风廓线雷达资料在北京秋季雾霾天气过程分析中的应用
北京干湿雷暴过程的地基微波辐射资料对比分析
北京干湿雷暴过程的地基微波辐射资料对比分析王婷婷;王迎春;张文龙【摘要】利用北京城区两部地基微波辐射仪资料,结合自动站、加密探空和雷达等局地非常规观测资料,对北京地区2008年8月14日"湿雷暴"(强降水伴有雷电)和24日"干雷暴"(强雷电伴有弱降水)过程发生前的局地环境大气温湿廓线特征进行对比分析.研究结果表明:1)干湿雷暴发生前大气层结明显不同.湿雷暴探空层结曲线呈"漏斗"型,低层暖湿、高层冷干,有利降水产生;雷暴发牛前不稳定能量较高,无对流抑制能,具有较强的热力不稳定.干雷暴探空层结曲线呈"倒V字"型,低层干、中层有浅薄弱逆温,不利于降水产生:对流抑制能较大,对流发展需要有较强抬升力.2)两次过程对流不稳定能量积累和释放方式不同.湿雷暴不稳定能量缓慢积累并逐渐释放,大气层结由不稳定逐渐趋于稳定.于雷暴过程则相反,不稳定能量快速积累并迅速释放,产生强雷电.3)大气中低层水汽密度和液态含水量快速增长对强降水具有一定的指示意义.降水发生前,湿雷暴的湿垂直廓线发生明显变化,从地面到3 km,水汽密度比干雷暴约高4 g·m-3,液态水含量在3-6 km激增.干雷暴则相反,湿垂直廓线无明显变化,各层液态水含量不超过0.1 g·m-3.【期刊名称】《暴雨灾害》【年(卷),期】2011(030)001【总页数】8页(P11-18)【关键词】地基微波辐射仪;干雷暴;湿雷暴;热力不稳定;垂直廓线【作者】王婷婷;王迎春;张文龙【作者单位】吉林省气象台,长春,130062;北京市气象局,北京,100089;中国气象局北京城市气象研究所,北京,100089【正文语种】中文【中图分类】P413众所周知，雷暴形成的环境物理条件，主要包括抬升力、水汽和不稳定层结。
其中，水汽和不稳定层结条件可认为是形成雷暴天气的内因，抬升力条件是外因。
雾霾天气个例气象条件对比分析
雾霾天气个例气象条件对比分析韩永清;孙兴池;李静;康桂红;刘畅【摘要】应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和L波段探空资料从环流形势、扩散条件和边界层特征3个方面对2013年两次雾、霾天气个例进行对比分析,结果表明:500 hPa西北气流冷平流、地面弱风场、垂直速度呈弱上升-下沉的垂直分层特点和逆温是两次雾、霾天气出现和维持的共同特征.地面西北风、850 hPa弱冷平流、近地层浅薄的接地逆温(100～200 m)和湿层与霾天气对应,地面偏东风、850 hPa暖平流、925 hPa以下深厚的悬浮逆温(400 m)和湿层与雾天气对应,霾过程较雾过程逆温强度强,上升运动高度高.消散时雾较霾下沉运动中心高度低,强度弱;霾消散时接地逆温特征变化不大,雾消散时悬浮逆温有底部抬升和大气稳定层结向中性层结转变的变化特征;但均有下沉气流接地、垂直风切变较强和高层低露点干空气下传到地面的特点.%Based on conventional observational data,NECP 1° × 1 ° reanalysis data,and L-band sounding second data,two fog and haze cases occurred in 2013 are analyzed,including the circulationsituation,diffusion conditions,and boundary layer characteristics.The results are as follows:the northwest flow and cold advection at 500 hPa,weak wind on the ground,updraft-downdraft distribution for vertical velocity,and inversion were the common features when fog or haze occurred.North-west wind,cold advection at 850 hPa,shallow ground inversion (100 to 200 m),and thin wet layer corresponded with the haze.In contrast,eastwind,warm advection at 850 hPa,deep suspended inversion (400 m) beneath 925 hPa,and thick wet layer corresponded with fog.The height of updraft was higher and the average intensity of inversion was strongerwhen the haze happened.The height of downdraft for the fog gone was lower and the intensity was weaker simultaneously.When the haze dissipated,the ground inversion almost had no change but for thefog,there were changes:bottom-lifted suspension inversion and stable atmospheric stratification shifting to neutral.When the fog and haze disappeared,there were the following common features:downdrafts at upper levels reached at the ground;vertical wind shear increased and the dry air at upper levels with low dew point was transported to the ground.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2017(045)001【总页数】7页(P172-178)【关键词】雾霾天气;垂直速度;逆温;露点【作者】韩永清;孙兴池;李静;康桂红;刘畅【作者单位】山东省气象台,济南250031;山东省气象台,济南250031;山东省气象台,济南250031;山东省气象台,济南250031;山东省气象台,济南250031【正文语种】中文【中图分类】P458雾、霾天气加重空气污染程度，使空气浑浊[1]，刘晓曳等[2]提出当今我国主要城市的雾霾已经不完全是自然现象，气溶胶污染日趋严重已变成雾霾天气频发的主要因素，即在当前城市环境下，雾不仅是水滴和冰晶微粒，也是大量气溶胶粒子吸湿增长的结果[3]，雾-霾天气持续期间，污染物浓度逐渐升高并最终达到重污染的程度[4]。
阵风锋产生的天气过程及其雷达产品特征分析
阵风锋产生的天气过程及其雷达产品特征分析摘要通过对2009—2011年通辽市2个天气个例的分析得出：灾害性大风与孤立的对流风暴或一族对流风暴的出流（即阵风锋）是紧密相关的，湿的下击暴流具有相对较强的雷达反射率因子，常出现在夏季，湿度及对流不稳定条件好，除大风外并伴有雷雨、冰雹等强对流天气；而干的下击暴流仅具有中等强度的回波，常出现在干燥的春季，只有极微量的降水，主要以大风和扬沙天气为主。
关键词阵风锋；天气过程；雷达产品特征；个例分析；内蒙古通辽一般强风暴或与锋面有关的飑线带状对流云中处于成熟阶段的单体中的下沉气流，在近地面处向水平方向扩散，常形成出流边界，即所谓的阵风锋。
雷达反射率因子产品配合使用其他雷达产品，可判断高低层大气的不稳定度，更有助于确定系统的移动以及未来的发展趋势[1-6]。
通过对2009—2011年的2次天气个例分析，将对流风暴的雷达回波特征与视觉特征相结合，加上基于物理原因的推断充分了解其结构，并结合有关对流风暴环境、结构和演变的背景知识，掌握对流风暴的特征，以便在今后短时临近预报中有效为公众提供有价值的警报服务，发挥雷达在防灾减灾方面的作用。
1 2009年4月14日通辽市扬沙过程分析1.1 天气实况与大气环流背景2009年4月14日14：40—15：25，通辽市舍伯吐、科尔沁区等地发生了扬沙天气，极大风速达到了14.4 m/s。
