上甸子本底站鹵代溫室氣體大氣濃度短期波動(dòng)的個(gè)例分析

馬林,安興琴,朱彬,周凌晞,姚波,車勝利,李東宇

(1.遼寧省氣象裝備保障中心,遼寧 沈陽(yáng) 110166;2.南京信息工程大學(xué) 大氣物理學(xué)院,江蘇 南京 210044;3.中國(guó)氣象科學(xué)研究院,北京 100081)

上甸子本底站鹵代溫室氣體大氣濃度短期波動(dòng)的個(gè)例分析

馬林1,2,安興琴3,朱彬2,周凌晞3,姚波3,車勝利1,李東宇1

(1.遼寧省氣象裝備保障中心,遼寧 沈陽(yáng) 110166;2.南京信息工程大學(xué) 大氣物理學(xué)院,江蘇 南京 210044;3.中國(guó)氣象科學(xué)研究院,北京 100081)

利用軌跡分析法、印痕分析和流場(chǎng)分析法,結(jié)合上甸子站鹵代溫室氣體H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6在線濃度觀測(cè)數(shù)據(jù),選取2012年9月7—12日上甸子測(cè)站鹵代溫室氣體濃度短期波動(dòng)典型個(gè)例進(jìn)行分析。軌跡分析結(jié)果表明:7日12時(shí),污染發(fā)生前,氣團(tuán)主要來(lái)自較遠(yuǎn)的偏西北、偏北方向,水平輸送距離長(zhǎng),移動(dòng)迅速,垂直高度高,對(duì)應(yīng)的鹵代溫室氣體濃度偏低,H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6的體積分?jǐn)?shù)分別為4×10-12、350×10-12、260×10-12、10×10-12;9、10日有一定比例的氣團(tuán)在測(cè)站的偏南區(qū)域近地面回旋打轉(zhuǎn),水平輸送距離短,垂直高度低,在邊界層內(nèi)緩慢移動(dòng),不利于污染物在邊界層內(nèi)擴(kuò)散,導(dǎo)致鹵代溫室氣體濃度偏高,對(duì)測(cè)站濃度的短期抬升貢獻(xiàn)較大,9日12時(shí)H-1301、HCFC-22、CFC-11的峰值體積分?jǐn)?shù)分別達(dá)到45×10-12、1 200×10-12、310×10-12,10日03時(shí)SF6的峰值體積分?jǐn)?shù)達(dá)到28×10-12;11日西南方向回旋氣團(tuán)消失;12日氣團(tuán)完全來(lái)自較遠(yuǎn)的西北方向且軌跡移動(dòng)較快。印痕分析與軌跡分析結(jié)果一致:7、8日敏感性系數(shù)較高區(qū)域主要分布在測(cè)站以北,9、10日敏感性系數(shù)較高區(qū)域分布在測(cè)站偏南,11、12日測(cè)站偏南的敏感性系數(shù)較高區(qū)域消失。流場(chǎng)分析結(jié)果表明:9、10日環(huán)流形勢(shì)有利于污染物在測(cè)站區(qū)域累積,造成測(cè)站濃度的短期抬升。

