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1.
为了揭示我国北方地区对流层中下层臭氧(O3) 的形成机理以及周边地区的污染输送对我国北方地区对流层中下层O3收支的影响, 在与外场观测数据比较分析的基础上, 利用全球化学输送模式(MOZART-2) 采用收支分析方法定量分析了影响我国北方地区对流层中下层O3的各个物理化学过程。结果表明:我国北方地区对流层下层O3最重要的来源是光化学生成作用, 约占总来源的58.3%(41.5 Tg), 光化学生成反应中HO2对于O3生成的贡献最大; 最大的汇是干沉降过程, 约占总汇的43.2%(26.2Tg); 水平净输送作用对我国北方地区对流层中下层O3收支的影响非常大, 在我国北方地区对流层下层, 41.6%左右的O3来自水平净输送, 随高度增加, 水平输送影响增大, 我国北方地区对流层中层大约81.5%的O3来自水平净输送。 相似文献
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我国东部夏季一次强对流活动过程中对流层上部大气成分变化的分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用星载微波临边遥感探测结果,对2006年6月28～29日江淮地区的一次强对流天气过程中对流层上部一氧化碳 (CO) 、臭氧 (O3) 、水汽 (H2O) 和冰水含量 (IWC) 的分布特点进行了研究.强对流天气过程前后的对比分析表明,CO混合比增大,在200 hPa处增加了0.12 ppm (1 ppm=10-6);O3混合比减小,在70 hPa处减少了0.30 ppm;H2O混合比在250 hPa处增加了400 ppm;IWC在强降水发生之前有大幅增长,在200 hPa处最大含量可达0.03 g/m3.CO和O3含量与垂直运动速度两者的相关变化表明,对流垂直输送作用可能是造成对流层上层和平流层低层大气成分变化的机制之一.而H2O和IWC含量的增加主要局限于对流层顶以下,这表明对流层上部水物质的质量和形态是由垂直输送作用和对流系统内部的微物理过程共同决定的. 相似文献
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利用ACTIVE（aerosol and chemical transport in tropical convection）试验资料,取2006年1月20日澳大利亚北部达尔文岛附近发生的一次飑线强对流天气的AE17航次和2006年1月27日无对流天气的AE21航次飞行路径中的探测资料,对澳大利亚达尔文地区夏季风盛行期间发生的有无强对流发生时O3和CO浓度垂直分布变化进行对比,考察强对流性天气发生对O3和CO浓度垂直输送作用。深对流云内强烈的垂直上升运动将O3和CO等化学气体携带输送至对流层上部并在对流层顶堆积,从而在对流层上部产生浓度峰值。当有强对流发生,飞机进入对流云上层时,O3浓度和CO浓度升高,O3和CO浓度变率增大,在对流层上部浓度出现峰值;当飞机飞出对流云时,O3和CO浓度相对较低,在对流云外出现谷值。在无对流发生的条件下O3和CO浓度相对较小,浓度变率也较小,无峰值产生。分析表明:O3和CO浓度分布不仅与强对流的垂直输送作用关系密切,且与气象要素垂直和水平分布以及动力输送过程密切相关。 相似文献
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利用中尺度大气化学模式WRF/Chem对2013年3月6日华南地区一次平流层入侵事件及其对对流层低层臭氧的影响进行模拟研究。通过加入UBC（Upper Boundary Condition）上边界处理方案,弥补WRF/Chem模式未考虑平流层臭氧化学反应的不足。结合臭氧探空廓线资料、地面O3、CO、NOx、相对湿度、温度和风速等观测资料以及再分析资料对模拟结果进行定量评估,结果表明模式能较为真实地模拟本次平流层入侵过程。模拟分析进一步揭示:（1）副热带高空急流是本次平流层入侵的主要原因。当华南地区处在副热带急流入口区左侧下沉区域时,平流层入侵将富含臭氧的干燥空气输送到对流层中低层。（2）本次平流层入侵对对流层低层臭氧收支有重要影响,导致香港地区近地层臭氧体积混合比浓度明显上升,如塔门站夜间臭氧浓度升高21.3 ppb（1 ppb=1×10-9）。地面气象场和化学物种的分析进一步确认了平流层入侵的贡献。（3）采用动力学对流层顶高度时零维箱式模型和Wei公式计算得到的平流层入侵通量相当,分别为-1.42×10-3 kg m-2 s-1和-1.59×10-3 kg m-2 s-1,这一结果与前人研究相吻合,且与采用热力学对流层顶高度计算所得到的结果具有可比性。 相似文献
5.