此后，伴有微量的阵雨。
4月14日8：00 500 hPa高空图显示，市区处在锋区影响中；700 hPa高空图显示，锋区位于市区以北地区，有南压的趋势；850 hPa高空图显示市区处在高压系统的前部，等高线与等温线几乎垂直，说明冷空气较强，冷锋很明显，大气的斜压性有利于地面气旋强烈发展，造成地面大风。
4月14日14：00地面图显示，地面冷锋接近通辽市，随着冷锋的南压，市区发生短时大风天气。
此时该市处于春季，降水偏少，前期空气、地表均非常干燥，有利于扬沙、沙尘暴的形成与发展。
青岛地区一次雾霾重污染天气过程特征分析
青岛地区一次雾霾重污染天气过程特征分析王建林;时晓曚;赵文雪;夏子瑶【摘要】利用青岛市环境监测中心站环境监测资料、青岛市气象常规观测资料、美围国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,对青岛地区2016年12月18-21日的一次雾霾重污染天气过程进行分析.结果表明:污染期间,亚欧大陆中高纬度地区500 hPa呈两槽一脊的环流肜式,青岛处于弱槽系统控制下,空气质量好转时,高空锋区明显增强,西北风加大,地面冷锋快速东移;此次雾霾重污染天气过程空气中近地面相对湿度一直维持较高,重污染期间小于2.6 m·s-1的地面风速对污染物扩散没有明显作用;污染物的浓度增加、持续阶段与气象要素能见度、风速、混合层厚度呈负相关性,与相对湿度呈正相关性,与温度的相关性较低;污染过程中青岛市区24 h的输入污染源主要来自半岛北部地区,主要污染物为PM2.5颗粒.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2018(046)006【总页数】7页(P1251-1257)【关键词】重污染;AQI;气象条件;后向轨迹【作者】王建林;时晓曚;赵文雪;夏子瑶【作者单位】山东省青岛市气象局,青岛市气象灾害防御工程技术研究中心,青岛266003;山东省青岛市气象局,青岛市气象灾害防御工程技术研究中心,青岛266003;山东省青岛市气象局,青岛市气象灾害防御工程技术研究中心,青岛266003;山东省青岛市气象局,青岛市气象灾害防御工程技术研究中心,青岛266003【正文语种】中文【中图分类】X51引言近些年来，随着城市规模的迅速扩大与现代化进程的不断加快，大气气溶胶污染日趋严重，气溶胶造成能见度恶化的事件增多，尤其中东部城市雾霾天气频发[1-3]。
雾霾天气影响时，空气中的细微粒子通过消光作用造成能见度下降，不仅危害交通安全，而且还会聚集有毒有害物质形成复杂污染物，对人体健康危害很大[4-6]。
空气污染已成为一些地区面临的主要环境问题,对城市及周边雾的物理化学特征产生了显著的影响[7]。
新一代天气雷达资料在2003年江淮流域暴雨模拟中的初步应用：模拟降水和风场的对比
第３ １ 卷 第 ５ 期 ２ ０ ０ ７ 年 ９ 月
大
气
科学 ຫໍສະໝຸດ Ｖｏ １ ． ３ １ Ｎｏ ． ５
Ｓ ｅ ｐ ｔ ２ ０ ０ ７
Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ａｔ ｍｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ
２ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａｔ ｍ ｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ２ ９ ３ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｃ ａ ｄ ｍｙ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ，Ｂ ｅ Ｏｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １
Ｔｏ ｒ ｒ ｅ ｎｔ ｉ ａ ｌ Ｒａ ｉ ｎ Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｖ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ Ｙａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ － Ｈｕ ａ ｉ ｈｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｂａ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ ２ ０ ０ ３：Ｃｏ ｎｔ ｒ ａ ｓ ｔ ｏ ｆ Ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｐｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｗｉ ｎ ｄ
雨过程 （ ７月 ８ ～９日）的模拟能力 。分析表 明：除了模拟 降水 与实况接 近以外 （ 雨量和雨 区） ， ＭＭ５ 模式输 出的风
廓线和从雷达观测反演得到的风廓线结果有很好 的相似性 ， 加入雷达反演风廓线资料 后对模拟结果有一定改进 ，为
进一步利用模式输 出结果研究造成 ２ ０ ０ ３ 年江淮流域暴雨洪涝的中尺度对流系统的结构和机理提供 了可能 。
北京市2016年7月一次雾霾天气过程分析
量 和公 众 身 体 健 康 。作 为 国 际 化 大 都 市 北 京 的 窗 口，随 着 城 市 化 的 高 速 发 展 ，朝 阳 区在 发 展 过 程 中 ，面 临着 城市 人 口剧增 、机动 车总 量增 加等 一 系 列 问题 。快 速城 市化 进程 会 直接 或 间接导 致空 气 质 量 的下 降 ，为大 气环 境带 来 了沉 重 的负担 。城 市 大
收稿 日期 ： ２ ０ １ ６一ｌ ｌ一１ ７
２ ． １ 过 程 回顾
７月 ２ ８ ＿３ ０日北京 出现 一次 雾霾 过 程 。图 １是
朝 阳站 Ｐ Ｍ 浓度小 时平均值 变化 情况 。如 图 １ （ ａ ） 所示 ２ ８ —２ ９日Ｐ Ｍ 浓 度 出现 ３次峰值 ，３次峰值 均
发等） ，其在大气 当中被视为背景气溶胶。随着城 市化 和 工业 化进 程 的加快 ，人 类 活动 的加 剧 ，向大
气 中排 放 的烟尘 、废 气 急剧增 多 ，已成为 现 阶段大
气中气溶胶的主要 贡献源 。区域 内社会经济发展 、
污染 物 排 放 增 加 ，与 雾 霾 天 气 呈 增 多 趋 势用 德 国生 产 的 Ｇ ｎ ｍｍｌ ８ ０环 境 颗 粒物
分析仪 ，利用激光散射原理测量 Ｐ Ｍ 。仪器 每周
检查 １次 流 量 和 滤 膜 负 载 率 ，并 每 周 进 行 滤 膜 更 换 。所采 集 的数据 为 ５ ｍ ｉ ｎ平均 Ｐ Ｍ 浓 度值 。风廓 线数 据选 取 北京南 郊 观象 台 的观测 数 据 。
可分 。 近 年来 北京 雾霾 天气 频 繁 ，严 重 影 响 了空 气质
云高仪采用 ｖ ａ ｉ ｓ ａ ｌ ａ Ｃ Ｌ ５ １型激光 云高仪 ，其原 理是通过测量发射的激光在大气 中传播进行后 向散
多普勒雷达径向速度资料在对流天气预报中的应用
关 键 词 多 普勒 雷 达 径 向速 度 对 流 过 程 图像 分 析 法 Ｅ ＶＡＤ方 法
分 类号 Ｐ ５． ４６９ 文献标识码 Ｂ
引 言
暴雨 、 雹 、 风等 灾害 性天 气都 与强 对 流系统 有关 ， 短 时天气 预报 的重 点与 难点 。研 究强 对流 系统 ， 冰 大 是 了解 它 的形成 规律 ， 近几 十年 大气科 学 研究 的重 要方 向 。随着 多普 勒天 气雷 达 的广泛 应用 ， 是 如何 利 用多普 勒雷 达 资料研 究这 些 中小 尺度 的天气 系统 ， 到本 地化 的预 报指 标 与方法 ， 当前 我 国科 研 工作 中 的一个新 找 是 领域 ｌ ］ 】 。程 向阳等［ 通过 多普 勒雷 达资 料分 析 ， 出雷暴 天气 的形 成过 程通 常在 多普 勒雷 达 图上 反映 为一 。 ５ 指
维普资讯
第 ２ ７卷
第 ６期
气 象 科 学
ＳＣＩ ＥＮ ＴＩ Ｍ ＥＴ Ｅ０Ｒ０ Ｌ０Ｇ Ｉ Ａ ＣＡ Ｎ Ｉ ＳＩ ＣＡ
ＶｏＩ ．２７， ． Ｎｏ ６
Ｄｅ ．， ０ ｃ ２ ０７
