我国霾天频发，大气细颗粒物（PM2.5）污染严重，然而霾天气条件下室内PM2.5污染特征的研究还鲜有报道。本项目拟以霾重污染区济南为研究对象，在济南市不同室内（教室、办公楼、住宅）和室外环境采集PM2.5样品，对PM2.5中水溶性离子、有机碳/元素碳和元素进行离线分析。对霾天气条件下室内外PM2.5理化特征进行分析，解析和区别霾天气条件下室内外PM2.5污染水平和化学组分的异同，进而深入研究室外源对室内PM2.5污染的贡献；测试不同通风条件下（包括不同通风模式和通风换气频率）室内PM2.5的污染特征，探讨不同通风条件对室内PM2.5污染的影响；对室内PM2.5中重金属进行分析，估算人体室内PM2.5暴露剂量，对人体健康风险进行评估。本研究致力于当前我国霾天气条件下室内PM2.5污染特征的研究，相应研究成果为颗粒物流行病学研究、室内空气质量标准制定及室内空气污染防控提供重要的理论依据。

大气水汽是人工影响天气基础条件之一，整层大气水汽总量及其动态变化是云水资源考察的关键性因素之一，一些研究利用地基微波辐射计对云天水汽含量和云液态水含量进行监测，研究人工增雨的最佳作业区。也有利用GPS监测水汽的结果，但针对不同云天条件下的水汽含量特征分析则未见。人工影响天气主要作业对象是云，云的研究最近年来一直受到高度重视，研究利用2002年6月18日～28日安徽屯溪站(58531)GPS水汽监测数据分析了该站出现不同云天条件时的水汽含量及其变化，希望能对人工影响天气最佳作业时机及作业云的选择提供帮助。

水汽含量GPS水汽监测简述

地基GPS接收机的相位信号可用于计算整层大气的水汽含量，其时间精度可达到15分钟，而且，GPS测量大气水汽含量的监测方法是一种绝对测量，不需要校准，并可以全天候自动进行。所以，GPS测量大气水汽含量将会越来越多地应用到天气、气候、人工影响天气等诸多领域。

水汽含量空中水汽含量分析

我们选取2002年6月18日08时～28日08时每整点的GPS水汽探测资料，共有整点观测时次241个，和该时段内屯溪站整点的云状观测资料(包括晴空)，统计了各类云天条件下或晴空时的空中水汽含量平均值、极值，见表1(在观测时段内，共观测到卷积云2例，积云性层积云2例，层云2例，碎层云1例，碎雨云3例，雨层云3例，因样本数较少，故在统计时舍去)。对于同一时次出现两种或以上云状时，则分别记入不同云状样本。

从表1中可以看出，当出现蔽光层积云(Scop)和鬃积雨云(Cb cap)两种云时，平均的空中水汽含量最大，分别是蔽光层积云64.7mm、鬃积雨云69.3mm，晴空时或出现其它云时，空中的平均水汽含量与这两种云天条件相差较大。而除出现鬃积雨云外，其它情况下空中的水汽含量变化范围则非常大，从30～40mm，一直到60～70mm都有可能出现;出现鬃积雨云时，水汽含量变化范围相对较小，在62.7～72.7mm之间。

当出现蔽光层积云(Scop)和鬃积雨云(Cb cap)两种云时，产生降水的可能性最大，出现鬃积雨云的30个样本中，有29次产生降水，占96.7%，出现蔽光层积云的106次样本中，有73次产生降水，占68.9%。另外，出现透光层积云、蔽光高积云、碎积云时，也可能产生降水，产生降水的比例分别为:5.9%、5.3%和3.0%。而其它云天条件下在观测时段内均未产生降水。

不论对于晴空还是不同的云天条件，水汽含量都有可能出现较大值，达到60mm以上，而且对于出现低云(淡积云、碎积云、浓积云、透光层积云、蔽光层积云、鬃积雨云)和中云中的蔽光高积云时，空中水汽含量达到60mm以上的比例均大于50%，尤其是出现蔽光层积云和鬃积雨云时，空中水汽含量达到60mm以上的比例则高达90%以上。说明出现低云或蔽光高积云时，空中的水汽含量大多数情况下可能会达到较大的值。

