基于SVM和RF方法的安阳雾预报研究

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作者 胡航菲 《农业灾害研究》 2023年第7期148-150,共3页

利用常规观测资料,采用统计分析方法得到雾天气时各气象要素指标,然后基于SVM和RF方法建立安阳雾预报模型,并检验分析。结果表明:相对湿度越大,越易出现低能见度;出现雾时气温主要分布在-3~3℃,温度露点差在0~3℃,风速大部在0~3 m/s,风... 利用常规观测资料,采用统计分析方法得到雾天气时各气象要素指标,然后基于SVM和RF方法建立安阳雾预报模型,并检验分析。结果表明:相对湿度越大,越易出现低能见度;出现雾时气温主要分布在-3~3℃,温度露点差在0~3℃,风速大部在0~3 m/s,风向主要为偏南风、西南风,且以偏南风为主;SVM和RF 2种方法对雾分级预报效果总体一般,相对来说RF效果较好,综合采用RF方法对雾进行分级预报。 展开更多

关键词 气象要素 SVM方法 RF方法 雾

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四川盆地一次暴雨过程中的穿透性对流形成机理分析

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作者 赖子洋 周玉淑 +1 位作者 葛旭阳 邓国 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第2期755-772,共18页

2019年8月18~22日,高原东侧到四川盆地西部发生的一次暴雨过程,其与穿透性对流的发生发展密切相关。为揭示此次穿透性对流的形成机理和过程,本文利用欧洲中心再分析资料ERA5以及高分辨数值模式(WRF)的模拟结果进行了分析。结果表明,此... 2019年8月18~22日,高原东侧到四川盆地西部发生的一次暴雨过程,其与穿透性对流的发生发展密切相关。为揭示此次穿透性对流的形成机理和过程,本文利用欧洲中心再分析资料ERA5以及高分辨数值模式(WRF)的模拟结果进行了分析。结果表明,此次穿透性对流过程发生在中国沿海地区大范围对流层顶折叠导致盆地以东的上空出现平流层位涡(PV)下传的特殊天气背景下。穿透性对流的形成主要分为三个阶段:(1)中低层对流的触发。由于大陆高压西伸,四川盆地附近气压梯度加强引起低空急流发展,在其左侧产生气旋性切变,同时引起与高原东南侧大地形正交的抬升气流分量增强。地形动力抬升叠加气流辐合抬升在不稳定层结下触发对流。(2)对流层高层上升运动发展。这主要与湍流扩散导致的平流层持续下传的PV气团在非绝热加热作用下的发展有关。盆地西侧对流发展引起的非绝热加热作用导致高层净增温垂直梯度增强,进而导致了高层局地正PV的加强。高层东风气流背景下,正PV异常的右侧为上升运动,使得300 hPa以上至下平流层上升运动的发展增强。(3)盆地附近的高中低层上升运动垂直耦合叠加,形成穿透性对流。中尺度对流系统层状模态的发展以及干燥环境下水汽的蒸发冷却导致300 hPa至600 hPa出现下沉运动。下沉运动造成的局地干冷侵入,既加强了上空“下湿上干”的不稳定层结,也加强了中低层的气流辐合,导致原中层300~600 hPa附近的下沉运动转为上升运动。低层由于正涡度倾斜发展,上升运动得以维持。由此,四川盆地上空的上升运动出现整层的垂直叠加耦合,表现为从对流层低层到平流层底的一致性上升运动,穿透性对流形成,导致后期降水增强。 展开更多

关键词 四川盆地 穿透性对流 位涡思想 非绝热加热 暴雨

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2023年河南冬小麦成熟期连阴雨强度综合评估

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作者 郭康军 邹春辉 +5 位作者 余卫东 胡丽婷 房稳静 檀艳静 张丽梅 成林 《气象与环境科学》 2024年第1期97-104,共8页

