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河北“23.7”极端暴雨过程特征及成因初探 被引量：10
1
作者 张江涛 何丽华 +8 位作者 李江波 张成影 张美如 杨吕玉慈 闫雪瑾 谢祥永 王海川 隆璘雪 黄浩杰 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期884-903,共20页
2023年7月29日—8月1日,河北省发生了致灾严重的极端暴雨事件,气象观测站3 d(72 h)最大累计降水量为1003.4 mm(邢台临城梁家庄),河北、北京多站突破了历史纪录。利用高空、地面、卫星云图和多普勒天气雷达等观测资料以及ERA5再分析资料... 2023年7月29日—8月1日,河北省发生了致灾严重的极端暴雨事件,气象观测站3 d(72 h)最大累计降水量为1003.4 mm(邢台临城梁家庄),河北、北京多站突破了历史纪录。利用高空、地面、卫星云图和多普勒天气雷达等观测资料以及ERA5再分析资料,对此次极端暴雨的极端性和成因进行了初步分析。结果表明,此次极端暴雨过程是在对流层高、中、低层以及中、低纬度多尺度大气系统共同作用,并叠加地形影响下产生的。(1)中纬度大陆高压东移并与北上西进的副热带高压连通,在河北北部形成稳定的西北—东南向高压坝,台风“杜苏芮”登陆后北上西行到河南境内时,受阻于高压坝,速度减慢,导致台风残涡降水长时间维持。(2)台风“杜苏芮”北上自身携带的水汽以及副高南侧的台风“卡奴”远距离输送的水汽,为河北极端暴雨的发生提供了充足的水汽;台风北上减弱过程中结构不变,边界层东北风急流和东南风急流辐合,加上太行山地形的辐合抬升作用,共同为极端降水提供了强盛的动力条件。(3)太行山中段的强降水时段集中在29日夜间至30日夜间,主要是减弱台风残涡的螺旋雨带、东到东北风急流在迎风坡抬升以及喇叭口地形、“狭管效应”增强辐合共同作用所致,250 mm以上的强降水出现在太行山东麓300~800 m的迎风坡上,以稳定性、低质心的暖云降水为主。(4)与太行山中段的极端降水相比,太行山北段的降水时间更长,主要降水时段集中在29日夜间至31日夜间,250 mm以上的强降水范围更大,既包括北段山脉东麓300~600 m的迎风坡一侧,也包括相邻的东部平原,但迎风坡上的降水强度小于太行山中段迎风坡,而平原地区的降水强度则高于太行山中段迎风坡。强降水主要受与山脉平行的东北急流和东南急流辐合以及地形作用所致,山脉东侧浅山区和平原降水对流性更强。(5)此次极 展开更多
关键词 极端暴雨 中尺度对流系统 台风“杜苏芮” 地形作用
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2020年8月23日唐山市强降水过程分析
2
作者 张铄 郭子晗 +1 位作者 刘淇淇 张成影 《农业灾害研究》 2024年第4期169-171,174,共4页
针对2020年8月23日夜间至24日早上河北省中北部地区出现一次暴雨、局地大暴雨过程,利用高空和地面常规观测资料对此次强降雨进行分析,得出结论:(1)此次强降水过程系统较为深厚,较强的西南急流为降水提供了较好的水汽条件,低层辐合高层... 针对2020年8月23日夜间至24日早上河北省中北部地区出现一次暴雨、局地大暴雨过程,利用高空和地面常规观测资料对此次强降雨进行分析,得出结论:(1)此次强降水过程系统较为深厚,较强的西南急流为降水提供了较好的水汽条件,低层辐合高层辐散加强了大气垂直运动的发展,地面辐合线对暴雨的出现起到了关键作用,锋面抬升、地形辐合抬升以及海陆风辐合也起到了重要作用。因此,在预报此类天气中要特别注意地面系统的发展。(2)在此次天气过程中,大气具有一定的对流发展潜势,但不稳定能量条件相对较弱,较好的水汽条件是造成短时强降水出现的主要原因,在今后预报中可根据不同天气条件,结合当地研究成果来进一步提高雨强预报分析能力。 展开更多
关键词 强降水 环流形势 物理量 雷达分析
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2020年6月下旬河北地区一次强对流天气过程成因分析
3
作者 郭子晗 张铄 张成影 《农业灾害研究》 2023年第9期103-105,共3页
利用常规气象探测资料、欧洲中心ERA5再分析资料、多普勒雷达资料和微波辐射计资料,对2020年6月25日出现在河北地区的强对流天气过程进行分析。结果表明:(1)河北地区这次强对流天气属于西北气流型冰雹,高低空急流和地面冷锋的共同作用... 利用常规气象探测资料、欧洲中心ERA5再分析资料、多普勒雷达资料和微波辐射计资料,对2020年6月25日出现在河北地区的强对流天气过程进行分析。结果表明:(1)河北地区这次强对流天气属于西北气流型冰雹,高低空急流和地面冷锋的共同作用为冰雹天气的出现提供了动力和热力条件;(2)在冰雹天气出现的过程中,6.0°仰角反射率因子图中存在三体散射和旁瓣回波,大冰雹特征极为明显;(3)2 km高度以下的整层大气相对湿度大值区较为集中,而2 km高度以上的相对湿度数值偏小,整层大气以上干下湿的结构为主,这种不稳定层结的分布形势为对流风暴的发展加强提供了有利条件。 展开更多