鹵代溫室氣體;上甸子區(qū)域本底站;個(gè)例分析

0 引言

鹵代溫室氣體是指含氟、氯、溴、碘等鹵素的溫室氣體,其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,無(wú)毒、無(wú)臭、不可燃,多用于制冷劑、推進(jìn)劑、發(fā)泡劑、噴霧劑等。由于鹵代溫室氣體會(huì)損耗臭氧層(莫天麟和蔣龍海,1984),并導(dǎo)致全球變暖,這類物質(zhì)已被列入《蒙特利爾議定書(shū)》和《京都議定書(shū)》的減排清單。根據(jù)國(guó)際公約要求,2010—2015年中國(guó)全面禁止大部分鹵代溫室氣體(姚波等,2007)。與此同時(shí),隨著經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和工業(yè)化的迅速發(fā)展,中國(guó)已成為生產(chǎn)和使用氟氯烴的大國(guó),其排放和淘汰CFCs、HCFCs以及其他鹵代烴的情況受到全球的廣泛關(guān)注(張芳,2006)。目前在全球范圍內(nèi)已有相當(dāng)數(shù)量的鹵代溫室氣體常規(guī)觀測(cè)系統(tǒng),如美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局/地球系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室(NOAA/ESRL)、改進(jìn)的全球大氣實(shí)驗(yàn)網(wǎng)(AGAGE)、歐盟鹵代溫室氣體觀測(cè)網(wǎng)(SOGE)等在南北半球的一些大氣本底站開(kāi)展了多種鹵代溫室氣體的在線觀測(cè)(姚波等,2010a)。為了解我國(guó)典型區(qū)域鹵代溫室氣體的本底濃度水平及排放分布,評(píng)估我國(guó)減排進(jìn)程和履約效果,開(kāi)展我國(guó)鹵代溫室氣體濃度的長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)與研究具有重要意義(周凌晞等,2006)。姚波等(2010b)利用自組裝的氣相色譜儀—電子捕獲檢測(cè)器系統(tǒng)(GC-ECD)測(cè)定大氣中12種鹵代溫室氣體;陳立民等(1999)通過(guò)低溫脫水和低溫濃縮建立了氣相色譜(ECD檢測(cè)器)測(cè)定大氣中超痕量氯氟烴類物質(zhì)(CECs)的分析方法,對(duì)上海市清潔大氣中CFCs本底濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè);孫楊等(2004)基于氣相色譜儀(GC)和電子捕獲檢測(cè)器(ECD),設(shè)計(jì)了一種連續(xù)測(cè)量大氣中痕量氯氟烴的自動(dòng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)大氣中CFCs的連續(xù)測(cè)定;楊越等(2001)通過(guò)對(duì)北半球中緯度到北極圈地區(qū)大規(guī)模的氣體樣品的采集,運(yùn)用GC-ECD的檢測(cè)方法,得到了隨緯度變化的CCl3F、CCl2F和CClF2的特征濃度;張芳等(2006)采用預(yù)濃縮-GC/MS方法,研究了珠江三角洲大氣中的CCl3F、CFC-12、CFC-113和CFC-114等4種痕量氟氯烷烴氣體的濃度水平和變化特征。

高體積分?jǐn)?shù)的污染氣體主要?dú)w因于局地排放,同時(shí)也會(huì)受到周邊地區(qū)或者遠(yuǎn)距離輸送的影響(金祺等,2012)。對(duì)鹵代溫室氣體大氣濃度短期波動(dòng)進(jìn)行個(gè)例分析,可以考察不同來(lái)向的輸送對(duì)測(cè)站鹵代溫室氣體大氣濃度變化的影響,有利于分析測(cè)站大氣鹵代溫室氣體本底濃度變化及源匯機(jī)制。本文利用2009年上甸子本底站GC-ECD觀測(cè)系統(tǒng)在線連續(xù)觀測(cè)的大氣H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6數(shù)據(jù),選取2012年9月7—12日鹵代溫室氣體濃度短期波動(dòng)的典型個(gè)例,采用大氣擴(kuò)散模式、后向軌跡方法,分析不同來(lái)向的輸送對(duì)上甸子測(cè)站觀測(cè)濃度的影響,探尋引起測(cè)站污染物濃度變化的氣團(tuán)源地。

1 研究區(qū)域、數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

1.1 研究區(qū)域

圖1 上甸子大氣本底站及周邊主要城市Fig.1 Shangdianzi regional background monitoring station and major cities around it

上甸子區(qū)域大氣本底站是世界氣象組織/全球大氣觀測(cè)網(wǎng)的區(qū)域本底站之一(圖1),建立于1983年,測(cè)站(117°07’E,40°39’N)位于北京市東北方向,距離北京市區(qū)120 km,海拔高度為293.3 m(蒲維維等,2012)。該站地處暖溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū),夏季炎熱多雨,冬季寒冷干燥,春、秋季短暫,具有典型的華北區(qū)域氣候特征(孟昭陽(yáng)等,2007)。在一定程度上,上甸子本底監(jiān)測(cè)站的長(zhǎng)期觀測(cè)資料反映了京、津、唐乃至整個(gè)華北地區(qū)的大氣狀況。因此,對(duì)上甸子站鹵代溫室氣體短期波動(dòng)進(jìn)行個(gè)例分析具有重要意義。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所用的鹵代溫室氣體觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)自于上甸子測(cè)站的GC-ECD在線觀測(cè)系統(tǒng)(姚波等,2010a),該系統(tǒng)位于上甸子站實(shí)驗(yàn)室內(nèi),采樣塔(高度10 m)位于實(shí)驗(yàn)室正北約60 m處,采樣口位于采樣塔8 m高處。