２０ ０ ７年 ｌ ２月
多普 勒雷 达 径 向速 度 资料 在 对 流 天 气 预 报 中的应 用
地基遥感大气温湿风垂直廓线观测方法综述
地基遥感大气温湿风垂直廓线观测方法综述王志诚;张雪芬;茆佳佳;季承荔【摘要】大气温度、湿度和风作为大气热力和动力状态的基本参数被广泛应用于数值天气预报和气候变化模型中.文章以温度、湿度和风3个要素的测量为研究对象,综合讨论了目前遥感测量中的常用方法,重点分析了3类地基遥感观测系统(风廓线仪、微波辐射计、激光雷达)的观测方法、发展现状及和其他同类设备相比的技术优势和问题,并对如何提高大气垂直廓线的测量精度做出了展望.【期刊名称】《气象水文海洋仪器》【年(卷),期】2018(035)002【总页数】8页(P109-116)【关键词】地基遥感;综合观测;垂直廓线【作者】王志诚;张雪芬;茆佳佳;季承荔【作者单位】成都信息工程大学,成都610000;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081;中国气象局气象探测中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P4120 引言气温、湿度和风是描述大气热力和动力状态的基本参数，实时探测大气不同高度层温度、水汽和风的变化，对于数值天气预报和气候变化研究以及各种气象保障工作都是必不可少的[1]。
在高空观测中，无线电探空是业务上最为常用的观测方式之一，这种探测技术的应用构筑了探空(大气廓线)网，在大气科学、天气预报中发挥着重要的作用。
但是其时空密度不足、无法探测大气要素的短期变化制约着精细化预报和长时间气候观测的准确度。
目前灾害性天气预报准确率平均不到30%[2]，天气预报精细化程度不高，本质上在于对中小尺度天气发生、发展的规律和机理掌握的不够[3]，要想充分探究其内部动力和热力过程的演变，离不开精确连续的大气廓线探测[4，5]。
随着无线电及遥感技术的不断发展，国内外涌现出各种自动化垂直观测设备，可实现大气廓线的实时连续探测。
随着大气廓线反演方法的不断完善，反演精度也在不断提高。
文章从主动遥感观测、被动遥感观测两个方面综述了大气温湿风垂直廓线的探测方法、研究进展情况。
利用风廓线雷达资料对广州地区边界层日变化特征的分析研究
通过分析观测期间 ３ ４ 个 晴天个例数据发现 ， 除少数受寒潮 天气影 响的个例外（ １ ２月 ｌ ７ —１ ８ 日 １ ， 广州地区冬季晴天边界层的 日变化特征基本 相似，因此本文择取 ２ ０ １ ０ 年ｌ ２ 月 ９日作为晴天 个例进行分析讨论 。 该 日天气形势及地面状况为 ： 地面受冷性高压控制 ，广州及周边地区以晴天为 主 ，日最低温 １ ２ － ３℃ ，最高气温 ２ ６ ． ８℃。 由图 ３ 可知 ，水平风速 白天较小夜 间较大。 其原因可能是 白天的湍流活动旺盛 ，水平风速在 湍流耗散的作用下明显减小 ；而夜间的大气层结
响 应速 度快 ，仪器 性能 稳定 、维 护 简单 、数据 资
上 的风向风速值 、垂直速度 、信噪比、折射率结
构指数 等资料 。 这些参数对边界层结构特征 的 刻画与对天气系统的预测都是很好 的分析工具 。
此外 ，利用风廓线雷达资料还可以计算湍流耗散 率 ，该参数表征在分子粘性作用下 由湍流动能 转化为分子热运动动能的速率 ，通常以单位质量 流体在单位时间内损耗 的湍流动能来衡量 ，湍流
１ ３ ２ 热带气 Nhomakorabea象
学
报
２ ９卷
从图 ２ 可看 出，二者的符合程度较好 ，相关
江三角洲边界层高度变化特征相一致 。在 Ｉ Ｉ Ｉ区 中，随着太阳辐射的减弱 ，不稳定层结转化为稳
定 层 结 ，垂 直 速度 也相 应减 弱 。
系数达到 ０ ． ５ ３ ，这一结果说明利用风廓线雷达谱
大气边界层是地表与大气相互接触的一层大 气 ，是热量 、水汽的源 ，动量的汇 。了解大气边
界层 的结构及 变 化有 助 于分 析大 气 的强 迫耗 散 问
测。 无线电探空虽然能对整个大气层进行温 、 压、
乌鲁木齐风廓线雷达资料在业务中的应用