关键词 强对流天气 环流形势 层结条件 超级单体
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北京市城区夏季VOCs变化特征分析与来源解析 被引量：14
4
作者 孟祥来 孙扬 +2 位作者 廖婷婷 张琛 张成影 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期4484-4496,共13页
精细化的挥发性有机物(VO_③Cs)组分特征和来源分析,可以为科学有效地进行臭氧(O_③)污染防控提供支持.利用2020年夏季7~8月北京城区点位监测的小时分辨率VO_③Cs在线数据,分析高O_③浓度时段和低O_③浓度时段环境受体中VO_③Cs化学特... 精细化的挥发性有机物(VO_③Cs)组分特征和来源分析,可以为科学有效地进行臭氧(O_③)污染防控提供支持.利用2020年夏季7~8月北京城区点位监测的小时分辨率VO_③Cs在线数据,分析高O_③浓度时段和低O_③浓度时段环境受体中VO_③Cs化学特征和臭氧生成潜势(O_③FP),并利用正定矩阵因子分解(PMF)模型进行精细化源解析.结果表明,观测期间监测点φ[总大气挥发性有机物(TVO_③Cs)]平均值为12.65×10^(-9),高O_③时段和低O_③时段φ(TVO_③Cs)平均值分别为13.44×10^(-9)和12.33×10^(-9),O_③FP分别为107.6μg·m^(-3)和99.2μg·m^(-3).观测期间O_③生成受VO_③Cs控制,芳香烃的反应活性最高,对O_③FP贡献排名前三的组分均为异戊二烯、甲苯和间/对-二甲苯.低O_③时段环境受体中VO_③Cs的主要来源包括汽车排放(26.4%)、背景排放(15.7%)、溶剂使用(13.0%)、汽修(12.8%)、二次生成源(9.7%)、生物质燃烧(6.1%)、印刷行业(5.7%)、液化天然气(LNG)燃料车(5.5%)和植被排放(5.0%),其中背景排放、二次生成和印刷行业源在近年来北京VO_③Cs源解析研究中少有讨论.高O_③时段汽修源和二次生成源贡献分别较低O_③时段上升了3.4%和2.6%,汽车排放仍是北京城区最主要的VO_③Cs贡献源.植被排放源从07:00开始上升,在午后达到最高;背景排放源的贡献变化较小;汽车排放和LNG燃料车排放源呈现早晚高峰特征,下午时贡献相对较低. 展开更多
关键词 臭氧(O_(3)) 挥发性有机化合物(VOCs) 源解析 臭氧生成潜势(OFP) 夏季
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基于机器学习算法的精细化流场模拟研究 被引量：3
5
作者 张琛 廖婷婷 +2 位作者 孙扬 孟祥来 张成影 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期318-331,共14页
基于决策树和随机森林两种机器学习算法,以长沙市国控站气象观测数据和WRF模式模拟得到的风场数据构建数据集,对WRF预报长沙市城区风场数据进行优化.同时,利用树模型特征选择法,筛选对近地面风场数据有重要影响的气象要素,将其作为两种... 基于决策树和随机森林两种机器学习算法,以长沙市国控站气象观测数据和WRF模式模拟得到的风场数据构建数据集,对WRF预报长沙市城区风场数据进行优化.同时,利用树模型特征选择法,筛选对近地面风场数据有重要影响的气象要素,将其作为两种机器学习算法的输入,并利用网格搜索法进行调参建模.最后,将训练结果与地面观测数据进行对比评估模型的性能,开展长沙市城区风场短时预报应用研究.结果表明:相比于WRF模式,随机森林模型和决策树模型的均方根误差平均降低34%和17%,平均绝对误差平均降低33%和13%,相关系数平均提高26%和19%,风向预报准确率平均提高1%和17%;随机森林模型和决策树模型可成功模拟风场日变化特征,而且刻画的风场空间变化特征更为精细,能很好地描述城区内大气污染物随时间的动态变化特征.这表明构建的机器学习风场模型具有较好的模拟性能,可应用于空气质量改善及环境风险评估等方面的研究,显示出机器学习方法在提升风场预报方面的潜力. 展开更多
关键词 决策树 随机森林 机器学习 风场 WRF模式 长沙
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2021年唐山市一次臭氧重污染过程研究 被引量：2
6
