准下,中度霾一般对应重度污染天气,重度霾对应重度到严重污染天气;五级重度污染天气一般有中-重度霾发生,六级严重污染天气有重度霾天气发生.2013年"大气污染防治行动计划"开展以后,天津PM_(2.5)质量浓度和霾日均显著减少,2017年相比2013年霾日减少了55%,中度及其以上霾日由2013年的41d下降到2017年的20d,下降幅度超过50%.基于实况监测的PM_(2.5)质量浓度,能见度和相对湿度,可以较好的构建区域能见度计算方程.统计数据显示,其估算的能见度和实况值相关系数为0.94,相对误差为18.6%,非霾日辨识准确率为85%,霾日辨识准确率为95.6%,轻微霾辨识准确率为83%,轻度霾辨识准确率为78%,中度霾辨识准确率为93%,重度及以上霾辨识准确率为94%,对于判断霾等级,有较强的适用性.将该方程与空气质量模式结合开展霾等级预报,2015~2017年24h预报产品检验显示:能见度预报值与实况值相关系数为0.75,预报均值13.9km,实况均值14.1km,相对误差为29.6%,FAC2(预报值在实况值两倍范围内百分比)为98.1%,霾日预报准确率81.4%,霾日漏报率18.6%,霾日空报率20.6%,如果容错1级,轻微霾日预报准确率为96%,轻度霾日预报准确率为85%,中度及以上霾日预报准确率为69%,可有效支撑天津霾等级预报的开展. 展开更多
关键词 霾等级预报 重污染天气 天津
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天津大气稳定度和逆温特征对PM_(2.5)污染的影响 被引量:27
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作者 姚青 刘敬乐 +2 位作者 蔡子颖 韩素芹 马志强 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2018年第8期2865-2872,共8页
利用气象铁塔资料分析了逆温频率和强度,采用温差-风速法计算了天津地区大气稳定度,探讨了其相互关系及对PM_(2.5)浓度月均值和超标日的影响,并对一次重污染过程中大气稳定度和逆温分布特征进行了分析.结果表明,2015年9月~2017年8月A,B... 利用气象铁塔资料分析了逆温频率和强度,采用温差-风速法计算了天津地区大气稳定度,探讨了其相互关系及对PM_(2.5)浓度月均值和超标日的影响,并对一次重污染过程中大气稳定度和逆温分布特征进行了分析.结果表明,2015年9月~2017年8月A,B,C,D,E和F类大气稳定度发生频率依次为6.7%,11.4%,22.4%,46.1%,11.1%和2.2%,秋冬季节稳定类天气(E,F类)较多,全年白天各时段均以不稳定类大气为主,夜间大气稳定度以中性为主,秋冬季夜间稳定类高达30%~40%.观测期内冬季逆温频率最高,5:00~8:00和21:00~23:00超过90%,冬季逆温强度也最高.随着稳定类大气层结日数的增多,PM_(2.5)月均值和污染日数均有所增大,同时逐月PM_(2.5)均值、污染日发生频率均与逆温发生频率呈正相关关系.2016年12月16~21日的一次重污染天气过程显示,PM_(2.5)受到大气稳定度和逆温发展的影响,霾形成、雾-霾交替和消散等阶段大气稳定度和逆温特征具有显著的不同.大气持续趋于稳定及逆温强度的逐渐增大,对污染生成和维持起了非常重要的作用,污染过程中大气稳定度和逆温特征的精细化分析有助于提升重污染天气预报预警水平. 展开更多
关键词 大气稳定度 逆温 重污染 PM2.5 天津
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天津大气扩散条件对污染物垂直分布的影响研究 被引量:7
6
作者 刘敬乐 史静 +4 位作者 姚青 蔡子颖 韩素芹 姜明 崔晔 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1575-1584,共10页