乌鲁木齐风廓线雷达资料在业务中的应用作者：谢葭颖苏朝丞张月华来源：《农业与技术》2019年第18期摘要：分析了乌鲁木齐市3种高影响天气的风廓线雷达资料，分析结果表明：风廓线资料能较好地反应本地上空垂直方向上的高时空分辨率的风场的变化特征，即能明显细致地显示高低空急流、垂直切变和冷暖平流的结构和变化，不同的天气过程对应不同的特征，对影响天气的检测预警有重要指示作用。
关键词：风廓线雷达;乌鲁木齐;天气预报;业务应用中图分类号：S164文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190930051风廓线雷达是我国目前规划发展的垂直探测设备，它能够提供大气的三维风场信息，如水平风场、垂直气流、大气折射率常数CN2等气象要素随高度的分布，是对常规探测的有力补充，其资料对天气预报预警有重要意义，是提高灾害性天气监测预警能力的重要手段，因此风廓线雷达资料的应用越来越受到重视。
早在1994年NOAA就开展了对风廓线雷达资料的评估，结果表明：风廓线雷达有助于提供强天气的预报准确率，使用风廓线雷达资料后，美国龙卷风、雷暴、暴雨的预警时间提前了14%，强天气的预报准确率提高了13%，3h风的预报准确率提高了20%;目前，风廓线雷达资料已经成为美国短时临近预报的强有力工具之一。
在中国风廓线雷达资料也得到了广泛的应用，如顾映欣等[1-4]利用风廓线雷达资料对局地暴雨、锋面等天气过程进行了分析，证明了风廓线雷达资料在短时预报中的能力。
乌鲁木齐风廓线雷达已经建成6a，在短时临近预报业务中如何充分使用风廓线雷达资料也是本局目前的工作任务。
本文通过对乌鲁木齐市强降水、东南大风、大雾3种高影响天气中的风廓线特征进行分析，希望能在天气预报服务中充分发挥其作用。
1;资料本文选取了2017—2018年间气象资料和风廓线资料都完整的6次不同类型的天气过程：2次夏季强降水天气过程、2次典型的大雾天气、2次城区的东南大风天气，分析其在风廓线雷达资料的不同风场特征。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
风廓线雷达资料在北京秋季雾霾天气过程分析中的应用花丛;刘超;张恒德【摘要】利用L波段风廓线雷达资料,对北京2014年10月7-10日持续性雾霾天气过程的机理进行了研究,结果表明:低空偏南气流对雾霾的维持和发展有明显影响,当偏南风速大于8 m/s时对大气扩散能力有一定改善作用,会抑制PM2.5浓度的持续增加;中低空弱冷空气扰动的下传高度决定了对污染物浓度的影响,当扰动不能到达近地层时,对污染物浓度影响较为微弱;雾霾维持阶段,近地层信噪比强度一般为10～35 dB,可反映雾霾层的厚度;折射率结构常数可用于判断大气边界层高度变化情况,在热力湍流和污染物粒子散射作用下,白天边界层折射率结构常数可比夜间增大约3个量级.%L-band wind profile radar data is used to analyze the mechanisms of persistent fog and haze process in Beijing from 7 to 10 October 2014.The results show that the low-level southerly wind has a significant influence on the maintenance and development of fog and haze.The southerlies with velocity greater than 8 m/s can improve atmospheric diffusion,and inhibit the increase of PM2.5 concentration.The altitude to which mid-low level weak cold turbulence can reach determines its impact on pollutant concentration.When the turbulence cannot reach the surface layer,the impact on pollutant concentration is ratherweak.During