孫鳳娟 ，呂波，張文娟，李敏，王桂霞，付華軒

(1. 山東省濟(jì)南生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 濟(jì)南 250002; 2. 山東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 濟(jì)南 250101)

濟(jì)南市作為省會(huì)城市，位于山東省中西部，南依泰山，北跨黃河，背山面水，地處魯中南低山丘陵與魯西北沖積平原的交接帶上，地勢(shì)南高北低，呈淺碟狀，特殊的地形條件導(dǎo)致其空氣質(zhì)量狀況受氣象條件變化影響顯著。濟(jì)南是全國(guó)74個(gè)重點(diǎn)城市中空氣污染最為嚴(yán)重的城市之一，由于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，能源、交通(特別是城市汽車(chē)尾氣)規(guī)模的擴(kuò)大、城市人口的膨脹、大型工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)的發(fā)展等人為活動(dòng)使污染物排放量不斷增加，污染范圍不斷擴(kuò)大，城市環(huán)境呈現(xiàn)出典型區(qū)域性大氣復(fù)合污染特征，細(xì)顆粒物(PM2.5)污染日益突出[1-3]。

不同的氣象條件下，同一污染源排放造成的大氣污染物濃度可相差幾十至幾百倍，這正是由于大氣對(duì)污染物的擴(kuò)散能力伴隨氣象條件的不同而發(fā)生巨大變化[4]。張人禾等[5]通過(guò)對(duì)2013年1月中國(guó)中東部地區(qū)霧霾與氣象條件分析，發(fā)現(xiàn)大氣環(huán)流背景對(duì)霧霾天氣在中國(guó)東部發(fā)生、發(fā)展存在重要影響；繆育聰?shù)萚6]通過(guò)對(duì)京津冀地區(qū)霾成因機(jī)制研究，發(fā)現(xiàn)局地大氣環(huán)流對(duì)局地的污染過(guò)程存在重大影響；龍鳳翔等[7]對(duì)桂林城區(qū)大氣能見(jiàn)度與顆粒物濃度和氣象因子關(guān)系進(jìn)行了分析，利用統(tǒng)計(jì)回歸模型，發(fā)現(xiàn)通過(guò)區(qū)分不同季節(jié)，大氣能見(jiàn)度回歸擬合公式在實(shí)際檢驗(yàn)中效果較好。但是，目前針對(duì)山東省尤其是污染較重的中西部城市空氣污染氣象條件的研究較少。2014年1月我國(guó)中東部大部分地區(qū)出現(xiàn)霧或霾天氣，與常年同期相比，霾日數(shù)偏多10 d以上，全國(guó)平均氣溫較常年偏高，平均降水量偏少，山東西部基本無(wú)降水[8]，污染氣象條件差。本文擬利用大氣環(huán)流背景、氣象因子以及PM2.5濃度，分析山東省中西部大氣環(huán)流背景對(duì)空氣污染擴(kuò)散的影響，建立濟(jì)南市靜穩(wěn)指數(shù)公式，從而為空氣污染預(yù)報(bào)預(yù)警及污染防治工作提供重要科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料數(shù)據(jù)

本研究使用的資料如下：(1)美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)測(cè)中心和國(guó)家大氣研究中心(NCEP/NCAR)日均再分析資料，時(shí)間范圍從1971年1月—2014年12月，水平分辨率為2.5°×2.5°，垂直分辨率為17層[9]；(2)2014年1月山東省17地市(包括原萊蕪市)PM2.5月均濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及濟(jì)南市PM2.5日均濃度數(shù)據(jù)；(3)NCEP提供的2014年1月FNL再分析資料，時(shí)間分辨率1日4次，水平分辨率為1°×1°，垂直分辨率為26層[10]；(4)歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)全球氣候的大氣再分析ERA5邊界層高度資料，時(shí)間范圍從1971年1月—2014年12月，水平分辨率為0.25°×0.25°[11]。

1.2 技術(shù)方法

利用NCEP再分析資料獲得的1971—2010年40年1月份逐日資料，提取濟(jì)南市市區(qū)氣象資料，計(jì)算大氣變量1月份氣候態(tài)月均值及逐日氣候平均值，與2014年1月份氣象資料做對(duì)比分析，提取的氣象資料包括：1000 hPa風(fēng)場(chǎng)、2 m相對(duì)濕度、1000 hPa渦度、1000 hPa溫度、行星邊界層高度、850 hPa溫度、700 hPa溫度、500 hPa溫度、200 hPa位勢(shì)高度。