利用2017~2019年夏、冬季天津市大气污染物监测和气象观测数据,基于天津气象铁塔垂直观测,针对大气垂直扩散条件对PM_(2.5)和O_(3)的影响进行研究.结果显示:近地面PM_(2.5)浓度随高度的升高而下降,O_(3)浓度则随高度的升高而上升,受大... 利用2017~2019年夏、冬季天津市大气污染物监测和气象观测数据,基于天津气象铁塔垂直观测,针对大气垂直扩散条件对PM_(2.5)和O_(3)的影响进行研究.结果显示:近地面PM_(2.5)浓度随高度的升高而下降,O_(3)浓度则随高度的升高而上升,受大气垂直扩散条件的季节和日变化影响,冬季,地面与120m PM_(2.5)质量浓度相关明显,与200m PM_(2.5)质量浓度无明显相关.夏季,120m和200m PM_(2.5)质量浓度相关系数为0.72,午后通常出现120m和200m PM_(2.5)质量浓度高于地面的情况.夏季,不同高度O_(3)浓度差异小于冬季,地面与120m高度O_(3)浓度接近.以大气稳定度、逆温强度和气温递减率作为大气垂直扩散指标,对地面PM_(2.5)和O_(3)垂直分布具有指示作用.冬季,TKE与PM_(2.5)质量浓度相关系数为到-0.65,夏季,TKE与ΔPM_(2.5)相关系数为-0.39.夏、冬季TKE与地面O_(3)浓度的相关系数分别为0.46和0.53,与ΔO_(3)的相关系数分别为0.73和0.70.弱下沉运动对地面O_(3)浓度影响较强,40m高度垂直运动速度与地面O_(3)浓度的相关系数在冬、夏季分别为-0.54和-0.61.对冬季典型PM_(2.5)重污染过程的分析发现,雾霾的生消维持和PM_(2.5)浓度的变化与大气稳定度、气温垂直递减率和TKE的变化有直接关系.对夏季典型O_(3)污染过程的分析发现,近地面的O_(3)污染的形成与有利光化学反应的气象条件密切相关,同时,垂直向下输送和有利垂直扩散条件对O_(3)污染的形成和爆发影响明显. 展开更多
关键词 PM_(2.5) O_(3) 气象塔 大气垂直扩散条件 天津
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天津地区海风对大气污染物浓度的影响 被引量:6
7
作者 郝天依 陈树成 +4 位作者 蔡子颖 单晓琳 孟丽红 韩素芹 东高红 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2017年第9期3247-3257,共11页
采用污染物浓度监测数据、气象数据和大气化学模式WRF-CHEM分析天津地区海风对大气污染物浓度的影响.结果表明:天津地区东部沿海的空气质量优于西部内陆及城市中心.在天津地区污染天气高发的秋冬季,海风对污染物浓度起到了稀释作用,所... 采用污染物浓度监测数据、气象数据和大气化学模式WRF-CHEM分析天津地区海风对大气污染物浓度的影响.结果表明:天津地区东部沿海的空气质量优于西部内陆及城市中心.在天津地区污染天气高发的秋冬季,海风对污染物浓度起到了稀释作用,所以海风有利于天津地区大气污染的缓解,并且对城郊污染物浓度的影响相对较大,弱气压场形势下有海风存在相对于无海风时PM_(2.5)、PM_10和O3的日均浓度减幅分别为14.4μg/m^3,22.9μg/m^3和8.9μg/m^3.2015年1月4日海风过程的实例分析表明海风锋可将沿海的部分大气污染物输送至所经过的内陆地区,所以处于海风锋前的地区污染物浓度存在短暂的小幅上升,移至海风锋后部后污染物浓度呈下降趋势,市区的PM_(2.5)小时浓度由342μg/m^3上升为399μg/m^3,而后再呈下降趋势,降至160μg/m^3左右.海风有利于天津地区大气污染物的扩散,既将污染物向海风的下游方向输送,又增强了污染物的垂直扩散能力.此次过程影响范围较广,使得天津地区的大气污染得到了缓解,但并没有使大气污染物消散. 展开更多
关键词 天津 海风 大气污染
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基于气溶胶三维变分同化天津PM_(2.5)数值预报研究 被引量:7
8
作者 杨旭 唐颖潇 +5 位作者 蔡子颖 韩素芹 董琪如 杨健博 朱玉强 樊文雁 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期5476-5484,共9页
基于气溶胶三维变分同化技术,建立天津空气质量数值模式气溶胶同化模块,通过天津地区两次重污染过程同化模拟敏感性试验,分析了观测资料范围对同化结果的影响,并结合一个月的滚动预报试验,分析了气溶胶同化对天津地区PM_(2.5)数值预报... 基于气溶胶三维变分同化技术,建立天津空气质量数值模式气溶胶同化模块,通过天津地区两次重污染过程同化模拟敏感性试验,分析了观测资料范围对同化结果的影响,并结合一个月的滚动预报试验,分析了气溶胶同化对天津地区PM_(2.5)数值预报效果的影响,以期为提升天津空气质量预报能力提供支撑.结果表明:气溶胶同化各控制变量背景误差水平相关系数的衰减尺度约50km,垂直方向上400m高度与模式底层的相关系数衰减至0.6左右;观测资料范围对同化结果影响显著,仅采用天津地区观测数据进行同化,对重污染过程期间天津地区PM_(2.5)浓度模拟的影响时效约12h,采用模拟区域内所有观测数据进行同化影响时效可持续24h以上,且模拟效果更优;采用三维变分同化技术,实现地面PM_(2.5)观测资料同化,天津地区PM_(2.5)数值预报效果显著提升,预报值和实况值之间的相关系数由0.74增加到0.87,均方根误差由32.3μg/m^(3)减小为22.4μg/m^(3),平均相对误差由39.9%减小为27.1%;同化对模式初始时刻的改进效果最明显,随时间同化效果衰减,14h内改进效果最佳,对24h PM_(2.5)浓度预报也有明显改进. 展开更多