水汽含量降水效率分析

上面我们分析了晴空和不同云天条件时的空中水汽含量一些特征，下面，我们再分析一下不同云天条件下的降水效率的情况。

我们选取GPS探测期间，屯溪站每小时的降水资料，以整点前1h雨量和该整点后1h雨量的平均值，作为该时次所观测到云的降水量，例如:6月27日19～20时雨量为7.5mm，20～21时雨量为25.9mm，20时观测到的云为Cbcap，则该时次Cbcap雨量以(7.5 25.9)/2=16.7mm计算。不同云天条件下的降水量统计见表2(舍去了样本数少的云)。

表2中，对于不同的云天条件，产生的降水量不同，每小时的平均降水量以鬃积雨云最多，达到4.75mm，蔽光层积云次之，为1.66mm，其它云天条件时降水量则非常小或没有降水。

我们以不同云天条件下的平均降水量与此时的平均水汽含量的比值作为该云天条件下的降水效率，鬃积雨云和蔽光层积云是两种降水效率最高的云，但都不到10%，其它云的降水效率仅为0.1%左右或不会产生降水。可见，即便是降水效率最高的鬃积雨云，其降水效率只有6.86%，空中90%以上的水汽均不能降落，空中云水资源的开发潜力将是巨大的。

水汽含量水汽含量变化特征

从2002年6月18日08时～28日08时，共有整点时次241次，也即观测样本241个，其中整点前一小时或整点后一小时内发生降水的样本共有85个，在这些发生降水的时次里，除6月25日07时和08时，空中水汽含量分别为58.2和57.7mm外，其余各时次的空中水汽含量均大于60mm，可见只有空中水汽含量达到一定的数值后，才可能发生降水，这个数值一般为60mm。

图1是观测期间空中水汽含量和降水量时间序列图，图中横坐标是时间，纵坐标是水汽含量V(单位mm)或降水量R(单位0.1mm)，V是水汽含量变化曲线，R是降水量变化曲线。

在水汽含量变化序列曲线图上，每次降水发生前水汽含量值都有一个跃变，如图中A、B、C、D、E时段，F是一个连续发生降水的过程，此时水汽含量维持在一个较高的量值上，降水前跃变不明显，降水发生后，水汽含量呈缓慢下降趋势。G是降水结束后，水汽含量迅速下降的过程，时间在6月25日07～11时期间，水汽含量值低于60mm而发生降水的特除情况就在该时段07:00和08:00两个时次。

水汽含量研究结论

对2002年6月18日08时到6月28日08时，GPS测得的水汽含量及降水量分析认为：

(1)晴空或不同云天条件下，空中水汽含量是不同的，当出现蔽光层积云和鬃积雨云两种云时，平均的空中水汽含量最大，而且此时，产生降水的可能性也最大，这两种云应是人工增雨作业的最佳作业对象。

(2)出现低云和中云中的蔽光高积云时，空中水汽含量也较大，50%以上情况下水汽含量可以达到降水的水汽含量要求，这些云也可以作为作业对象。

(3)降水效率是自然降水量与空中水汽含量的比值，即便是降水效率最高的鬃积雨云，其自然降水效率只有6.86%，空中90%以上的水汽均不能降落，空中云水资源的开发潜力将是巨大的。

(4)当水汽含量达到60mm时，可能产生降水，产生降水的可能性和降水效率因不同云天条件而不同，这可能与当时的动力条件及云中凝结核有关，适当改变动力条件和凝结核，应可以增加降水的发生。

(5)降水发生前，空中水汽含量将会有一个跃变，这既可以作为短时降水预报的参考，也是实施人工增雨作业的最佳时机。发生连续性降水后，空中仍有大量的水汽，此时仍可以实施人工增雨作业来增加地面降水。