本文分析中，應(yīng)用了相關(guān)分析等多種統(tǒng)計(jì)分析方法，以及兩個(gè)天氣業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中常用到的表征大氣熱力不穩(wěn)定度的指數(shù)K指數(shù)和A指數(shù)[5]，計(jì)算公式分別為:

Κ=(Τ850-Τ500)+Τd850-(Τ700-Τd700)，

(1)

A=(Τ850-Τ500)-[(Τ850-Τd850)-(Τ700-Τd700)+(Τ500-Τd500)]，

(2)

式中，T850、T700、T500分別代表850 hPa、700 hPa、500 hPa溫度，Td850、Td700、Td500分別代表850 hPa、700 hPa、500 hPa露點(diǎn)溫度。K指數(shù)和A指數(shù)在實(shí)際天氣業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中常用來(lái)判別大氣穩(wěn)定性，數(shù)值越大，大氣層結(jié)越不穩(wěn)定，而大氣層結(jié)的穩(wěn)定度，直接影響湍流的強(qiáng)弱，穩(wěn)定狀態(tài)的大氣層結(jié)限制了污染物的垂直擴(kuò)散[12]。

2 2014年1月氣候異常及氣象條件分析

2.1 2014年1月山東中西部污染情況

根據(jù)《2014年中國(guó)氣候公報(bào)》[13]，2014年1月全國(guó)平均氣溫較常年同期偏高1.6 ℃。2013—2014年冬季，東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)為-0.6，東亞冬季風(fēng)偏弱；西伯利亞高壓指數(shù)為-0.4，強(qiáng)度偏弱；冬季東亞環(huán)流系統(tǒng)表現(xiàn)為歐洲東部至烏拉爾山西部地區(qū)高度場(chǎng)偏高，而貝加爾湖上空高度場(chǎng)偏低，東亞大槽淺。2014年全國(guó)平均風(fēng)速較2013年小，小風(fēng)日數(shù)多，氣象條件不利于大氣污染物擴(kuò)散，共出現(xiàn)13次大范圍持續(xù)性霾天氣過(guò)程，主要集中在1月、2月、10月和11月?？臻g上看，京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角、華中、東北五個(gè)區(qū)域大氣污染擴(kuò)散氣象條件均較2013年偏差，我國(guó)中東部霧、霾天氣頻繁，影響交通和人體健康。

2014年1月山東中西部地區(qū)PM2.5月均濃度均達(dá)到115 μg/m3以上，尤其是西北地區(qū)，月均濃度達(dá)到150 μg/m3以上(圖1)，根據(jù)濟(jì)南市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，1月份PM2.5重度污染天數(shù)達(dá)到15 d，PM2.5污染嚴(yán)重。

圖1 2014年1月山東省PM2.5月均濃度分布圖Fig.1 Monthly average concentration distribution map of PM2.5 in Shandong Province in January 2014

2.2 2014年1月氣候態(tài)異常情況分析

為了更好地分析造成2014年1月山東中西部地區(qū)污染嚴(yán)重的大氣環(huán)流背景因素，圖2給出了地面和850 hPa、500 hPa位勢(shì)高度、溫度、風(fēng)速、風(fēng)場(chǎng)40年距平場(chǎng)。

對(duì)于地面氣象場(chǎng)(圖2(a))，華東中部及北部風(fēng)速負(fù)距平，負(fù)距平中心位于山東中西部至江蘇北部，中國(guó)東部沿海出現(xiàn)風(fēng)場(chǎng)異常偏南的狹長(zhǎng)帶；中國(guó)東部地區(qū)溫度偏高，偏高中心位于京津冀地區(qū)，山東中西部偏高3～4 ℃。偏弱的風(fēng)速不利于污染物擴(kuò)散，偏南風(fēng)異常表明能夠帶來(lái)空氣質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)的冷空氣偏弱、偏少，同時(shí)異常偏高的溫度有利于氣態(tài)污染物向PM2.5的轉(zhuǎn)化[14-15]。