关键词 气溶胶 资料同化 三维变分 数值预报
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2013—2017年天津市大气自净能力与大气颗粒物质量浓度特征分析 被引量:11
9
作者 唐颖潇 韩素芹 +2 位作者 蔡子颖 杨旭 冯琎 《气象与环境学报》 2019年第6期55-66,共12页
基于经验公式分析了天津市2013-2017年大气自净能力,以及PM2.5和PM10质量浓度的时空分布特征,并探讨了大气自净能力与大气颗粒物PM2.5质量浓度的关系,以期更好的理解大气环境对污染物浓度变化的影响。结果表明:时间变化上,天津市大气自... 基于经验公式分析了天津市2013-2017年大气自净能力,以及PM2.5和PM10质量浓度的时空分布特征,并探讨了大气自净能力与大气颗粒物PM2.5质量浓度的关系,以期更好的理解大气环境对污染物浓度变化的影响。结果表明:时间变化上,天津市大气自净能力在午后13-14时最大,夜间最低,一年之中在采暖季(10月至翌年3月)要小于非采暖季,与之相反,天津市PM2.5和PM10质量浓度在采暖季均高于非采暖季。2017年相对于2013年,大气自净能力增加了5%,而PM2.5质量浓度下降了34%,PM10质量浓度则减少了47%。空间分布上,大气自净能力各季节均表现为沿海高于内陆,城区低于郊区的分布,天津市的PM2.5和PM10质量浓度的高值也主要集中在中南部地区,尤其是城区。大气自净能力与颗粒物浓度的分布在空间分布上有着一定的对应关系。分析表明,天津市大气自净能力日均值与PM2.5质量浓度日均值呈负相关,两者的相关系数为-0.34,在采暖季,相关系数有所提高。通过大气自净能力与PM2.5质量浓度变化的分析可知,重污染事件大多数发生在低大气自净能力时。 展开更多
关键词 大气自净能力 PM25 通风系数
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新型冠状病毒肺炎疫情期间口腔线上诊疗的分析与思考 被引量:5
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作者 代艳虹 王本材 +4 位作者 韩素勤 许颖 肖时豪 孟春雨 吾尔肯·卡满别克 《中华老年口腔医学杂志》 2020年第4期238-241,共4页
目的:总结分析新型冠状病毒肺炎(COVID-19,简称新冠肺炎)流行期间,海南口腔医院开展的“微信服务号”线上咨询的口腔患者的基本情况、疾病种类、初步诊治建议以及疗效,以期为优化传染病流行期间线上咨询流程及采取有效的应急措施提供参... 目的:总结分析新型冠状病毒肺炎(COVID-19,简称新冠肺炎)流行期间,海南口腔医院开展的“微信服务号”线上咨询的口腔患者的基本情况、疾病种类、初步诊治建议以及疗效,以期为优化传染病流行期间线上咨询流程及采取有效的应急措施提供参考依据。方法:收集2020年2月3日~3月5日,海南口腔医院线上咨询的病例,对患者的性别、年龄、疾病种类、治疗建议以及效果反馈等情况进行统计分析。结果:COVID-19疫情期间线上咨询共205例。1.性别方面:男性略高于女性。2.年龄分布:31~40岁组最高,61~70岁组最低。3.口腔疾病的种类依次为:牙髓炎、根尖周炎、智齿冠周炎、龋病、充填物脱落、牙龈出血、正畸托槽脱落、修复体脱落、牙齿敏感、乳牙滞留、种植体螺丝松动、间隙感染和牙外伤。4.医师通过微信平台的图片和语音视频功能,对患者病情做出初步分析、提供治疗建议、进行口腔保健指导、卫生宣教、给予心理安抚疏导。3天后,线上随访,患者反馈满意度178例(86.8%)、无效27例(13.2%)。结论:特殊时期,口腔非急症均延期诊治,线上咨询接诊作为非常规诊疗手段具有独特优势,患者足不出户就可及时了解病情,在医师指导下采取相应措施,解除和缓解病痛、化解心理焦虑,降低患者和医务人员非必要的感染风险等具有积极意义。 展开更多
关键词 新型冠状病毒肺炎(COVID-19) 线上咨询 宣教指导 心理疏导