为构建适合河南小麦成熟期连阴雨灾害强度指数,并明确河南小麦受连阴雨影响的敏感时段,利用河南省111个测站1961—2023年气象资料及有关农业气象观测站数据,分析了2023年河南小麦连阴雨受灾及相关发育期情况,以及主要气象因子和连阴雨... 为构建适合河南小麦成熟期连阴雨灾害强度指数,并明确河南小麦受连阴雨影响的敏感时段,利用河南省111个测站1961—2023年气象资料及有关农业气象观测站数据,分析了2023年河南小麦连阴雨受灾及相关发育期情况,以及主要气象因子和连阴雨灾害调查数据的相关性,并根据前人研究成果,结合河南实际,构建了3种小麦成熟期连阴雨灾害强度指数。结果表明:(1)小麦开花后35天以上,是小麦籽粒品质受连阴雨天气影响最敏感的时段。(2)成熟期连阴雨灾害强度指数L2和L3均能够很好地吻合2023年河南小麦因连阴雨灾害的受灾情况,特别是L3兼具实用性和准确性,能够满足业务服务需要。(3)2023年河南省小麦成熟期连阴雨灾害强度指数L2、L3空间分布都表现为南高北低,全省平均L2为0.81,L3为0.32,均为1961年以来的最高值。 展开更多

关键词 小麦 成熟期 连阴雨 灾害强度指数

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基于Delft3D的大辽河水动力水质数值模拟

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作者 杜甫 闫晓惠 陈小强 《水电能源科学》 北大核心 2024年第1期32-35,161,共5页

近年来,大辽河流域工业化发展迅速,带来了一系列水质恶化问题。因此,通过实测大辽河水文和水质数据,基于Delft3D建立大辽河二维水动力模型,对其进行水位和水温验证,计算值与实测值基本吻合;在水动力模型的基础上建立水质模型,对其进行NH... 近年来,大辽河流域工业化发展迅速,带来了一系列水质恶化问题。因此,通过实测大辽河水文和水质数据,基于Delft3D建立大辽河二维水动力模型,对其进行水位和水温验证,计算值与实测值基本吻合;在水动力模型的基础上建立水质模型,对其进行NH^(+)_(4)-N(氨氮)和DO(溶解氧)验证,计算结果基本能够反映真实水质变化趋势。通过验证后的水动力水质耦合模型分析大辽河水动力水质输移特征。结果表明,大辽河具有明显的半日潮特征,河口处的流速低于内陆河道的流速;NH^(+)_(4)-N浓度年际分布较为均匀,DO浓度夏季较低,冬季较高;涨潮时,河口处NH^(+)_(4)-N浓度降低,落潮时河口处NH^(+)_(4)-N浓度升高;汛期排放的污染物浓度峰值高于枯水期的值,峰现时间也早于枯水期,在枯水期,污染物更容易在河口处滞留;整合排污口和减排两种方式均能降低河道内污染物浓度,靠近河道上游整合排污口方式优于减排方式,靠近河口减排方式略优于整合排污口。研究成果可为大辽河水质管理提供参考。 展开更多