850 hPa氣象場(chǎng)上(圖2(b))，阿留申低壓偏高，西伯利亞高壓偏低，東亞冬季風(fēng)異常偏弱；華東及華南地區(qū)風(fēng)速負(fù)距平，負(fù)距平中心由海上延伸至華東北部上空，山東至京津冀上空依然存在風(fēng)場(chǎng)異常偏南的狹長(zhǎng)帶；中國(guó)東部氣溫均偏高，偏高中心位于京津冀、山西上空，山東中西部地區(qū)偏高3～4 ℃。東亞季風(fēng)氣候變化特征導(dǎo)致了近地面風(fēng)速年代際和年際衰減[16]，大氣穩(wěn)定度增強(qiáng)，非常不利于氣溶膠的向外輸送；區(qū)域內(nèi)對(duì)流層中低層出現(xiàn)異常南風(fēng)，加強(qiáng)了水汽向中國(guó)東部地區(qū)的輸送，為霧-霾天氣的發(fā)生提供了有利的水汽條件；對(duì)流層低層偏高的溫度及偏南風(fēng)異常，導(dǎo)致暖平流發(fā)展，有利于逆溫層形成[6]，而逆溫的出現(xiàn)，使大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，限制了污染物的垂直擴(kuò)散，有利于PM2.5本地累積。

注：位勢(shì)高度(紅色等值線，實(shí)線正距平，虛線負(fù)距平)；溫度(黑色等值線，實(shí)線正距平，虛線負(fù)距平)；風(fēng)速距平(陰影)；風(fēng)場(chǎng)距平(箭頭)。圖2 2014年1月位勢(shì)高度、溫度、風(fēng)速、風(fēng)場(chǎng)距平分布Fig.2 Geopotential height, temperature, wind speed, and wind field moment distribution in January 2014

500 hPa氣象場(chǎng)上(圖2(c))，中國(guó)大陸上空存在位勢(shì)高度正距平，東部沿海地區(qū)風(fēng)場(chǎng)出現(xiàn)偏東異常，風(fēng)速負(fù)距平，抑制了東亞大槽的發(fā)展，不利于槽后冷空氣向中國(guó)東部地區(qū)入侵[5]，相應(yīng)的高空西風(fēng)急流減弱，使得水平風(fēng)垂直切變減小，減弱了天氣尺度擾動(dòng)的發(fā)展和大氣的垂直混合，造成大氣更加穩(wěn)定，污染物擴(kuò)散條件減弱。為了揭示大氣背景場(chǎng)垂直方向的擴(kuò)散能力，圖3給出了2014年1月中國(guó)中東部地區(qū)邊界層距平分布情況，由圖可以看出華北南部及華東北部邊界層均為負(fù)距平，邊界層降低導(dǎo)致大氣層結(jié)更加穩(wěn)定，垂直方向上擴(kuò)散能力減弱。

圖3 2014年1月中國(guó)中部及東部地區(qū)邊界層距平分布Fig.3 Boundary layer distribution in central and eastern China in January 2014

地面至對(duì)流層中層風(fēng)速負(fù)距平，水平方向污染擴(kuò)散條件轉(zhuǎn)差；對(duì)流層低層偏南風(fēng)異常，導(dǎo)致暖平流增多，有利于逆溫層形成，同時(shí)500 hPa異常高壓，抑制了對(duì)流的發(fā)展，大氣垂直方向上擴(kuò)散能力減弱，更加有利于污染物在底層的累積；偏南風(fēng)異常加強(qiáng)了南方水汽的輸送，有利于PM2.5的生成。而山東中西部地區(qū)恰好位于風(fēng)速、風(fēng)場(chǎng)異常距平中心，污染氣象條件尤為不利。

2.3 2014年1月氣象條件分析

日常觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，PM2.5在環(huán)境中的濃度除了和各類排放源有關(guān)外，還和區(qū)域內(nèi)的氣象要素諸如風(fēng)向、風(fēng)速、濕度等緊密相關(guān)[17]，本節(jié)提取FNL分析資料中地面水平方向及高空垂直方向氣象資料，通過(guò)與PM2.5濃度變化關(guān)系，進(jìn)一步分析氣象條件對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量狀況的影響。

2.3.1 地面水平方向氣象條件同PM2.5濃度關(guān)系

地面風(fēng)速、溫度露點(diǎn)差、2 m相對(duì)濕度及渦度與PM2.5濃度具有較好一致性(圖4)，PM2.5濃度升高時(shí)，對(duì)應(yīng)地面風(fēng)速減弱、溫度露點(diǎn)差減小、相對(duì)濕度增大、渦度增大，反之亦然。利用逐日地面風(fēng)速、溫度露點(diǎn)差、2 m相對(duì)濕度、渦度分別計(jì)算其與逐日PM2.5濃度的相關(guān)系數(shù)，PM2.5濃度與地面風(fēng)速有較好的負(fù)相關(guān)，與地面渦度有較好的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.426、0.451，顯著性均超過(guò)了0.05的信度水平(表1)；與地面溫度露點(diǎn)差存在強(qiáng)負(fù)相關(guān)，與2 m相對(duì)濕度存在強(qiáng)正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.654、0.719，顯著性均超過(guò)了0.01的信度水平。