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天津冬季两个典型污染过程高浓度无机气溶胶成因及来源分析
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作者 卢苗苗 韩素芹 +5 位作者 刘可欣 唐晓 孔磊 丁净 樊文雁 王自发 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2581-2595,共15页
无机气溶胶是天津冬季霾天出现的主要成分,研究挑选了2020年1月污染天中两个典型的高浓度无机气溶胶(SIA)过程(CASE1和CASE2),利用观测数据和耦合了在线污染物来源追踪方法的大气化学传输模式NAQPMS综合探究了气象要素、区域输送和化学... 无机气溶胶是天津冬季霾天出现的主要成分,研究挑选了2020年1月污染天中两个典型的高浓度无机气溶胶(SIA)过程(CASE1和CASE2),利用观测数据和耦合了在线污染物来源追踪方法的大气化学传输模式NAQPMS综合探究了气象要素、区域输送和化学过程的影响.两个过程的ρ(SIA)均值分别为76.8μg·m^(−3)和66.0μg·m^(−3),硝酸盐浓度高于硫酸盐和铵盐,均为硝酸盐为主导的污染过程.气象条件影响了无机气溶胶的生成,CASE1过程ρ(SIA)>80μg·m^(−3)对应的温度和相对湿度区间分别是[−6℃,0℃]、[2℃,4℃]和[50%,60%]、[80%,100%];CASE2过程对应的温度和相对湿度区间分别是[2℃,4℃]和[60%,70%].外来源对CASE1和CASE2过程SIA的平均贡献率为62.3%和22.1%,分别为区域传输主导和局地生成主导过程.CASE1本地排放对硝酸盐和硫酸盐的贡献分别为16.2μg·m^(−3)和8.2μg·m^(−3),均高于外来源的贡献(31.7μg·m^(−3)和8.8μg·m^(−3));CASE2过程本地排放对硝酸盐和硫酸盐的贡献分别为29.3μg·m^(−3)和25.1μg·m^(−3),而外来源的贡献为8.1μg·m^(−3)和9.4μg·m^(−3).这表明CASE1本地生成和外来源输送贡献造成硝酸盐高于硫酸盐浓度,而CASE2仅本地源造成硝酸盐浓度高于硫酸盐.两个污染过程气相氧化反应是无机气溶胶生成的首要来源,贡献率分别为48.9%和57.8%;非均相反应也是重要过程,对SIA的贡献率分别为48.1%和42.2%;液相反应的影响小. 展开更多
关键词 无机气溶胶 气象因素 区域传输 化学过程 天津
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天津地区污染天气分析中垂直扩散指标构建及运用 被引量:16
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作者 蔡子颖 韩素芹 +2 位作者 张敏 姚青 刘敬乐 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2548-2556,共9页
基于255 m气象塔风、温和PM_(2.5)质量浓度数据获取天津地区大气稳定度特征,利用中尺度大气化学模式构建垂直扩散指数β和φ,开展天津地区污染天气预报中垂直扩散分析方法的研究,以期提高天津地区重污染天气预报预警准确率.结果表明,综... 基于255 m气象塔风、温和PM_(2.5)质量浓度数据获取天津地区大气稳定度特征,利用中尺度大气化学模式构建垂直扩散指数β和φ,开展天津地区污染天气预报中垂直扩散分析方法的研究,以期提高天津地区重污染天气预报预警准确率.结果表明,综合运用大气稳定度、基于边界层平均PM_(2.5)质量浓度与近地面PM_(2.5)质量浓度比值构建的垂直扩散指数β,基于数值模式chemdiag功能(以CO为示踪物)构建的垂直扩散指数φ,可以在污染天气预报中较好的进行大气污染物垂直扩散能力分析.当07:00~08:00和18:00~20:00大气稳定度为D及以上时,相比大气稳定为C及以下时,出现重污染天气的概率成10倍的增加;使用垂直扩散指数β和风速双重指标判断重污染天气,比单一的风速指标判断准确率提升67%;垂直扩散指数φ与近地面PM_(2.5)质量浓度相关系数达到0.8,当垂直扩散指数φ小于0.52时,重污染天气概率75%,可识别59%的重污染天气. 展开更多
关键词 污染天气分析 垂直扩散指标 大气稳定度 天津 数值模拟
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天津夏季郊区VOCs对臭氧生成的影响 被引量:37
13