关键词 大辽河 Delft3D 二维水动力模型 水质模型

原文传递

2023年河南麦区连阴雨过程的数值模式精细化检验评估

5

作者 马蕴琦 栗晗 吕林宜 《气象与环境科学》 2024年第1期66-74,共9页

基于河南省2706个自动气象站降水观测资料及欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、中国气象局的中尺度模式预报产品(CMA-MESO)和华东区域气象中心的中尺度模式预报产品(CMA-SH9),从不同量级降水的TS评分和BIAS评分、误差空间分布特征及典型区... 基于河南省2706个自动气象站降水观测资料及欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、中国气象局的中尺度模式预报产品(CMA-MESO)和华东区域气象中心的中尺度模式预报产品(CMA-SH9),从不同量级降水的TS评分和BIAS评分、误差空间分布特征及典型区域预报偏差日变化特征等方面,检验评估了2023年5月25日至6月5日河南省麦收关键期连阴雨过程的数值模式小时降水预报效果。结果表明:ECMWF对Rh(小时降水量)≥0.1 mm/h的预报表现好,CMA-SH9对Rh≥2 mm/h和Rh≥5 mm/h的预报效果较优,CMA-MESO预报性能较差。对于Rh≥2 mm/h, CMA-SH9对上午和夜间的降水预报效果较优,ECMWF对中午到夜里的预报表现好。各模式都表现出在降水量大值区预报偏差大的特点。CMA-SH9对第一阶段的平均有效降水频次预报与实况最为接近,尤其在西部山区;ECMWF则对第二阶段的预报更贴合实况。尽管此次连阴雨过程中各模式小时降水量和小时降水强度的平均值偏差较大,但并没有表现出显著偏强或偏弱的特征;对于有效降水频次占比预报,ECMWF和CMA-MESO在大多数时次的预报分别表现出显著偏多或显著偏少的特征,CMA-SH9的预报则与实况更为接近。 展开更多

关键词 连阴雨 检验评估 小时降水 麦收期

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一种基于机器学习和葵花8号数据的PM_(2.5)浓度监测方法

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作者 叶昊天 邹春辉 田宏伟 《气象与环境科学》 2023年第3期89-97,共9页

基于卫星遥感数据和气象数据构建模型是实现PM_(2.5)浓度监测的重要方法。利用2017-2020年河南区域的葵花8号AOD相关产品、地面气象观测数据及PM_(2.5)浓度逐时地面观测数据,建立样本数据库,探究了PM_(2.5)浓度与遥感反演参数、气象因... 基于卫星遥感数据和气象数据构建模型是实现PM_(2.5)浓度监测的重要方法。利用2017-2020年河南区域的葵花8号AOD相关产品、地面气象观测数据及PM_(2.5)浓度逐时地面观测数据,建立样本数据库,探究了PM_(2.5)浓度与遥感反演参数、气象因子的相关关系,提出一种基于空间距离的机器学习方法,构建了卫星遥感与气象数据相结合的PM_(2.5)监测模型,并利用PM_(2.5)观测数据对模型进行散点拟合和空间分布的验证。结果表明:PM_(2.5)浓度与能见度(V)、气温(T)、气溶胶光学厚度(AOD)有极为显著的相关关系;从PM_(2.5)浓度反演值与观测值的散点回归分析来看,PM_(2.5)浓度反演值与观测值相关系数R^(2)=0.73;从PM_(2.5)浓度反演值与观测值的空间分布图来看,PM_(2.5)浓度反演值实现了空间格点的小时监测,弥补了非晴空及夜间监测数据的缺失,在空间分布上与观测值一致,具有很高的精确性和可靠性。基于空间距离的机器学习方法构建PM_(2.5)浓度监测模型能很好地应用于PM_(2.5)浓度监测,为PM_(2.5)浓度监测提供了新的思路和方法。 展开更多

关键词 PM_(2.5)浓度 空间距离 机器学习 葵花8号

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2015-2018年冬防期间漯河市PM_(2.5)输送特征及潜在源分析

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作者 贾琼莉 孔海江 +2 位作者 田力 王丽华 卢予琢 《气象与环境科学》 2023年第5期18-24,共7页

利用美国国家环境预报中心(NCEP)的全球资料同化系统(GDAS)气象场数据,结合后向轨迹模式的聚类分析法、潜在源贡献因子法(PSCF)和浓度权重轨迹法(CWT),分析2015-2018年冬防期(1、2、11、12月)漯河市的PM_(2.5)输送特征及其潜在源。结果... 利用美国国家环境预报中心(NCEP)的全球资料同化系统(GDAS)气象场数据,结合后向轨迹模式的聚类分析法、潜在源贡献因子法(PSCF)和浓度权重轨迹法(CWT),分析2015-2018年冬防期(1、2、11、12月)漯河市的PM_(2.5)输送特征及其潜在源。结果表明:(1)冬防期间漯河市PM_(2.5)主要来自东北方向和偏南方向,以东北方向为主,且短距离的外部污染物输入影响严重。(2)影响漯河市空气质量的潜在源区主要分布在河北、山东、湖北、湖南、安徽、江西省,以及河南省内安阳、鹤壁、濮阳、新乡、开封、周口、南阳7个省辖市,河北、山东、河南省东北部地区是高浓度PM_(2.5)外来输送的主要潜在源区。(3)根据“平衡风速”,提出“停滞时间”和“延迟时间”的概念,用以定量评估区域污染传输对漯河市空气质量的影响。由区域污染传输导致的污染在漯河市的停滞时间为2~10 h,增加的PM_(2.5)浓度为8~268μg/m^(3)。 展开更多