1.3 研究方法

1.3.1 軌跡分析

大氣擴(kuò)散模式HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated) (http://www.arl.noaa.gov/ready/hysplit4.html)是由美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)以及澳大利亞氣象局(Bureau of Meteorology Australia,BOM)聯(lián)合研制的一種基于Eulerian-Lagrangian的混合計(jì)算模式,其平流和擴(kuò)散計(jì)算采用Lagrangian方法,濃度計(jì)算采用Eulerian方法(Draxler and Hess,1997)。本文利用HYSPLIT模式(Wang et al.,2009)計(jì)算了2009年9月7—12日到達(dá)上甸子測(cè)站的逐日8個(gè)時(shí)次(北京時(shí)00時(shí)、03時(shí)、06時(shí)、09時(shí)、12時(shí)、15時(shí)、18時(shí)、21時(shí),下同)120 h的后向氣流軌跡,起始高度選擇為距地500 m(劉娜等,2012)。模式所用氣象資料采用NCEP模式(National Centers for Environmental Prediction)輸出的經(jīng)全球資料同化系統(tǒng)GDAS(Global Data Assimilation System)處理的FNL全球分析資料(http://www.arl.noaa.gov/ss/transport/archives.html)(魏文華等,2012)。

1.3.2 印痕分析

采用FLEXPART模式模擬“印痕分布”,即“潛在源區(qū)”,表征格點(diǎn)區(qū)域?qū)y(cè)站觀測(cè)濃度的可能影響。FLEXPART模式是一個(gè)拉格朗日粒子擴(kuò)散模式(Stohl et al.,2005),主要研究大氣示蹤物的長(zhǎng)期中尺度輸送、擴(kuò)散、干濕沉降及其輻射衰減等過(guò)程,通過(guò)后向軌跡模擬確定源對(duì)特定接受點(diǎn)的可能貢獻(xiàn)。本文選取2009年9月7—12日的時(shí)間序列,利用FLEXPART模式模擬潛在源區(qū)的分布。

1.3.3 流場(chǎng)分析

排放到大氣中的污染物,由于垂直湍流的擴(kuò)散作用,在經(jīng)過(guò)數(shù)十千米的水平傳輸后,在邊界層內(nèi)基本混合均勻,此時(shí),邊界層頂?shù)牡剞D(zhuǎn)風(fēng)氣流方向大體代表了大氣污染物的傳輸方向,即邊界層頂?shù)牧鲌?chǎng)對(duì)污染物的輸送起主導(dǎo)作用(時(shí)進(jìn)剛等,2010)。

利用NCEP再分析資料(沈新勇等,2012)繪制9月7—12日各典型時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的850 hPa平均高度場(chǎng)并疊加風(fēng)場(chǎng),反映污染事件發(fā)生時(shí)所對(duì)應(yīng)的大氣環(huán)流形勢(shì)特征。

圖2 2009年9月7—12日上甸子測(cè)站大氣H-1301(a)、HCFC-22(b)、CFC-11(c)和SF6(d)的體積分?jǐn)?shù)變化Fig.2 Volume fraction changes of (a)H-1301,(b)HCFC-22,(c)CFC-11 and (d)SF6 at Shangdianzi regional background monitoring station during 7—12 September 2009

2 研究結(jié)果

2.1 軌跡分析

圖2描述的是2009年9月7—12日上甸子測(cè)站大氣H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6的體積分?jǐn)?shù)變化?？梢?jiàn),9月7—8日,上甸子大氣H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6的體積分?jǐn)?shù)較低,分別維持在(4～5)×10-12、(200～350)×10-12、(240～270)×10-12、(6～10)×10-12,9—10日急劇抬升,H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6的體積分?jǐn)?shù)峰值分別達(dá)到45×10-12、1 200×10-12、310×10-12、28×10-12,11日開(kāi)始下降,12日回落到4×10-12、355×10-12、265×10-12、8×10-12。7—12日是上甸子測(cè)站大氣H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6的體積分?jǐn)?shù)短期波動(dòng)的典型個(gè)例。