作者 姚青 韩素芹 +3 位作者 张裕芬 毕晓辉 王晓佳 蔡子颖 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1573-1581,共9页
挥发性有机物是O3重要的前体物之一,在O3生成方面起着决定性作用.为研究天津郊区VOCs特征及其对O3生成的作用,利用SyntechSpectras GC955在线监测系统监测天津市津南区54种VOCs的浓度,并结合最大增量活性因子计算VOCs的臭氧生成潜力.结... 挥发性有机物是O3重要的前体物之一,在O3生成方面起着决定性作用.为研究天津郊区VOCs特征及其对O3生成的作用,利用SyntechSpectras GC955在线监测系统监测天津市津南区54种VOCs的浓度,并结合最大增量活性因子计算VOCs的臭氧生成潜力.结果表明,2018年7月津南区VOCs总浓度为(32.33±23.77)μg·m^-3,其中烷烃质量浓度最高,芳香烃和烯烃次之,炔烃最低,丙烷、乙烯和甲苯分列VOCs质量浓度的前3位.观测期间TVOC的OFP为107.81μg·m^-3,烯烃对OFP的贡献最大,为55.80%,乙烯、异戊二烯和甲苯分列OFP贡献率的前3位.后向轨迹分析表明,不同来向和性质的气团下TVOC及其OFP不同.VOCs/NOx体积分数比值估算表明,观测期间O3生成对VOCs较为敏感.乙苯/间,对-二甲苯和乙烷/乙炔等特定物种对浓度比值的变化表明,3次O3污染过程均伴随VOCs的老化过程. 展开更多
关键词 挥发性有机物(VOCs) 臭氧生成潜势(OFP) 特征物种 后向轨迹 天津
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基于模式过程分析技术天津地区PM_(2.5)污染气象成因分析 被引量:11
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作者 郝囝 蔡子颖 +4 位作者 韩素芹 杨旭 樊文雁 姚青 邱晓滨 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2373-2382,共10页
基于WRF/Chem数值模式,通过过程分析技术和标记法源追踪技术解析水平输送、湍流混合、垂直运动、对流作用和区域输送对天津地区地面PM_(2.5)质量浓度影响,研究2019年6月~2021年5月天津地区重污染天气成因.结果表明,基于上述方法可实现... 基于WRF/Chem数值模式,通过过程分析技术和标记法源追踪技术解析水平输送、湍流混合、垂直运动、对流作用和区域输送对天津地区地面PM_(2.5)质量浓度影响,研究2019年6月~2021年5月天津地区重污染天气成因.结果表明,基于上述方法可实现重污染天气气象成因定量描述,从水平输送、湍流混合、垂直运动、对流作用和区域输送角度实现重污染天气成因数值归因分析.天津地区水平输送作用为-2.03μg·(m^(3)·h)^(-1)、垂直平流为-2.24μg·(m^(3)·h)^(-1)、垂直混合为^(-1)1.70μg·(m^(3)·h)^(-1)、对流作用为-0.03μg·(m^(3)·h)^(-1)和区域输送贡献36.23%,2019年6月~2021年5月共出现16次重污染过程,除一次沙尘影响和一次烟花爆竹影响外,均可通过建立数值归因方法,以水平输送作用变化速指标(α)、对流作用变化速指标、垂直平流作用变化速指标(φ)和湍流混合作用变化速指标(β)以及区域输送百分率指标(τ),对重污染气象成因进行合理解释,天津重污染天气解析指标为α>-2.0%·h^(-1)、β>-7.7%·h^(-1)、φ>2%·h^(-1)、θ<12%·h^(-1)、τ>50%和PBL(混合层厚度)<250 m.解析指标表明湍流混合能力和混合层厚度降低在近年重污染天气形成中有重要影响,14次过程均可从指标清晰解析出上述成因,水平风场辐合和垂直平流输送在部分重污染天气中会叠加在大气垂直扩散条件下降基础上,进一步触发重污染天气形成,其出现次数分别为6次和4次.基于过程分析技术可建立定量化的大气自净能力评估指标,其与传统的通风系数指标有较好的相关性,数值模式大气自净能力评估指标θ与PM_(2.5)相关系数为0.65,高于传统指标,θ<12%·h^(-1)时,表明大气扩散条件极差,其中81.25%的重污染天气符合该指标,θ>30%·h^(-1)后,大气自净能力超过排放影响,出现污染超标的概率不到1.5%. 展开更多
关键词 过程分析技术 污染成因 数值模拟 重污染天气 天津
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基于天气背景天津大气污染输送特征分析 被引量:18