关键词 PM_(2.5) 输送特征 潜在源 停滞时间 延迟时间

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1961-2020年商丘市高温时空分布特征及其对农作物的影响

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作者 史桂芬 朱业玉 +1 位作者 贺付伟 孙梦仙 《气象与环境科学》 2023年第6期17-23,共7页

基于商丘市8个气象站1961—2020年逐日高温等观测资料,采用线性回归、相关分析、M-K检验等方法,分析了商丘市高温时空分布特征及影响。结果表明:1961—2020年商丘市高温平均始期以1.08天/10年的速率显著推迟,终期以1.86天/10年的速率显... 基于商丘市8个气象站1961—2020年逐日高温等观测资料,采用线性回归、相关分析、M-K检验等方法,分析了商丘市高温时空分布特征及影响。结果表明:1961—2020年商丘市高温平均始期以1.08天/10年的速率显著推迟,终期以1.86天/10年的速率显著提前;平均高温最长连续日数呈减少趋势,年平均高温最长连续日数为4.9天,高温最长连续日数为12.7天;年平均高温日数、高温最长连续日数总体呈自东南向西北逐渐减少。年平均高温日数以-0.59天/10年的速率减少;夏季高温日数占年高温日数的93.1%,6—7月的占77.3%。高温导致夏玉米卡脖旱风险加大。1981—2020年夏玉米开花期遭遇高温平均为4年1次,近10年平均为5年2次,夏玉米开花日期以-1.65天/10年的速率显著提前。 展开更多

关键词 商丘市 高温 夏玉米 卡脖旱

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河南“21·7”极端暴雨过程地形敏感性试验

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作者 张启绍 《河南科学》 2023年第3期398-407,共10页

使用FNL1°×1°再分析资料、高空和地面观测资料、多普勒雷达资料和卫星云图等资料,对2021年7月17—23日河南极端暴雨天气过程进行分析,采用WRF数值模式进行地形敏感性试验.分析结果表明,此次极端暴雨天气发生在稳定的大... 使用FNL1°×1°再分析资料、高空和地面观测资料、多普勒雷达资料和卫星云图等资料,对2021年7月17—23日河南极端暴雨天气过程进行分析,采用WRF数值模式进行地形敏感性试验.分析结果表明,此次极端暴雨天气发生在稳定的大尺度大气环流背景下,对流层中低层的低涡、切变线以及中小尺度系统的不断生消是造成极端暴雨的直接原因;台风“烟花”的生成、发展和移动对暴雨区的水汽输送有着重要影响.地形敏感性试验结果表明:①将一定范围内的地形高度降低为0,会导致降水中心降水量减少,整体减幅20%~40%,同时会造成雨带西移1°E左右;②将固定范围内的地形高度降低时,会造成降水中心降水量减少,整体减幅10%~40%,地形高度降低大于或等于75%时,会导致雨带西移1°E左右;③将固定范围内的地形高度增加时,会导致降水中心降水量增大,整体增加10%~40%,地形高度增高50%以上会导致雨带东移1°E左右. 展开更多

关键词 WRF 暴雨 迎风坡 地形敏感性试验

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复盘河南“21·7”极端降水的可预报性及对决策气象服务的思考 被引量：8

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作者 赵培娟 胡玉梅 +2 位作者 孔海江 吕林宜 席乐 《气象与环境科学》 2022年第2期38-51,共14页