为了进一步了解青藏高原闪电的产生氮氧化物（LNOx）经由光化学反应对O3浓度变化及夏季O3低谷形成的可能影响,本文利用2005~2013年由OMI卫星得到的对流层NO2垂直浓度柱（NO2 VCD）、O3总浓度柱（TOC）和O3廓线以及星载光学瞬变探测器OTD和闪电成像仪LIS获取的总闪电数资料,对青藏高原和同纬度长江中下游地区的TOC和NO2 VCD月均值时空分布特征、闪电与NO2 VCD的相关性和O3的垂直分布特征及其与LNOx的关系进行了对比分析。结果表明,青藏高原的O3低谷主要出现在夏季和秋季,其TOC值比同纬度长江中下游地区低约10~15 DU（Dobson unit）。青藏高原NO2VCD总体较小,表现为夏高冬低的分布特征。青藏高原夏季O3浓度受南亚高压的影响总体呈减小趋势,但因强雷暴天气导致对流层中上部LNOx浓度升高,并随强上升气流向对流层顶输送,同时通过光化学反应使O3浓度增加,缩小了青藏高原和同纬度地区的O3浓度差,减缓了O3总浓度的下降,抑制了夏季O3低谷的进一步深化。 相似文献
6.
利用2010—2012年对流层臭氧（O3）及其多种前体物的卫星遥感资料和全球水汽再分析资料,研究东亚区域O3及其前体物的时空分布,以及在中国东部（分为南、北两部分）相关性的季节变化。结果表明:东亚区域NO2与CO的对流层柱含量均表现为冬季高、夏季低的时空变化形式。O3对流层柱含量夏季达到峰值,冬季为谷值。中国东部的北部与南部地区O3与NO2均在夏秋季呈正相关,冬春季呈负相关。夏季大部分地区NOx的光化学循环反应对O3生成有积极的促进作用,冬季大部分地区O3的光化学循环生成受到抑制。O3与CO在北部地区夏秋季和南部地区夏季正相关性最大,无论是在北部还是南部地区,O3与CO的相关性在轻污染情况下最大,而在重污染和背景情况下较小,表明重污染气团向下风方的输送更有利于O3的光化学生成。O3与水汽在北部和南部地区的多数时间均呈较显著的正相关性,而在南部地区夏季和北部地区冬季具有较大的负相关性,反映出不同的环流形式、气团来源及伴随的天气条件变化对O3分布的影响。 相似文献
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为了解广州亚运会期间华南区域大气质量状况以及气象条件对区域本底浓度值的影响,2010年11月对鼎湖山站主要污染物NOx,SO2,O3,PM10和PM2.5进行了连续在线观测。利用MICAPS,NCEP FNL资料及后向轨迹模拟对观测时段大气污染物变化特征进行了分析。结果表明:观测时期鼎湖山区域NO2,SO2和O3平均体积分数分别为 (7.2±3.1)×10-9,(8.5±3.8)×10-9和 (28.7±9.8)×10-9。PM10和PM2.5的月平均质量浓度分别达到113 μg·m-3和81 μg·m-3,PM2.5超标日数达13 d (标准为世界卫生组织第1阶段值,日平均值为75 μg·m-3)。不同时段日变化分析表明,广州亚运会期间高值时段 (定义为PM2.5质量浓度超过世界卫生组织的IT.1标准的时段) NOx和O3平均体积分数为13.2×10-9和20.9×10-9,较2009年同期分别下降了41.3%和10.7%。不利气象要素影响和污染物区域传输作用是形成珠江三角洲区域大气本底 (鼎湖山地区) 细粒子污染偏高的主要原因。 相似文献
8.