為了深入分析污染發(fā)生過(guò)程,選取7日12時(shí)(污染發(fā)生前)、9日12時(shí)(污染發(fā)生時(shí))、10日00時(shí)(污染高峰時(shí))、11日03時(shí)(污染減退時(shí))和12日00時(shí)(污染發(fā)生后)5個(gè)典型時(shí)刻,分析其后向氣流軌跡。圖3為上甸子測(cè)站2009年9月7—12日5個(gè)典型時(shí)刻的后向氣流軌跡?？梢钥闯?7日12時(shí),氣團(tuán)來(lái)自較遠(yuǎn)的偏西北地區(qū),軌跡較長(zhǎng),移動(dòng)速度較快;9月12日,氣團(tuán)軌跡變短,移動(dòng)速度減慢,大部分來(lái)自較近的西北方向,但在測(cè)站的西南方向出現(xiàn)了一個(gè)小回旋;10日00時(shí),氣團(tuán)軌跡較短,移動(dòng)較慢,測(cè)站西南方向的回旋達(dá)到最大;11日03時(shí),氣團(tuán)軌跡較短,在西南方向的回旋消失;12日00時(shí),氣團(tuán)完全來(lái)自較遠(yuǎn)的西北方向,且軌跡變長(zhǎng),移動(dòng)較快。

圖3 上甸子測(cè)站2009年9月7—12日5個(gè)典型時(shí)刻的后向軌跡(圖中數(shù)字7代表7日12時(shí)、數(shù)字9代表9日12時(shí)、數(shù)字10代表10日00時(shí)、數(shù)字11代表11日03時(shí)、數(shù)字12代表12日00時(shí))Fig.3 Backward trajectory of the five typical moments at Shangdianzi regional background monitoring station during 7—12 September 2009(figures 7,9,10,11 and 12 represent 1200 UTC 7,1200 UTC 9,0000 UTC 10,0300 UTC 11,and 0000 UTC 12,respectively)

圖4為5個(gè)典型時(shí)刻后向軌跡的垂直變化?？梢钥闯?5個(gè)時(shí)刻垂直高度在500～900 hPa之間;在到達(dá)測(cè)站的前24 h,以10日00時(shí)的高度較低,位于800～900 hPa,且軌跡較平穩(wěn),而其余時(shí)刻的高度則較高且軌跡波動(dòng)較大。

圖4 上甸子測(cè)站2009年9月7—12日5個(gè)典型時(shí)刻后向軌跡的垂直變化Fig.4 Vertical variations of back trajectory of the five typical moments at Shangdianzi regional background monitoring station during 7—12 September 2009

圖5 2009年9月7—12日5個(gè)典型時(shí)刻上甸子區(qū)域大氣本底站印痕分布(黑色圓點(diǎn)代表上甸子站) a.7日12時(shí);b.9日12時(shí);c.10日00時(shí);d.11日03時(shí);e.12日00時(shí)Fig.5 Footprint distribution of the five typical moments at Shangdianzi regional background monitoring station during 7—12 September 2009(the black dots denote Shangdianzi station) a.1200 UTC 7;b.1200 UTC 9;c.0000 UTC 10;d.0300 UTC 11;e.0000 UTC 12

2.2 印痕分析

圖5給出了利用FLEXPART模式模擬的5個(gè)典型時(shí)刻上甸子測(cè)站的印痕分布。可見(jiàn),7日12時(shí),敏感性較高的區(qū)域分布在以上甸子測(cè)站為中心的偏西北方向,覆蓋范圍較小;9日12時(shí),高值區(qū)域在西北方向擴(kuò)大,敏感性較高的區(qū)域在測(cè)站西南方開(kāi)始出現(xiàn);10月00時(shí),敏感性較高區(qū)域在測(cè)站西南方的覆蓋范圍達(dá)到峰值;11日03時(shí),敏感性較高區(qū)域在測(cè)站西南方的分布范圍開(kāi)始減小;12月00日,敏感性較高的區(qū)域在測(cè)站西南方向的覆蓋消失,只在測(cè)站北部分布。