圖4 2014年1月濟(jì)南市PM2.5濃度及地面風(fēng)速、溫度露點(diǎn)差、2 m相對(duì)濕度及渦度逐日變化Fig.4 Daily changes in PM2.5 concentration and surface wind speed, temperature dew point difference, relative humidity, and vorticity at 2 m in Jinan in January 2014

表1 地面氣象因素與PM2.5濃度相關(guān)性

地面風(fēng)速與PM2.5濃度負(fù)相關(guān)關(guān)系表明，區(qū)域內(nèi)地面風(fēng)速可通過(guò)水平輸送對(duì)PM2.5濃度產(chǎn)生影響。當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速偏小時(shí)，不利于區(qū)域內(nèi)PM2.5向外輸送，PM2.5濃度累積升高，空氣質(zhì)量惡化；反之，當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速偏大時(shí)，有利于區(qū)域內(nèi)PM2.5向外輸送，PM2.5濃度降低，空氣質(zhì)量改善。溫度露點(diǎn)差與PM2.5濃度強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系及2 m相對(duì)濕度與PM2.5濃度強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系表明，高濕度的環(huán)境條件容易導(dǎo)致PM2.5累積和吸濕增長(zhǎng)。地面渦度與PM2.5濃度正相關(guān)關(guān)系表明，當(dāng)?shù)孛鏋檎郎u度時(shí)，風(fēng)場(chǎng)輻合，有利于PM2.5區(qū)域內(nèi)累積，PM2.5濃度累積升高，空氣質(zhì)量惡化；反之，當(dāng)?shù)孛鏈u度減小或?yàn)樨?fù)渦度時(shí)，風(fēng)場(chǎng)輻合減弱或?yàn)檩椛?chǎng)，有利于PM2.5向區(qū)域外擴(kuò)散，PM2.5濃度降低，空氣質(zhì)量改善。

2.3.2 高空垂直方向氣象條件同PM2.5濃度關(guān)系

行星邊界層高度、200 hPa位勢(shì)高度、200 hPa與850 hPa垂直風(fēng)切變、K指數(shù)、A指數(shù)與PM2.5濃度具有較好一致性(圖5)，PM2.5濃度升高時(shí)，對(duì)應(yīng)行星邊界層高度降低、200 hPa位勢(shì)高度升高、垂直風(fēng)切變?cè)龃蟆指數(shù)增大、A指數(shù)增大，反之亦然。利用逐日行星邊界層高度、200 hPa位勢(shì)高度、200 hPa與850 hPa垂直風(fēng)切變、K指數(shù)、A指數(shù)分別計(jì)算與逐日PM2.5濃度的相關(guān)系數(shù)，PM2.5濃度與行星邊界層高度有較好的負(fù)相關(guān)，與200 hPa位勢(shì)高度有較好的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.521、0.458，顯著性均超過(guò)了0.01的信度水平(表2)；與垂直風(fēng)切變、K指數(shù)、A指數(shù)存在正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.277、0.357、0.313，其中與K指數(shù)顯著性超過(guò)了0.05的信度水平。

圖5 2014年1月濟(jì)南市PM2.5濃度及行星邊界層高度、200 hPa位勢(shì)高度、 200 hPa與850 hPa垂直風(fēng)切變、K指數(shù)、A指數(shù)逐日變化Fig.5 Daily changes in PM2.5 concentration and planetary boundary layer height, 200 hPa geopotential height, 200 hPa and 850 hPa vertical wind shear, and K index and A index in Jinan in January 2014