2021年7月18日20时22日08时,500 hPa副热带高压异常偏北偏东,低纬度台风“烟花”与副高之间的东南风急流直达河南中部,与位于郑州、卢氏、南阳之间的强中尺度低涡系统共同作用,导致河南北中部出现历史罕见的极端暴雨过程。极端暴雨造成... 2021年7月18日20时22日08时,500 hPa副热带高压异常偏北偏东,低纬度台风“烟花”与副高之间的东南风急流直达河南中部,与位于郑州、卢氏、南阳之间的强中尺度低涡系统共同作用,导致河南北中部出现历史罕见的极端暴雨过程。极端暴雨造成了严重的城市内涝、电力和交通中断、中小河流决口、水库超汛泄洪、农田房屋被淹及人员伤亡等灾害。采用多尺度观测资料和数值预报产品,对此次极端暴雨及其关键影响系统中尺度低涡、极端雨强的可预报性等进行复盘及根据降水强度对郑州城市积涝和水库超限的关键节点分析结果表明:(1)“21·7”极端暴雨的主要影响系统中尺度低涡预报难度较大,根据实时监测信息作出判断低涡出现的时刻较实况可提前约6 h;(2)雨强≥100 mm/h的降水出现频次高、范围大,其有效预报预警提前量仅30~60 min;(3)郑州及豫北发生重大气象灾害的关键节点与雨强≥80 mm/h出现密切相关,100 mm/h以上的雨强呈多时次、多站点,且落区集中是发生严重城市内涝和水库出现险情的最直接原因。关于此次极端降水决策气象服务的思考与经验有:(1)重视最新天气实况分析,在极端降水可预报性低的情况下,加强实时气象观测资料、特别是降水实况分析,是提高预报预警准确率的最有效手段;(2)准确把握灾害性天气的致灾关键节点,尽可能加大预警提前量,是决策气象服务获取实效的关键。 展开更多

关键词 极端暴雨 复盘 可预报性 雨强 决策气象服务

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辐射对高原涡形成和发展影响的模拟研究 被引量：1

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作者 邓中仁 葛旭阳 +1 位作者 姚秀萍 陈明诚 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第3期541-556,共16页

已有研究表明辐射对热带气旋发生发展具有明显调制作用,高原涡与热带气旋有类似的暖心低压结构,辐射在高原涡发生发展过程中的作用也值得探讨。本文利用ERA-Interim再分析资料,通过中尺度数值模式WRF-ARW研究了辐射日变化对高原涡个例... 已有研究表明辐射对热带气旋发生发展具有明显调制作用,高原涡与热带气旋有类似的暖心低压结构,辐射在高原涡发生发展过程中的作用也值得探讨。本文利用ERA-Interim再分析资料,通过中尺度数值模式WRF-ARW研究了辐射日变化对高原涡个例发展的影响机制。模拟结果表明,太阳短波辐射对高原涡的发生发展具有明显的调制作用。控制试验(CTL;即保留太阳辐射日变化)较好的再现了高原涡的发展过程。在去掉短波辐射过程的夜间试验(All_night)中,前期高原涡发展速度较快。而在白天(All_day)试验中,短波辐射过程抑制了高原涡的发展。诊断分析表明,夜间长波辐射冷却加强对流层温度递减率,减弱大气静力稳定度;同时,大气温度的降低使得夜间相对湿度增大,有利于对流层低层出现位势不稳定,进而促使高原涡的形成和发展。反之,太阳短波辐射有利于对流层高层增温,加强大气静力稳定度,从而抑制对流活动发展。夜间低层辐合更为强盛,有利于上升运动的加强并诱发高原涡形成;非平衡项结果显示,在高原涡环流中心区域存在正值区,而低涡四周为明显的负值区。从动力学和热力学特征来看,高原涡的发展与热带气旋具有一定的相似性。 展开更多

关键词 太阳短波辐射 日变化 高原涡 动力和热力学特征

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河南“21·7”特大暴雨常规与扰动天气形势分析 被引量：1