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作者 蔡子颖 杨旭 +2 位作者 韩素芹 姚青 刘敬乐 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期4855-4863,共9页
区域输送是大气污染防治中需要考虑的重要因素,本文利用大气化学模式定量估算2016年10月~2017年9月区域输送对天津的影响,重点基于天气背景分析区域输送影响和气象条件的关系,为京津冀地区大气污染联防联控提供支撑.结果表明,京津冀地... 区域输送是大气污染防治中需要考虑的重要因素,本文利用大气化学模式定量估算2016年10月~2017年9月区域输送对天津的影响,重点基于天气背景分析区域输送影响和气象条件的关系,为京津冀地区大气污染联防联控提供支撑.结果表明,京津冀地区各城市区域输送贡献百分率平原城市显著高于沿山城市,天津一次PM2.5本地贡献62.9%,区域输送贡献37.1%,主要受沧州、廊坊、河北中南部、北京、唐山和山东等地输送影响,每年4~6月区域输送最显著,7~8月区域输送最弱.区域输送与天气形势、风场和降水等气象条件密切相关,高压后和锋前低压是区域输送占比最高的两种污染天气类型,西南风、西风和南风3个风向下天津大气污染输送影响最为明显,风速2~3 m·s-1时最有利于PM2.5区域传输,降水超过5 mm以上将降低大气污染物区域传输效率.对于不同污染类型和重污染阶段,轻度污染天气时区域输送贡献最为明显,比均值偏高20.5%,重污染天气虽受静稳气团控制,但由于周边区域高浓度的PM2.5,污染气团迁移对区域内污染聚集传输有显著影响,重污染期间PM2.5输送贡献占比超过均值,约偏高10%~15%.重污染过程中,开始积累阶段和峰值阶段,输送贡献占比高于其它时期,与暴发阶段相比偏高14.5%和19.5%,重污染暴发阶段本地排放贡献更明显,比均值偏高9.9%. 展开更多
关键词 区域输送 数值模拟 标记法 天津 天气背景
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2000~2020年天津PM_(2.5)质量浓度演变及驱动因子分析 被引量:13
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作者 蔡子颖 郝囝 +5 位作者 韩素芹 唐颖潇 杨旭 樊文雁 姚青 邱晓滨 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1129-1139,共11页
基于中国大气成分实时追踪数据集、天津气象局和生态环境局长序列PM_(2.5)质量浓度和气象观测,结合MEIC排放清单和环境模式构建的细颗粒气象条件扩散指数,研究2000~2020年天津地区PM_(2.5)质量浓度演变规律及驱动因子,以期更科学地分析... 基于中国大气成分实时追踪数据集、天津气象局和生态环境局长序列PM_(2.5)质量浓度和气象观测,结合MEIC排放清单和环境模式构建的细颗粒气象条件扩散指数,研究2000~2020年天津地区PM_(2.5)质量浓度演变规律及驱动因子,以期更科学地分析气象对大气环境影响,为"十四五"期间深度环境治理提供支撑.结果表明,2000~2020年天津PM_(2.5)质量浓度呈现3个阶段变化,第一阶段2000~2007年,呈现持续地上升,其变化速率为4.58μg·(m^(3)·a)^(-1),该阶段排放量的快速增加是主导因素,其作用是气象条件年际波动影响的4倍,排放量增加使得PM_(2.5)质量浓度增加45.3%;第二阶段为2007~2013年,该阶段PM_(2.5)质量浓度呈现波动变化,出现了两个浓度峰值年(2007年和2013年),该阶段排放稳定,气象条件年际波动对PM_(2.5)质量浓度年际波动产生重要影响,两者相关系数0.81;第三阶段为2013~2020年,PM_(2.5)质量浓度呈现快速地下降,其变化速率为-6.9μg·(m^(3)·a)^(-1),排放量的下降作用是决定性的,使得PM_(2.5)下降了43.9%,气象扩散条件转好也提供正贡献,约使得PM_(2.5)下降8.7%.从近20年数据分析,气象条件年际变化导致的大气扩散条件年际变化2003~2004年和2013~2015年为谷值,2008~2010年和2018~2020年为峰值,峰峰相距和谷谷相距是11 a左右;气象条件年际变化导致的大气扩散条件年际波动平均强度是4%,可解释近20年PM_(2.5)质量浓度年际变化的25%~50%,峰谷相差16%,气象扩散条件年际波动对未来PM_(2.5)目标制定和应对措施设计有重要影响. 展开更多