表2 垂直方向氣象因素與PM2.5濃度相關(guān)性

行星邊界層高度與PM2.5濃度負(fù)相關(guān)關(guān)系表明，區(qū)域內(nèi)行星邊界層高度可通過(guò)垂直擴(kuò)散對(duì)PM2.5濃度產(chǎn)生影響。當(dāng)行星邊界層高度下降時(shí)，垂直方向出現(xiàn)壓縮導(dǎo)致PM2.5濃度升高，空氣質(zhì)量惡化；反之，當(dāng)行星邊界層高度升高，垂直方向出現(xiàn)拉伸導(dǎo)致PM2.5濃度降低，空氣質(zhì)量改善。200 hPa位勢(shì)高度與PM2.5濃度正相關(guān)表明，由于地轉(zhuǎn)偏差，區(qū)域內(nèi)200 hPa位勢(shì)高度可通過(guò)影響垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)PM2.5濃度產(chǎn)生影響。垂直方向上對(duì)流層中上層位勢(shì)高度升高，處于槽后脊前，高層輻合，則低層輻散，存在下沉運(yùn)動(dòng)[18]，邊界層降低，垂直擴(kuò)散能力減弱，PM2.5濃度升高，空氣質(zhì)量惡化；反之，垂直方向上對(duì)流層中上層位勢(shì)高度降低，處于槽前脊后，高層輻散，則低層輻合，存在上升運(yùn)動(dòng)，邊界層升高，垂直擴(kuò)散能力增強(qiáng)，PM2.5濃度降低，空氣質(zhì)量改善。與K指數(shù)、A指數(shù)正相關(guān)關(guān)系表明，區(qū)域內(nèi)對(duì)流層中低層大氣層結(jié)穩(wěn)定性對(duì)PM2.5濃度有影響。對(duì)流層中低層大氣層結(jié)的不穩(wěn)定性增強(qiáng)時(shí)，容易形成陰雨天氣，近地面附近濕度增大，氣態(tài)污染物向顆粒態(tài)污染物轉(zhuǎn)換增強(qiáng)，同時(shí)，雖然陰雨天氣對(duì)流層中低層存在較強(qiáng)的層結(jié)不穩(wěn)定能量，但近地層大氣中，降水的拖曳以及其他的過(guò)程會(huì)形成下沉氣流，不利于PM2.5的擴(kuò)散[19-21]；反之，對(duì)流層中低層大氣層結(jié)的不穩(wěn)定性減弱時(shí)，相對(duì)濕度減小，氣態(tài)污染物向顆粒態(tài)污染物轉(zhuǎn)換減弱，PM2.5濃度降低，空氣質(zhì)量改善。

3 靜穩(wěn)指數(shù)建立及應(yīng)用

3.1 靜穩(wěn)指數(shù)建立

以上分析表明，地面及高空氣象條件與PM2.5濃度高低存在較強(qiáng)相關(guān)性。本文選取2013年濟(jì)南市PM2.5濃度與氣象要素[22]，分段統(tǒng)計(jì)不同氣象要素區(qū)間PM2.5發(fā)生污染的概率與氣候態(tài)發(fā)生污染的概率比值作為各氣象要素區(qū)間對(duì)應(yīng)的分指數(shù)。分指數(shù)計(jì)算如下：

(5)

式中，ain代表氣象要素i在第n分段對(duì)應(yīng)的PM2.5污染天數(shù)，bin代表變量i在第n分段對(duì)應(yīng)的PM2.5優(yōu)良天數(shù)；a代表PM2.5總污染天數(shù)，b代表PM2.5總優(yōu)良天數(shù)，氣象要素區(qū)間劃分為10段，其中風(fēng)向劃分為8段。

用于計(jì)算靜穩(wěn)指數(shù)的變量如表3所示。

表3 計(jì)算靜穩(wěn)指數(shù)的氣象要素

通過(guò)計(jì)算得到各氣象要素分指數(shù)，按照其最大值和最小值比值進(jìn)行排序，比值越大代表該分指數(shù)對(duì)大氣擴(kuò)散條件的區(qū)分度越大，最終選取分指數(shù)最大的10個(gè)氣象要素，包括24 h變溫、925 hPa假相當(dāng)位溫、700 hPa與925 hPa間溫差、500 hPa與850 hPa間假相當(dāng)位溫差、850 hPa與925 hPa間溫差、500 hPa相對(duì)濕度、925 hPa相對(duì)濕度、700 hPa與850 hPa間相對(duì)濕度差、500 hPa溫度、850 hPa溫度，將其求和得到最終的靜穩(wěn)指數(shù)。

2013年靜穩(wěn)指數(shù)與PM2.5濃度存在較好的相關(guān)性(圖6)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.550，該指數(shù)能夠較好地反映PM2.5濃度變化情況。

圖6 2013年濟(jì)南市PM2.5濃度與靜穩(wěn)指數(shù)分布Fig.6 PM2.5 concentration and stable index of Jinan in 2013