大气过氧化氢（H2O2）是一种重要的光化学产物,也是硫酸盐气溶胶生成及降水酸化过程的关键氧化剂。然而,我国对H2O2的观测研究较少,尤其对雾霾期间H2O2浓度变化特征认识不足。该文介绍了冬春时段（2016年12月-2017年4月）在北京城区中国气象局的H2O2观测结果,并结合同期O3,PAN,NOX,PM2.5等污染物和气象要素观测数据,分析H2O2浓度变化特征与影响因素。观测结果表明:观测期间H2O2体积混合比（简称为浓度）为（0.65±0.59）×10-9,其中,春季浓度（0.83±0.67）×10-9高于冬季浓度（0.51±0.47）×10-9;H2O2平均日变化基本呈现单峰特征,峰值出现在18:00-21:00,比其他地区峰值出现稍晚,并滞后于O3峰值时间4~7 h;相对湿度对H2O2日峰值时间和浓度水平有影响,小于55%时日峰值出现于18:00-24:00,平均峰值浓度1.52×10-9;大于65%时日峰值出现于11:00-16:00,日峰值浓度均小于1×10-9。H2O2,O3和PAN虽然同属光化学产物,但在不同污染状况下浓度水平和变化趋势差异明显;H2O2清洁日峰值浓度高于污染日,但11:00-15:00污染日浓度略高于清洁日。 相似文献
9.
利用2015—2019年辽宁城市逐小时地面O3浓度观测数据,结合各城市逐小时气象要素观测数据,分析了辽宁地区近5 a的O3污染状况及影响O3的相关气象条件。结果表明：除环辽东湾部分城市O3浓度呈下降趋势外,辽宁地区其他城市的O3浓度均呈明显的上升趋势,O3正取代PM2.5成为影响辽宁地区的首要大气污染物。O3浓度具有夏季高、冬季低,下午高、早晨低的时间分布特征。除受污染排放源直接影响外,高温、高湿、强辐射、小风和地面低气压都有利于O3的局地生成;在亚洲夏季风的影响下,上游地区（如京津冀地区）的污染气团会随大气环流向东北地区输送,对辽宁地区夏季O3污染产生重要影响。 相似文献
10.
利用2013年6—8月河北省定兴县固城站的NH3连续高时间分辨率观测数据,分析了NH3体积分数水平、变化特征和影响因素。结果表明:2013年夏季固城站NH3小时平均体积分数变化范围为0.9×10-9~862.9×10-9,平均体积分数为43.9×10-9±65.9×10-9。观测期间PM2.5中NH4+平均质量浓度为 (19.77±33.24) μg·m-3。2013年夏季固城站NH3和NH4+质量浓度有较好的相关性,且浓度明显高于华北地区城市站点,说明由于农业施肥等活动导致固城站大气NH3和NH4+质量浓度水平显著提高。夏季NH3体积分数有明显日变化且呈单峰特征。2013年夏季固城站硫氧化率和氨转化率较高,说明SO2和NH3转化为SO42-和NH4+的速率较大。华北地区应加大对由农业活动造成的NH3排放的控制力度,以降低区域二次气溶胶污染。 相似文献
11.
利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和GMS红外辐射亮温（TBB）资料，研究了2002年6月22日的中尺度对流复合体（MCC）和7月23日的一般暴雨云团两者之间发生发展的环境场差异。结果表明，MCC发生在较弱的斜压环境里，对流层低层有明显的天气系统如切变线、中尺度低涡，中层可以没有低压槽参与，高层则出现在反气旋环流里。普通暴雨云团低层的影响天气系统和MCC类似，但中层往往和槽线相联系，高层则出现在急流入口区右侧。MCC对高温高湿能量的需求比一般暴雨云团更高，如要求高能舌范围更广、更深厚，对流不稳定区范围更大。MCC的动力强迫主要在低层，和较大的θse梯度联系密切，而一般暴雨云团的高空槽强迫作用显得更重要。 相似文献
12.