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作者 钱维宏 孔海江 +2 位作者 赵培娟 任静静 张银意 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期4208-4224,共17页

2021年7月19—21日,河南省中北部的特大暴雨造成了内涝和重大的生命财产损失,其中以省会郑州市的灾害最为严重.极值日雨量分布从西南的鲁山400.6 mm到郑州659.7 mm和东北部的鹤壁777.5 mm,跨度约为300 km,其中20日16—17时的郑州最大小... 2021年7月19—21日,河南省中北部的特大暴雨造成了内涝和重大的生命财产损失,其中以省会郑州市的灾害最为严重.极值日雨量分布从西南的鲁山400.6 mm到郑州659.7 mm和东北部的鹤壁777.5 mm,跨度约为300 km,其中20日16—17时的郑州最大小时降水量达到201.9 mm.科学认识和提前预报产生特大暴雨的天气系统是减少生命财产损失的前提.本文利用我国气象业务平台上的大气观测实况和数值模式产品做常规与扰动天气形势分析,结果发现:(1)与强降水对应的稳定云团属于西北太平洋副高异常偏北与内陆高压连通后形成在南侧的对流层中下部东风波中尺度扰动低压系统;(2)最强降水的20日,华南沿海台风“查帕卡”、西北太平洋台风“烟花”与郑州附近强上升气流的扰动中低压构成了相互牵制的3个强降水系统;(3)扰动分析比常规天气图上的风和比湿形势更能有效地确定极端降水的位置,欧洲中期天气预报中心(ECMWF)模式产品中的风扰动、比湿扰动和湿涡度扰动对极端降水预报有明确的指示意义,认识模式产品的准确性和稳定性是未来提高特大暴雨预报技巧的基础. 展开更多

关键词 扰动天气分析 常规天气分析 复盘分析 特大暴雨 河南中北部

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不同天气形势对南京地区双高污染的输送及潜在源区分析

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作者 秦阳 胡建林 孔海江 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期626-634,共9页

基于2015~2019年南京细颗粒物(PM_(2.5))和臭氧(O_(3))逐小时浓度数据,通过T-mode主成分分析法对南京发生PM_(2.5)和O_(3)污染同时高浓度并存(双高污染)时的天气形势进行了分型,利用后向轨迹聚类分析法、潜在来源贡献法(PSCF)和浓度权... 基于2015~2019年南京细颗粒物(PM_(2.5))和臭氧(O_(3))逐小时浓度数据,通过T-mode主成分分析法对南京发生PM_(2.5)和O_(3)污染同时高浓度并存(双高污染)时的天气形势进行了分型,利用后向轨迹聚类分析法、潜在来源贡献法(PSCF)和浓度权重轨迹分析法(CWT)研究不同天气形势对南京双高污染的输送路径及潜在源区分布.结果表明,有利于南京地区双高污染的天气形势分别为弱的低压型(Type1)和高压中心型(Type2).天气形势会对后向轨迹的方位来源产生影响.Type1时,南京地区受到东北和西南两个低气压影响,气团的聚类轨迹主要来自东西两个方位,轨迹中ρ(PM_(2.5))和ρ(O_(3))平均值分别为83.48μg·m^(-3)和106.85μg·m^(-3).Type2时,南京及其周边在高压中心边缘,气团聚类轨迹主要来自北方和东方,轨迹中ρ(PM_(2.5))和ρ(O_(3))平均值分别为94.47μg·m^(-3)和92.32μg·m^(-3).同时两种类型后向轨迹绝大部分属于中短距离区域输送,说明周边临近省份的污染是影响南京地区双高污染主要原因之一.PSCF和CWT分析表明,两者高值区域基本保持一致.Type1和Type2两种类型中PM_(2.5)和O_(3)的最主要潜在源区均出现分布并不完全一致的情况,表明双高污染中的两种污染物并非来自同一地区. 展开更多

关键词 双高污染 天气分型 污染输送路径 潜在源区 南京

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