胡鵬宇 徐爽 王賽頔 張帥

摘 要：2017年11月1日夜間到2日傍晚，遼寧省部分地區(qū)出現(xiàn)中到重度霾天氣。應(yīng)用自動(dòng)站觀測資料、Micaps實(shí)況數(shù)據(jù)以及沈陽市環(huán)保局空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，對此次霾天氣過程進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：此次中到重度霾天氣過程形成的天氣形勢為500hPa平直西風(fēng)氣流和海平面均壓場，近地面層存在逆溫層，風(fēng)力小且相對濕度小；黑龍江省和吉林省秸稈焚燒污染物的長距離輸送是此次霾天氣過程形成的主要原因；后期的大風(fēng)過程對污染物的清除效果顯著，導(dǎo)致霾天氣過程結(jié)束。

關(guān)鍵詞：霾；AQI；逆溫層；遼寧地區(qū)

中圖分類號 P458.120 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）10-0144-03

1 引言

近年來，霾天氣出現(xiàn)的頻率、持續(xù)時(shí)間以及強(qiáng)度均呈現(xiàn)明顯增加的趨勢。這一現(xiàn)象引起了我國諸多學(xué)者的廣泛關(guān)注，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：霾受人為因素和自然因素的共同影響，霾源的排放屬于人為因素，天氣條件的影響則屬于自然因素。霾顆粒物會(huì)隨風(fēng)遷移，影響周邊地區(qū)[1]?？諝馕廴九c能見度、溫度、地面風(fēng)向風(fēng)速、近地層逆溫和降水量等諸多氣象因子密切相關(guān)[2-3]。白先達(dá)等[1]利用桂林地區(qū)4個(gè)觀測站50年的觀測資料分析認(rèn)為，霾天氣出現(xiàn)時(shí)的基本天氣特征為：地面靜風(fēng)或弱風(fēng)，空氣濕度小，近地面存在逆溫層；對應(yīng)的天氣形勢為：高空西風(fēng)氣流平直或弱高壓脊前環(huán)流，地面弱高壓或變形場，副熱帶高壓區(qū)，鋒前暖區(qū)，近地層逆溫，高空大氣層結(jié)穩(wěn)定。除去局地霾源和氣象要素的影響，部分城市和區(qū)域很大程度上還受沙塵暴、秸稈焚燒等污染物長距離輸送的影響[4]。唐仁茂等[4]針對一次持續(xù)10d的重霧霾天氣過程的深入分析發(fā)現(xiàn)，霾天氣過程發(fā)生在高壓天氣系統(tǒng)和靜風(fēng)條件下，輻射降溫形成的穩(wěn)定逆溫邊界層結(jié)構(gòu)有利于污染氣溶膠的積累和霧霾的形成和發(fā)展，尤其是來自南方持續(xù)不斷的濕平流使霧霾天氣得以長時(shí)間持續(xù)和發(fā)展。

2017年11月1日夜間到2日傍晚，沈陽、大連、鞍山、撫順、本溪、遼陽、鐵嶺地區(qū)出現(xiàn)中度到重度霾天氣，其中鐵嶺地區(qū)AQI指數(shù)曾一度達(dá)到500，直至2日午后受偏北大風(fēng)的影響，AQI指數(shù)迅速回落，污染物濃度明顯下降，污染過程趨于結(jié)束。本文應(yīng)用自動(dòng)站觀測資料、Micaps實(shí)況數(shù)據(jù)和沈陽市環(huán)保局空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)資料對此次霾天氣過程進(jìn)行了分析。

2 污染氣象條件分析

2017年11月1日夜間至2日白天，遼寧地區(qū)高空500hPa為平直的西風(fēng)氣流，海平面氣壓場上處在高壓系統(tǒng)后部，受穩(wěn)定持續(xù)的均壓場控制（圖1）。從圖2可見，污染過程期間沈陽地區(qū)近地層呈現(xiàn)逆溫狀態(tài)，層結(jié)穩(wěn)定，相對濕度較小，地面和逆溫層頂溫度差最高達(dá)7.9℃，逆溫強(qiáng)度大，不利于污染物在垂直方向的擴(kuò)散。污染過程期間，東北地區(qū)的風(fēng)速均較小，平均風(fēng)速在2m/s左右，遼寧中東部地區(qū)存在弱的偏北風(fēng)與東南風(fēng)之間的輻合，地面輻合線的存在不利于污染物的擴(kuò)散，導(dǎo)致污染過程持續(xù)（圖3）。