2.3 流場(chǎng)分析

圖6 2009年9月7—12日5個(gè)典型時(shí)刻上甸子區(qū)域大氣本底站850 hPa風(fēng)場(chǎng)(箭矢;單位:m·s-1)和位勢(shì)高度場(chǎng)(陰影;單位gpm) a.7日12時(shí);b.9日12時(shí);c.10日00時(shí);d.11日03時(shí);e.12日00時(shí)Fig.6 850 hPa wind(arrows;units:m·s-1) and geopotential height(shadings;units:gpm) fields of the five typical moments at Shangdianzi regional background monitoring station during 7—12 September 2009 a.1200 UTC 7;b.1200 UTC 9;c.0000 UTC 10;d.0300 UTC 11;e.0000 UTC 12

圖6為上甸子大氣本底站2009年9月7—12日850 hPa風(fēng)場(chǎng)?？梢?jiàn),7日12時(shí),我國(guó)東北以東地區(qū)存在一低壓系統(tǒng),貝加爾湖以南地區(qū)為高壓脊控制,上甸子站處于低壓槽后和高壓脊前的偏北氣流中,風(fēng)速較大。9日12時(shí),貝加爾湖以南高壓向東南方向移動(dòng),污染發(fā)生時(shí)上甸子站位于南下高壓后部的偏南氣流中;同時(shí)貝加爾湖以西又有新的高壓東進(jìn),在我國(guó)內(nèi)蒙古中東部存在一個(gè)西南氣流和西北氣流的匯合區(qū)。10日00時(shí),西北氣流和西南氣流的匯合區(qū)移到北京地區(qū)上空,風(fēng)速較小,有利于污染物積累,上甸子測(cè)站污染物濃度達(dá)到峰值。11日03時(shí),貝加爾湖以西的高壓已經(jīng)推進(jìn)到貝加爾湖以南地區(qū),上甸子站上空為脊前的西北氣流控制,風(fēng)速較大,有利于污染物擴(kuò)散,污染開(kāi)始消退。12日00時(shí),貝加爾湖以南的高壓主體位于我國(guó)內(nèi)蒙古中西部以及山西和陜西等地,我國(guó)華北地區(qū)上空為脊前偏北氣流控制,污染過(guò)程結(jié)束。

2.4 三種方法的結(jié)果比較

應(yīng)該上述3種方法得到如下相同結(jié)論:上甸子測(cè)站7、8日氣團(tuán)的來(lái)向主要為偏西北方向,垂直高度較高,印痕結(jié)果表明敏感性系數(shù)較高區(qū)域分布以測(cè)站北向?yàn)橹?9、10日雖然也有來(lái)向西北向氣團(tuán),但在測(cè)站西南方向氣團(tuán)達(dá)到頂峰,且移動(dòng)速度慢,垂直高度相對(duì)低,基本在近地面緩慢移動(dòng),敏感性系數(shù)較高區(qū)域在測(cè)站偏南方向覆蓋面積最大;11、12日南向氣團(tuán)逐漸消失,氣團(tuán)完全來(lái)自于偏北向,移動(dòng)較快,垂直高度較高,敏感性系數(shù)較高區(qū)域在測(cè)站偏南部分布消失,全部分布在測(cè)站偏北向。從污染發(fā)生過(guò)程的5個(gè)典型時(shí)刻來(lái)看,7日12時(shí),污染發(fā)生前,上甸子站處于低壓槽后和高壓脊前的偏北氣流中,風(fēng)速較大,氣團(tuán)來(lái)自較遠(yuǎn)的偏西北地區(qū),移動(dòng)速度較快,敏感性較高的潛在源區(qū)以上甸子本底站為中心向偏西北方向分布,覆蓋范圍較小;9月12日,我國(guó)內(nèi)蒙古中東部存在一個(gè)西南氣流和西北氣流的匯合區(qū),上甸子站位于南下高壓后部的偏南氣流中,氣團(tuán)雖大部分來(lái)自于較近的西北方向,但在測(cè)站的西南方向開(kāi)始出現(xiàn)氣團(tuán),且移動(dòng)速度減慢,敏感性較高的區(qū)域在測(cè)站的西南方開(kāi)始出現(xiàn);10日00時(shí),西北氣流和西南氣流的匯合區(qū)移到北京地區(qū)上空,風(fēng)速較小,測(cè)站西南方向的氣團(tuán)達(dá)到最大,氣團(tuán)移動(dòng)較慢,敏感性較高的區(qū)域在測(cè)站西南方的覆蓋范圍達(dá)到峰值;11日03時(shí),上甸子站上空為脊前的西北氣流控制,風(fēng)速較大,來(lái)自測(cè)站西南方向氣團(tuán)開(kāi)始減少,敏感性較高的區(qū)域在測(cè)站西南方的分布范圍開(kāi)始減小;12日00時(shí),我國(guó)華北地區(qū)上空為脊前偏北氣流控制,氣團(tuán)完全來(lái)自較遠(yuǎn)的西北方向,移動(dòng)速度較快,敏感性較高區(qū)域在測(cè)站西南方向的覆蓋消失,只在測(cè)站北部分布。