关键词 细颗粒物 大气扩散条件 环境模式 驱动因子 天津
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基于无人机探空和数值模拟天津一次重污染过程分析 被引量:19
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作者 杨旭 蔡子颖 +4 位作者 韩素芹 史静 唐颖潇 姜明 邱晓滨 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期9-18,共10页
污染发生在边界层中,边界层热力和动力垂直结构对重污染天气形成有显著影响.本文基于无人机探空、地基遥感观测和数值模式,开展天津地区2019年1月10~15日重污染过程期间边界层垂直结构及污染成因分析,以期加强北方沿海城市边界层过程对... 污染发生在边界层中,边界层热力和动力垂直结构对重污染天气形成有显著影响.本文基于无人机探空、地基遥感观测和数值模式,开展天津地区2019年1月10~15日重污染过程期间边界层垂直结构及污染成因分析,以期加强北方沿海城市边界层过程对重污染影响规律认知,提升重污染天气预报预警准确率.结果表明:大气温度层结对重污染天气形成、持续和消散有显著影响,此次过程伴随逆温层的发展和消散,PM_(2.5)高浓度区白天向大气上层发展,高度可达300 m以上,夜间向近地面压缩,高度在100 m左右;雾天气出现并在白天维持,改变了边界层垂直结构特征,雾顶逆温的持续存在抑制了污染物向大气上层扩散,使得白天湍流垂直混合过程贡献明显下降,导致近地面重污染天气维持和发展;过程期间区域输送贡献率为66.6%,边界层垂直结构与重污染天气区域输送密切相关,区域污染物输送高度主要出现在边界层顶部以及雾顶逆温层以上的大风速层处,且随着边界层和雾顶抬升高度的变化,通过下沉运动影响地面,形成北部弱高压天气控制下静稳天气区域输送;边界层垂直结构影响冷空气对空气质量的改善效果,S3阶段雾顶的强逆温导致冷空气无法通过湍流切应力传导到地面,在高低空存在明显的风速差,冷空气影响地面时间延后,作用减弱,重污染天气无法彻底缓解. 展开更多
关键词 无人机探空 重污染天气 数值模拟 标记法 过程分析
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基于源反演和气溶胶同化方法天津空气质量模式预报能力改进 被引量:5
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作者 蔡子颖 唐邈 +5 位作者 肖致美 杨旭 朱玉强 韩素芹 徐虹 邱晓滨 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2415-2426,共12页
为提升天津空气质量数值模式精细化预报能力,基于高分辨率排放源清单,技术应用源反演技术和气溶胶三维变分同化方法开展2020年天津空气质量数值预测分析,评估不同技术对空气质量模式预报能力改进,并结合气象因素评估模式系统性误差,以... 为提升天津空气质量数值模式精细化预报能力,基于高分辨率排放源清单,技术应用源反演技术和气溶胶三维变分同化方法开展2020年天津空气质量数值预测分析,评估不同技术对空气质量模式预报能力改进,并结合气象因素评估模式系统性误差,以期提升天津空气质量精细化预报能力,服务分区精细化大气污染防治.结果表明,基于高分辨率排放源清单、源反演技术和气溶胶三维变分同化方法,可有效改进天津空气质量模式预报能力,调整后天津PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)和O_(3)浓度预报平均偏差均在2μg·m^(-3)以内,其中高分辨率排放源清单应用后PM_(2.5)平均偏差为1.80μg·m^(-3),源反演技术和气溶胶三维变分同化技术应用后平均偏差分别为-1.45μg·m^(-3)和-3.98μg·m^(-3),均显著小于原模式的18.75μg·m^(-3);PM_(2.5)浓度预报和实况的相关系数,基于高分辨率排放源清单、源反演技术和气溶胶三维变分同化分别提高至0.77、0.80和0.92,相对误差分别下降至33.71%、30.62%和21.91%,空间差异有效预报天数提高至145、175和360 d,优于原空气质量模式PM_(2.5)浓度预报相关系数的0.73、相对误差的35.66%和空间差异有效预报天数的100 d.其中气溶胶三维变分同化技术将天津中-重度过程预报TS评分由0.46提升至0.72,重污染过程预报TS评分由0.60提升至0.80.方法改进后天津空气质量数值模式预报仍存在一定系统性误差,呈现低污染时预报偏高,高浓度时预报偏低;低相对湿度时预报偏高,高相对湿度时预报偏低;低风速时预报偏低,高风速时预报偏高的特征,尤其锋前低压和低压槽天气时PM_(2.5)浓度预报值比实况显著偏低,可根据上述特征进行系统性调整,进一步提升空气质量数值模式预报准确性,精细服务天津大气污染防治. 展开更多