利用京津冀区域加密自动气象站、SA多普勒天气雷达、L波段风廓线雷达、NCEP 0.25° 再分析资料及0.03° 高分辨率地形资料研究了北京2018年7月15—16日暖区特大暴雨特征和形成机制。结果表明:（1）这次暖区特大暴雨发生在副热带高压边缘的暖气团（θse高能区）中,无明显冷空气强迫,斜压性弱,有丰沛的水汽,850 hPa以下出现强水汽辐合。（2）暴雨的中尺度对流系统发展有3个过程:带状对流建立和局地强雨团影响、北京北部“列车效应”南部雷暴冷池出流造成对流加强和移动、平原地区线状对流重建。（3）暴雨发生前,低层西南风出现风速脉动,低空急流建立。首先在2500—3500 m高度形成低空急流,2 h后2500 m以下风速显著增大,5 h后急流厚度由边界层伸展到700 hPa。急流出口区降压,低层出现气旋性风场或切变,有利于垂直上升运动发展,触发和加强对流。（4）西南低空急流暖湿输送导致高温、高湿、高能的对流不稳定层结反复重建,这是对流发展加强的重要原因。（5）地面辐合线是对流触发并逐渐组织成带状对流系统的关键影响因素。地面辐合线方向、低空急流轴、回波移动方向三者几乎重叠是造成对流后向传播和“列车效应”的有利条件。（6）太行山和燕山地形对对流触发和暴雨增幅有重要影响。北京最大雨强≥40 mm/h站点中的77.4%位于西南部和东北部200—600 m海拔高度处。偏东风在华北西部太行山局地迎风坡触发对流,西南低空急流在北京北部迎风坡和喇叭口地形处辐合和抬升更为显著,造成局地特大暴雨。 相似文献
13.
利用中国气象局地面自动气象站、探空、天气雷达等观测资料和ERA-Interim再分析资料,分析2016年9月8日川藏高原一次强对流天气过程。结果表明:该过程多站出现8级雷暴大风、10 mm以上小时强降水且伴有最大直径为18 mm的冰雹,是川藏高原一次混合型强对流过程。对流系统发生在500 hPa弱冷平流和低层切变线影响下,中低层深厚湿层、环境中等强度对流有效位能和垂直风切变为超级单体的形成和维持提供有利条件。初始北侧多单体和南侧弱对流在地面辐合线上生成,向东南移入适宜环境后,北侧多单体发展成线状对流系统,与南侧单体合并且促使其迅速发展成超级单体。成熟超级单体低层具有清晰的前侧入流缺口、钩状回波和中气旋特征。强回波区随高度前倾,呈显著的上冲云顶突起、回波悬垂和有界弱回波区。风暴内中层径向辐合、上升气流减弱和反射率因子核心快速下降预示下击暴流的产生。中层干空气的夹卷和水凝物快速下落的拖曳作用加强下沉气流,结合峡谷地形的狭管效应,引起地面大风。 相似文献
14.
穿透性对流是导致北半球夏季平流层低层南亚高压内水汽极值形成的重要机制之一,关于副热带东亚季风区穿透性对流是否对平流层低层水汽等物质分布存在影响目前尚不清楚。本文选取2016年的武汉暴雨事件,采用Cloudsat和Aura Microwave Limb Sounder（MLS）卫星数据,分析了东亚季风区的穿透性对流活动对上对流层/下平流层物质分布的影响。利用CloudSat卫星资料云分类产品和Aura MLS卫星数据联合分析武汉暴雨过程中捕捉到1次穿透性对流事件,该事件发生于2016年7月4日05时（协调世界时）的穿透性对流,中心位于海上梅雨带区域。分析表明,这次对流穿透事件对上对流层/下平流层物质分布有显著影响,穿透性对流活动影响到对流层顶以上的物质分布,具体表现是:首先,穿透性对流显著减少了局地对流层顶附近的臭氧含量,较之气候态对流层顶臭氧含量偏少32.53%;其次,穿透性对流能够增加局地对流层顶附近的水汽混合比含量,它通过更多的云冰粒子蒸发来增强局地平流层水汽含量,同时通过更强的垂直水汽输送来直接加湿平流层。此次穿透性对流事件对水汽变化影响较之对臭氧含量变化的影响更为显著,它使得对流层顶水汽混合比增加近乎一倍（98.15%）。因此,副热带东亚季风区的穿透性对流活动对于对流层向平流层的物质输送起着重要的作用。 相似文献
15.