圖7 2008年?yáng)|亞地區(qū)HCFC-22排放量分布(單位:10-12 g/(m2·s))(引自Stohl et al.(2010))Fig.7 The emission intensity of HCFC-22 over East Asia in 2008(units:10-12 g/(m2·s))(from Stohl et al.(2010))

此外,根據(jù)Stohl et al.(2010)對(duì)東亞2008年HCFC-22排放量的研究結(jié)果(圖7),再結(jié)合本文研究結(jié)論,可知上甸子測(cè)站北部地區(qū)的HCFC-22排放量很低,由于鹵代溫室氣體來(lái)自人為源排放,同源性好,HCFC-22的排放水平能大體能代表其他鹵代溫室氣體的排放水平,所以測(cè)站北部是人類活動(dòng)較少區(qū)域,來(lái)自偏北方向的氣團(tuán)對(duì)上甸子測(cè)站污染的貢獻(xiàn)較小。而上甸子測(cè)站的南部地區(qū)分布著北京、天津、石家莊、唐山等人口密集、工業(yè)化發(fā)達(dá)的大中城市,途經(jīng)該地區(qū)的偏南氣團(tuán)會(huì)攜帶高濃度污染物到上甸子站,造成測(cè)站污染物濃度升高。

3 結(jié)論與討論

2012年9月7—12日期間的典型污染個(gè)例分析表明:上甸子測(cè)站的西北區(qū)域?qū)儆谌丝谙鄬?duì)較少的非城市工業(yè)區(qū),鹵代物種的人為排放低,污染發(fā)生前,氣團(tuán)大部分來(lái)自測(cè)站偏北、偏西北方向,移動(dòng)快速,垂直混合及下沉運(yùn)動(dòng)對(duì)測(cè)站的采樣濃度影響較小,對(duì)應(yīng)的H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6濃度較低。9、10日出現(xiàn)了一定比例的偏南方向氣團(tuán),在測(cè)站的偏南區(qū)域近地面回旋打轉(zhuǎn),水平軌跡短,垂直高度低,水平移動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)小,在近低層緩慢移動(dòng),有利于污染物在邊界層內(nèi)累積;加上上甸子測(cè)站的偏東南區(qū)域是人口密集、高排放的城市工業(yè)區(qū),分布著一些排放合成鹵代物種的企業(yè)。因此,在此區(qū)域近地層回旋打轉(zhuǎn)的偏南氣團(tuán)將高排放的污染氣團(tuán)攜帶到上甸子測(cè)站,造成這類軌跡對(duì)應(yīng)的H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6的濃度一致增高,與偏北軌跡輸送相比,對(duì)上甸子本底站鹵代溫室氣體濃度水平短期抬升的貢獻(xiàn)較大。FLEXPART模式的印痕結(jié)果與軌跡分析結(jié)果一致:7、8日污染發(fā)生前,敏感性系數(shù)較高區(qū)域主要分布在測(cè)站以北,9、10日污染發(fā)生時(shí),敏感性系數(shù)較高區(qū)域分布在測(cè)站偏南位置,11、12日污染消散時(shí),測(cè)站偏南分布的敏感性系數(shù)較高區(qū)域消失。850 hPa流場(chǎng)的分析結(jié)果更深入揭示了造成這次污染個(gè)例的環(huán)流形勢(shì),9、10日測(cè)站區(qū)域的偏南氣流和輻合下沉氣流,有利于污染物的累積,造成上甸子測(cè)站濃度的短期抬升。