3 霧霾過程污染物濃度變化特征

圖4給出了2017年11月1—2日沈陽市環(huán)境監(jiān)測站逐小時(shí)氣態(tài)污染物（O3、NO2和SO2）濃度變化曲線。從圖4可以看出，O3的變化趨勢與NO2和SO2的變化趨勢差異較大，后者的變化與PM2.5、PM10和AQI變化趨勢較為一致。SO2濃度變化與AQI指數(shù)呈現(xiàn)較好的正相關(guān)性，但濃度峰值出現(xiàn)較AQI指數(shù)早1～2h，在2日9時(shí)達(dá)到峰值，濃度超過60μg/m3以上；NO2始終維持在1個(gè)較高的數(shù)值，無明顯規(guī)律性的變化，其在2日清晨略有減小，隨后又再次增長，過程最大峰值出現(xiàn)在2日11時(shí)（99mg/m3）；O3是光化學(xué)產(chǎn)物，其濃度呈現(xiàn)明顯的日變化。自2日12時(shí)起，隨著偏北大風(fēng)的出現(xiàn)，NO2和SO2濃度迅速下降至低值。

AQI指數(shù)自1日20時(shí)開始逐漸增大，在2日05時(shí)起迅速增加，并在11時(shí)前后達(dá)到峰值。相應(yīng)的，PM2.5和PM10的變化趨勢與AQI指數(shù)變化一致，可見PM2.5和PM10是AQI指數(shù)的主要來源。伴隨著偏北風(fēng)的增大，PM2.5、PM10的濃度迅速減小，AQI指數(shù)也隨之下降，此次污染過程趨于結(jié)束。

4 污染物來源分析

研究發(fā)現(xiàn)[4]，污染物的高濃度積累除了跟天氣系統(tǒng)及氣象條件密切相關(guān)以外，還與局地源和污染長距離輸送有關(guān)。據(jù)中國氣象局衛(wèi)星氣象中心衛(wèi)星遙感火點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果顯示，2017年11月1日全國的火點(diǎn)共191個(gè)，主要分布在黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古自治區(qū)、河北、山西、湖北和安徽7個(gè)省，其中包括黑龍江省157個(gè)火點(diǎn)，吉林省25個(gè)火點(diǎn)和內(nèi)蒙古自治區(qū)2個(gè)火點(diǎn)（表1）。表2顯示2017年11月2日全國的火點(diǎn)共186個(gè)，主要分布在黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅、山西和安徽6個(gè)省，其中包括黑龍江省164個(gè)火點(diǎn)，吉林省17個(gè)火點(diǎn)和內(nèi)蒙古自治區(qū)1個(gè)火點(diǎn)。11日夜間至2日白天，吉林和黑龍江省焚燒秸稈火點(diǎn)數(shù)較多，在弱的氣壓場和逆溫層的共同作用下污染物濃度不斷累積，吉林和遼寧地區(qū)上空為弱的偏北風(fēng)，并存在氣壓場輻合，盡管遼寧地區(qū)未有火點(diǎn)被監(jiān)測到，但隨著氣流的移動(dòng)，仍有大量污染物粒子聚集在遼寧地區(qū)上空。

5 污染物來源分析

2017年11月2日11時(shí)后，隨著高壓系統(tǒng)逐漸東移，冷空氣不斷南下，整個(gè)東北地區(qū)逐漸轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，且風(fēng)力顯著增大。2日14時(shí)遼寧地區(qū)上空極大風(fēng)速達(dá)4～5級，部分地區(qū)的最大風(fēng)速甚至達(dá)到6級。在偏北氣流的作用下，遼寧地區(qū)上空的污染物濃度顯著下降，此次霾天氣過程趨于結(jié)束。

6 結(jié)論

（1）此次中到重度霾天氣過程形成的天氣形勢為500hPa平直西風(fēng)氣流和海平面均壓場，近地面層存在逆溫層，風(fēng)力小且相對濕度小。

（2）黑龍江省和吉林省秸稈焚燒污染物的長距離輸送是此次霾天氣過程形成的主要原因，過程前期污染物緩慢積累，PM10、PM2.5、SO2、NO2等焚燒特征污染物濃度急劇升高。

（3）后期的大風(fēng)過程對污染物的清除效果顯著，是此次霾天氣過程結(jié)束的主要原因。

參考文獻(xiàn)

[1]白先達(dá)，譚宇，王存真，等.桂林霾天氣變化趨勢及天氣特征[J].氣象科技，2015，43（5）：905-910.

[2]王飛，朱彬，康漢清，等.影響南京地區(qū)的兩次典型空氣污染過程分析[J].環(huán)境科學(xué)，2012，33（10）：3647-3655.

[3]韓永清，孫興池，李靜，等.霧霾天氣個(gè)例氣象條件對比分析[J].氣象科技，2017，45（1）：171-177.

[4]唐仁茂，李德俊，柳草，等.一次重霧霾天氣成因及濕清除特征分析[J].氣候與環(huán)境研究，2017，22（6）：699-707.

（責(zé)編：張宏民）