This study examines the processes controlling the diurnal variability of ozone (O3) in the marine boundary layer of the Kwajalein Atoll, Republic of the Marshall Islands (latitude 8° 43′ N, longitude 167°
44′ E), during July to September 1999. At the study site, situated in the equatorial Pacific Ocean, O3 mixing ratios remained low, with an overall average of 9–10 parts per billion on a volume basis (ppbv) and a standard deviation
of 2.5 ppbv. In the absence of convective storms, daily O3 mixing ratios decreased after sunrise and reached minimum during the afternoon in response to photochemical reactions. The
peak-to-peak amplitude of O3 diurnal variation was approximately 1–3 ppbv. During the daytime, O3 photolysis, hydroperoxyl radicals, hydroxyl radicals, and bromine atoms contributed to the destruction of O3, which explained the observed minimum O3 levels observed in the afternoon. The entrainment of O3-richer air from the free troposphere to the local marine boundary layer provided a recovery mechanism of surface O3 mixing ratio with a transport rate of 0.04 to 0.2 ppbv per hour during nighttime. In the presence of convection, downward
transport of O3-richer tropospheric air increased surface O3 mixing ratios by 3–12 ppbv. The magnitude of O3 increase due to moist convection was lower than that observed over the continent (as high as 20–30 ppbv). Differences were
ascribed to the higher O3 levels in the continental troposphere and weaker convection over the ocean. Present results suggest that moist convection
plays a role in surface-level O3 dynamics in the tropical marine boundary layer. 相似文献
16.
利用ECMWF资料分析了平流层爆发性增温 (SSW) 过程中臭氧体积混合比的垂直分布的变化, 结果表明: 平流层爆发性增温过程中臭氧体积混合比增大, 而其极大值大多数形成在增温盛期。同时臭氧体积混合比的高值区在爆发性增温过程中随高度发生一定的变化, 据此对其变化分为两类: (1) 下传型: 在增温初期臭氧体积混合的高值区随高度下传至一定高度, 在增温盛期形成极大值然后随高度抬升到大致增温前的高度。 (2) 增厚型: 在增温过程中臭氧体积混合比的高值区厚度增加, 同时附近区域的臭氧体积混合比也增大, 而且在增温前臭氧体积混合比高值区在高度上没有多大变化, 增温开始后有所抬升。平流层爆发性增温过程中臭氧高值区随高度变化的这两种类型, 是由于平流层爆发性增温期间剩余环流对臭氧输送的结果。臭氧变化的下传型是由于在爆发性增温前剩余环流存在着中纬度向极地的明显输送, 并且伴随着极地强烈的下沉运动, 这就使得中纬度输送来的臭氧向下输送, 因此出现了臭氧高值区的下传; 而臭氧变化的增厚型是由于在爆发性增温期间剩余环流不但有中纬度向极地的输送, 而且在极地附近5 hPa高度处出现了上下两支输送气流, 向上的输送气流使中纬度输送来的臭氧向上输送, 而向下的输送气流使中纬度输送来的臭氧向下输送, 进而使增温期间极地附近的臭氧的高值区增厚。同时分析还表明: 平流层爆发性增温过程中中纬度臭氧体积混合比减少。 相似文献
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A one-dimensional hydrostatic and incompressible numerical model based upon the shallow water wave equations is developed and used to simulate surface outflows from convective storms. Axial symmetry is employed to simulate surface outflows from storms in non-shearing environments, while slab symmetry is used to simulate unidirectional convective outflows.The model is initialized with observed data from GATE and is found to be capable of simulating the slope, depth, overall shape, and propagation speed of the outflow of tropical squall-lines.The model is used to construct a series of nomograms relating the depth of the head of the gust front to the origin and strength of the downdraft for various density differences and downdraft radii. The model predicts that convection which generates wide downdrafts originating deep within cumulonimbi and growing in strongly sheared environments (encouraging unidirectional outflows at the surface) produces the deepest gust fronts. To maintain these outflows requires the weakest downdraft velocities; when the downdrafts cease, such outflows do not decay rapidly. Conversely, the model predicts that narrow downdrafts originating near cloud base and growing in environments which encourage radial outflows, produce the shallowest gust fronts. To maintain radial outflows requires the strongest downdrafts; when the downdrafts cease, radial outflows decay most rapidly. 相似文献
18.