关键词 空气质量数值模式 源反演 气溶胶三维变分同化 天津 天气背景
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RISK ANALYSIS AND MANAGEMENT OF URBAN RAINSTORM WATER LOGGING IN TIANJIN 被引量:2
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作者 han su-qin XIE Yi-yang +2 位作者 LI Da-ming LI Pei-yan SUN Mei-ling 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2006年第5期552-558,共7页
The risk analysis of urban rainstorm water logging facing Tianjin city by using methods of probability, investigation and numerical simulation was carried out in this article. Firstly, a mathematical model for the urb... The risk analysis of urban rainstorm water logging facing Tianjin city by using methods of probability, investigation and numerical simulation was carried out in this article. Firstly, a mathematical model for the urban rainstorm water logging was established on the basis of one- and two-dimensional unsteady flow theory and the technique of non-structural irregular grid division, Secondly, the precipitation over heavy rain was divided into seven grades, the experiential expression of frequency and rain grades was got according to the observed rainfall from May 1918 to October 1998. Thirdly, the mathematical model was used to simulate various rain process according to the features of the rainstorm and the draining rule, based on the simulated maximum water depths, 3 class of disaster extents were established, the disaster risks were mainly in Class Ⅰ and Class Ⅱ, The risk analysis of water logging on traffic were primarily evaluated, and finally, some management and mitigation measures of the urban rainstorm water logging disaster were discussed. 展开更多
关键词 urban rainstorm water logging mathematical model traffic disaster risk analysis Tianjin
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