the maintenance of fog and haze,the intensity of surface SNR (Signal Noise Rate) is usually 10 to 35 dB,which can reflect the thickness of the fog and haze layer to a certain extent.The structural parameter of turbulence reflectivity can be used to describe the diurnal variation of the atmospheric boundary layer,which can increase by about 3 orders ofmagnitude in daytime than nighttime due to the thermal turbulence and scattering effect of pollutant particles.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2017(045)005【总页数】6页(P870-875)【关键词】雾霾天气;风廓线雷达;信噪比;大气折射率结构常数【作者】花丛;刘超;张恒德【作者单位】国家气象中心,北京100081;国家气象中心,北京100081;国家气象中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】P412北京作为拥有千万以上人口的经济中心，以PM2.5为首要污染物的雾霾天气由于出现次数较多，污染物浓度高，且与人体健康息息相关而受到了社会各界的广泛关注。
雾霾是发生在大气边界层中的天气现象，而常规探空资料的时间分辨率较低，垂直分层相对也较少，不能对边界层气象要素变化情况进行精细化的连续描述。
风廓线雷达主要以晴空大气作为探测对象，利用大气湍流对电磁波的散射作用进行大气风场等要素的探测，可以直观获取高时空分辨精细化大气风场结构变化。
除风廓线资料外，还可提供速度谱分布、信噪比、大气折射率结构常数等其他探测手段难以获取的资料[1]，因此在降水[2-4]、沙尘[5-6]等天气分析中得到越来越多的应用。
近年来，陆续有学者将风廓线雷达资料引入到雾霾天气的分析应用中。
如俞剑蔚等[7]通过分析风廓线雷达提供的垂直风场资料，指出下沉、上升运动与霾的加强与减弱有很好的一致性；吴庆梅等[8]分析了北京一次持续雾霾过程，指出PM10对中低空的扰动很敏感，且扰动越靠近地面, 层次越厚, 污染指数下降越明显；李菲等[9]结合风廓线雷达、激光雷达等边界层探测资料对一次典型灰霾过程进行了分析，指出大气边界层高度较低及偏东和偏南气流带来的高湿度环境是广州出现严重灰霾天气重要原因。
2013—2015年，北京已连续3年在10月出现持续性雾霾过程，而目前利用风廓线雷达等非常规边界层资料对北京秋季雾霾天气进行分析的例子仍较为少见。
本文利用风廓线雷达资料，对2014年10月7—10日典型的持续雾霾天气过程的中低空风场、边界层高度等时空分布特征及其对于污染物浓度、能见度的影响，以加深对北京雾霾天气发生机理的认识，并能将风廓线雷达资料更好地应用于预报业务中。
本文中使用位于北京南郊观象台(站号：54511，位置：39.79°N，116.47°E)的L波段边界层风廓线雷达资料，观测场海拔高度44 m。
该风廓线雷达可提供每6 min一组的探测数据，包含水平风速、风向、垂直速度、信噪比及折射率结构常数等信息，垂直分辨率在2000 m以下为120 m，2000 m以上为240 m。
本文所用AQI及PM2.5监测数据来源于全国城市空气质量实时发布平台(http://113.108.142.147:20035/emcpublish/)，时间分辨率为1 h。
气象数据来源于中国气象局常规地面观测资料。
为方便与气象数据对比，选择距离南郊观象台最近的环保部国控点万寿西宫(39.9°N，116.41°E)的大气成分资料进行分析。
2014年10月7—11日，华北地区等地出现一次持续性雾霾天气过程。