This study estimated the largely unstudied downward transport and modification of tropospheric ozone associated with tropical
moist convection using a coupled meteorology-chemistry model. High-resolution cloud resolving model simulations were conducted
for deep moist convection events over West Africa during August 2006 to estimate vertical transport of ozone due to convection.
Model simulations realistically reproduced the characteristics of deep convection as revealed by the estimated spatial distribution
of temperature, moisture, cloud reflectivity, and vertical profiles of temperature and moisture. Also, results indicated that
vertical transport reduced ozone by 50% (50 parts per billion by volume, ppbv) in the upper atmosphere (12–15 km) and enhanced
ozone by 39% (10 ppbv) in the lower atmosphere (<2 km). Field observations confirmed model results and indicated that surface
ozone levels abruptly increased by 10–30 ppbv in the area impacted by convection due to transport by downdrafts from the upper
troposphere. Once in the lower troposphere, the lifetime of ozone decreased due to enhanced dry deposition and chemical sinks.
Ozone removal via dry deposition increased by 100% compared to non-convective conditions. The redistribution of tropospheric
ozone substantially changed hydroxyl radical formation in the continental tropical boundary layer. Therefore, an important
conclusion of this study is that the redistribution of tropospheric ozone, due to deep convection in non-polluted tropical
regions, can simultaneously reduce the atmospheric loading of ozone and substantially impact the oxidation capacity of the
lower atmosphere via the enhanced formation of hydroxyl radicals. 相似文献
19.
由特殊喇叭口地形促成的四川雅安暴雨久已有名,研究颇多,而这一地区的暖区暴雨、夜发性暴雨的研究在业务预报和防灾减灾迫切需求的推动下也应加强。利用ERA5再分析资料,结合地面加密观测资料及中国气象局信息中心提供的三源融合近实时降水资料,对造成2020年8月10日四川雅安芦山的特大暴雨过程的动热力结构演变、触发机制和地形影响进行了诊断分析,揭示了弱天气尺度强迫及特殊地形影响背景下暖区暴雨的水汽、动热力结构演变及触发机制。研究得出:（1）此例暴雨属于500 hPa无明显影响系统、低层无急流背景下的东南风型暖区暴雨。在雅安“迎风坡”、“喇叭口”地形和芦山西南向“?”型峡谷地形的影响下,配合西太副高西进、东南暖湿气流加强和850 hPa弱低涡辐合气流的共同作用而诱发产生,此次降水时间短,强度大。（2）降水开始到强盛期间,始终有边界层地形作用产生的抬升速度、气旋式涡度和水平辐合与系统性垂直上升运动、涡度和散度叠加,增强了低层辐合,加剧了垂直上升运动,促使降水加强。（3）差动θse平流使得暴雨区对流不稳定度增强。对流抑制能量为零的高能高湿环境中,500 hPa θse弱冷平流也是暖区暴雨触发的因素之一;傍晚地形冷平流触发了初始对流并沿海拔高度1500米地形线分布;暴雨区上游强降水造成雷暴冷池出流叠加山风在“?”型峡谷西侧形成γ中尺度辐合线,并移至“?”型谷地内维持;冷性气流在快速下山后亦以冷池形式维持在“?”型峡谷东侧山脉附近,形成强温度梯度,这些因素触发并维持了芦山夜间特大暴雨。 相似文献