作者 王秀玲 肖杨 +2 位作者 张成影 王冠 王猛 《环境科学与管理》 CAS 2022年第5期47-51,70,共6页
利用唐山市6个环境监测站臭氧小时浓度数据及唐山观测站小时气象数据对2021年6月11-13日臭氧重污染过程进行分析,结果表明,O_(3)浓度极值出现在16~18时,11日、12日中午出现双峰结构,12日2时出现一个小峰值。气象条件上O_(3)浓度与5CM地... 利用唐山市6个环境监测站臭氧小时浓度数据及唐山观测站小时气象数据对2021年6月11-13日臭氧重污染过程进行分析,结果表明,O_(3)浓度极值出现在16~18时,11日、12日中午出现双峰结构,12日2时出现一个小峰值。气象条件上O_(3)浓度与5CM地温正相关最好,其次是最高气温、地面最高温度,2分钟平均风速、总辐射辐照度,与相对湿度明显负相关,气象要素对每日的臭氧形成影响程度不同。总辐射辐照度的双峰结构与O_(3)浓度的双峰结构比较吻合。东南风、南风容易导致臭氧超标。O_(3)生成主要为TVOC控制区。外来输送是导致12日2时臭氧浓度小峰值的主要原因。 展开更多
关键词 O_(3) 重污染过程 分析
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一种基于卷积神经网络的源解析因子识别方法 被引量：1
7
作者 孟祥来 孙扬 +2 位作者 廖婷婷 张琛 张成影 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期117-126,共10页
为解决源解析因子识别过程中人为参与及判定过程复杂的问题,提高源解析因子识别工作的效率,提出基于卷积神经网络(CNN)的源解析因子识别方法.通过文献调研,构造可供CNN模型训练的因子识别数据集,对因子识别模型进行训练与调试,并以北京... 为解决源解析因子识别过程中人为参与及判定过程复杂的问题,提高源解析因子识别工作的效率,提出基于卷积神经网络(CNN)的源解析因子识别方法.通过文献调研,构造可供CNN模型训练的因子识别数据集,对因子识别模型进行训练与调试,并以北京市南部采样点的PM_(2.5)组分观测数据对模型进行验证.同时,利用正定矩阵分解模型(PMF)解析得到不同因子数时的源谱矩阵,输入因子识别模型并与人工分析比对.结果表明,9个因子时模型的识别效果最佳,可以实现既无重复识别又无“无法判定”的情况,与源解析因子人工识别结果吻合,证明了所提出方法的合理性与可行性.该方法不仅对源解析中因子识别问题具有一定的实用价值,同时对减排策略的制定与动态调整也具有积极意义. 展开更多
关键词 源解析 正定矩阵分解(PMF) 卷积神经网络(CNN) PM_(2.5)
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基于空间密集传感器解析城市本地排放和区域传输贡献方法初探
8
作者 张成影 廖婷婷 +3 位作者 孙扬 韩琳 孟祥来 张琛 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期3683-3695,共13页
为了对城市污染物进行详细区域来源解析,基于长沙市低成本传感器监测网络,收集了2019年10月PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)的高空间分辨率监测数据,对污染特征进行分析.同时,根据本地排放和背景浓度变化的不同相对频率,基于小波分... 为了对城市污染物进行详细区域来源解析,基于长沙市低成本传感器监测网络,收集了2019年10月PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)的高空间分辨率监测数据,对污染特征进行分析.同时,根据本地排放和背景浓度变化的不同相对频率,基于小波分析提取了污染物背景浓度并结合空间密集监测量化了城市环境中监测点的近场、远场及区域传输贡献.结果显示,2019年10月长沙市4项常规污染物中,PM_(2.5)浓度较高,SO_(2)浓度较低.小波分析提取各监测点背景浓度结果表明,部署在乡村的监测点PM_(2.5)、PM_(10)和NO_(2)背景浓度平均水平较低,而城市总体数据分布更分散,存在明显的本地排放源.估计近场、远场及区域传输对城市监测点总污染水平贡献发现,研究期间,区域传输对监测点污染贡献最大.其中,PM_(2.5)的区域贡献、远场贡献和近场贡献占比分别为43%、24%和17%;PM_(10)的区域贡献占比较高为59%,远场贡献和近场贡献分别占比14%和16%;NO_(2)的区域贡献、远场贡献和近场贡献占比分别为45%、24%和19%;而SO_(2)主要以区域贡献为主,占比达78%. 展开更多
关键词 小波分析 传感器 污染物 本地排放 区域传输 长沙
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