从环流形势上看，500 hPa高空受弱高压脊控制，无明显冷空气活动；地面位于冷高压后部，以弱偏南风为主，符合形成雾霾的静稳天气条件(图略)。
由图1可见，北京的PM2.5浓度从6日夜间开始升高，7日出现爆发性增长，从12：00的78 μg/m3增加到21：00的279 μg/m3，增速达22.3 μg/(m3·h)，空气质量由轻度污染发展到严重污染。
此后，PM2.5浓度呈波动式上升，于9日20：00达到峰值浓度364 μg/m3。
7—11日，共有95个时次出现PM2.5浓度超过150 μg/m3的重污染天气，占总时段的79.2%。
此次过程中，大气低层主要受高压后部偏南风影响，有助于水汽向华北平原的输送；此外，8日清晨北京出现弱降水，对低层增湿有一定作用。
受以上两个条件影响，8—10日的夜间至上午，地面相对湿度超过95%，并在多个时次达到近饱和状态，出现大雾天气；白天相对湿度多在60%以上，以湿霾为主。
在高污染物浓度和高相对湿度的共同作用下，能见度持续偏低，7日21：00至11日17：00，能见度连续89 h 不超过1 km，最低能见度不足 200 m。
11日夜间，受冷空气影响，近地层北风加大，PM2.5浓度迅速下降，能见度转好，雾霾过程结束。
3.1 中低空风场对污染物浓度的影响从风廓线雷达小时平均风廓线序列图可见，6日白天开始(图2a,彩页)，中低层风向由偏北风逐渐转为偏南风。
入夜以后，偏南风风速不断加大，1500 m以下出现低空急流核，中心风速超过12 m/s。
已有研究[10]指出，偏南气流为北京外来污染物的主要输送通道。
随偏南风的建立加强，北京城区PM2.5浓度逐渐由82μg/m3增加到120 μg/m3。
在这一阶段，2000 m以上高空仍受西北气流主导，与2000 m以下偏南气流之间有较明显的风向切变；此外，由图3(彩页)可知低层存在弱上升运动，且垂直风切变较大。
弱上升运动和垂直风切变均可增强大气垂直扩散能力，故在污染物输送通道建立的情况下，PM2.5浓度增长仍较为缓慢。
7日夜间开始(图2b，彩页)，700 hPa逐渐转为偏南或偏西风，与低空气流相接，形成深厚的西南风输送带。
与此同时，1000 m高度上下风速再次加大，对外来污染物输送能力加强。
低层垂直风速0.05～0.2 m/s，以弱下沉气流为主；1000 m以下的垂直风切变很小，不利于污染物的垂直扩散(图3b)。
在这种西南风输送加强、近地层扩散条件弱的风场配置下，PM2.5浓度呈现波动上升的状态，地面能见度逐渐下降至不足1 km。
9日凌晨，3000 m高度上开始出现北风扰动，并随时间不断下传，低层垂直气流再次转为弱上升运动。
然而这次扰动较为微弱，偏北风分量传至1700 m高度即衰减消失，并未影响到低层，500 m以下垂直风切变低于0.05 s-1，大气垂直扩散条件未得到明显改善，因此PM2.5浓度小幅下降，能见度无明显好转。
9日下午到夜间，受东移高压脊影响，1500～3000 m之间转为东南风，风向风速均在1500 m附近出现明显辐合；此外，低层垂直运动以弱下沉气流为主，垂直扩散条件进一步变差，有利于污染物在边界层内积累。
9日20:00 PM2.5浓度达到本次过程中的峰值364 μg/m3。
10日白天(图2c，彩页)，1500 m以下低层风速明显减小，1500 m以上偏南风速增强，低层垂直风切变增强，大气垂直扩散能力有所转好，PM2.5浓度缓慢下降。
11日夜间，随冷空气前锋的到来，从地面到2000 m高度全部转为偏北风，风速明显增大，PM2.5浓度迅速降低，地面能见度转好，雾霾天气得到清除。
由以上分析可以看出，低空偏南气流的强度对污染物浓度有明显影响。
通过3000 m以下逐小时最大风速出现高度的计算结果可以看出(图4a)，在雾霾发展维持阶段，当中低空最大风速轴出现在1000 m左右时，PM2.5浓度整体呈上升趋势(图4c)；当最大风速轴位置抬高至2000 m以上，PM2.5浓度有下降趋势。
然而，当偏南风平均风速(图4b)大于8 m/s时会增强上下层之间的垂直风切变，从而使大气垂直扩散能力增强，不利于PM2.5浓度的持续增加。
利用风廓线资料分析雾霾天气时，需关注低层持续性偏南风的建立及中层扰动的情况，从而对污染物浓度的变化做出正确分析。