3.2 靜穩(wěn)指數(shù)應(yīng)用

2014年1月5—7日，濟(jì)南市出現(xiàn)了一次重污染過(guò)程，PM2.5濃度4日起迅速上升，6、7日達(dá)到嚴(yán)重污染水平，8日，污染迅速消散。本次過(guò)程是一次典型的冬季污染過(guò)程：4日，500 hPa濟(jì)南市處于脊前下沉氣流區(qū)，擴(kuò)散條件開(kāi)始轉(zhuǎn)差；5日近地面弱冷空氣影響，相對(duì)濕度增大，污染開(kāi)始累積，PM2.5濃度開(kāi)始上升；6、7日高空環(huán)流平直，近地面持續(xù)小風(fēng)，相對(duì)濕度大，擴(kuò)散條件迅速轉(zhuǎn)差，PM2.5擴(kuò)散條件進(jìn)一步轉(zhuǎn)差、二次轉(zhuǎn)化增強(qiáng)，達(dá)到嚴(yán)重污染水平；8日，500 hPa槽后西北氣流，近地面強(qiáng)冷空氣影響，北風(fēng)風(fēng)速大，相對(duì)濕度下降，擴(kuò)散條件好轉(zhuǎn)，PM2.5濃度迅速下降。

圖7給出了2014年1月1—8日濟(jì)南市PM2.5濃度與靜穩(wěn)指數(shù)變化圖，可看出靜穩(wěn)指數(shù)與PM2.5濃度變化有較好的一致性，利用靜穩(wěn)指數(shù)能夠較好地反映此次污染過(guò)程前期累積、污染持續(xù)及污染迅速消散的不同階段，對(duì)于空氣質(zhì)量及重污染過(guò)程具有較好的預(yù)報(bào)能力。

圖7 2014年1月1—8日PM2.5濃度(紅色)與靜穩(wěn)指數(shù)(藍(lán)色)Fig.7 PM2.5 concentration (red) and stable weather index (blue) from January 1 to 8,2014

3 結(jié)論與討論

(1)2014年1月氣候異常區(qū)域主要集中在華東北部至華北南部，該區(qū)域地面至對(duì)流層中層風(fēng)速均為負(fù)距平，水平方向污染擴(kuò)散能力差；對(duì)流層低層?xùn)|亞冬季風(fēng)異常偏弱，有利于逆溫層形成，垂直方向污染擴(kuò)散能力差；500 hPa異常高壓，減弱了天氣尺度擾動(dòng)的發(fā)展和大氣的垂直混合，更加有利于污染物在底層的累積；偏南風(fēng)異常加強(qiáng)了南方水汽的輸送，有利于氣態(tài)污染物向顆粒態(tài)轉(zhuǎn)化。而山東中西部地區(qū)恰好位于風(fēng)速、風(fēng)場(chǎng)異常距平中心，污染氣象條件尤為不利。

(2)地面弱風(fēng)速、高濕環(huán)境、風(fēng)場(chǎng)輻合以及垂直方向上的下沉運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致PM2.5濃度累積升高；反之，高風(fēng)速，低濕，風(fēng)場(chǎng)輻散及垂直方向上的上升運(yùn)動(dòng)，有利于PM2.5擴(kuò)散。

(3)針對(duì)2014年1月5—8日濟(jì)南市一次重污染過(guò)程的靜穩(wěn)指數(shù)預(yù)報(bào)表明，靜穩(wěn)指數(shù)與PM2.5濃度變化具有較好的一致性，利用靜穩(wěn)指數(shù)能夠較好地反映此次污染過(guò)程前期累積、污染持續(xù)及污染迅速消散的不同階段，對(duì)于空氣質(zhì)量及重污染過(guò)程具有較好的預(yù)報(bào)能力。

本文只是對(duì) 2014 年1月濟(jì)南市一個(gè)城市的PM2.5污染情況進(jìn)行分析，沒(méi)有涉及歷史事件的診斷，同時(shí)研究未考慮污染源變化情況，因此，進(jìn)一步利用長(zhǎng)時(shí)間氣象資料，結(jié)合污染源排放變化，開(kāi)展不同城市間PM2.5濃度變化與氣象條件關(guān)系研究，對(duì)區(qū)域重污染天氣分析、預(yù)報(bào)和大氣污染聯(lián)防聯(lián)控具有重要的意義，我們將在下一步的工作中對(duì)此開(kāi)展研究。