致謝:周凌晞研究員的溫室氣體團(tuán)隊(duì)在資料獲取、論文撰寫(xiě)過(guò)程中給予幫助,挪威大氣研究所Andre博士提供FLEXPART模式,上甸子測(cè)站工作人員采集、提供數(shù)據(jù),在此一并感謝!

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(責(zé)任編輯：倪東鴻)

Acasestudyofshort-termfluctuationinatmosphericconcentrationofhalogenatedgreenhousegasesatShangdianziregionalbackgroundmonitoringstation

MA Lin1,2,AN Xing-qin3,ZHU Bin2,ZHOU Ling-xi3,YAO Bo3,CHE Sheng-li1,LI Dong-yu1

(1.Liaoning Meteorological Equipment Support Center,Shenyang 110166,China;2.School of Atmospheric Physics,NUIST,Nanjing 210044,China;3.Chinese Academy of Meteorological Sciences,Beijing 100081,China)

Based on the online observed concentration of H-1301,HCFC-22,CFC-11 and SF6 at Shangdianzi background station during 7—12 September 2012,a typical case about short-term fluctuation of halogenated greenhouse gases is analyzed by means of trajectory,footprint and flow field analysis methods.The trajectory analysis results show that,before occurrence of pollution,air masses mainly come from the further north and northwest at 1200 UTC 7 September 2012,with a long horizontal transport distance,rapid moving speed and high vertical height.Meanwhile,the corresponding volume fractions of halogenated greenhouse gases are relatively low,which are 4×10-12,350×10-12,260×10-12and 10×10-12for H-1301,HCFC-22,CFC-11 and SF6,respectively.However,in 9—10 September 2012,a certain percentage of air masses convolute over the south of the station with a short horizontal transport distance and low vertical height,moving slowly in the boundary layer,which hinders the spread of pollutants in the boundary layer and results in the relatively high concentrations of halogenated greenhouse gases.Such situation contributes a lot to the short-term rapid growth of concentration levels.The peak volume fractions of H-1301,HCFC-22 and CFC-11 reach 45×10-12,1 200×10-12and 310×10-12at 1200 UTC 9 September,respectively,and that of SF6 does 28×10-12at 0300 UTC 10 September.On 11 September,the convoluting air mass in the southwest direction disappears.On 12 September,air masses all come from the far northwest and have rapid moving trajectories.The footprint analysis results are the same as the trajectory analysis results,which are that the regions with high sensitivity coefficient are mainly located in the north of the station in 7—8 September,and in the south of the station in 9—10 September.Then the regions with high sensitivity coefficients in the south of the station disappear in 11—12 September.In addition,the flow field analysis results show that the circulation pattern in 9—10 September is favorable for the accumulation of pollutants in the observed region,resulting in the short-term lift of pollutants’ concentrations.

halogenated greenhouse gases;Shangdianzi regional background monitoring station;case study

2012-03-12；改回日期2014-03-25

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41030107);國(guó)際科技合作計(jì)劃項(xiàng)目(1015);中國(guó)氣象科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(2010Y003)

安興琴，博士，研究員，研究方向?yàn)閰^(qū)域和城市大氣污染物分布和傳輸規(guī)律的數(shù)值模擬、污染控制和污染源評(píng)估，anxq@cams.cma.gov.cn.

10.13878/j.cnki.dqkxxb.20120312002.

1674-7097(2014)04-0493-09

P402

A

10.13878/j.cnki.dqkxxb.20120312002

馬林,安興琴,朱彬，等.2014.上甸子本底站鹵代溫室氣體大氣濃度短期波動(dòng)的個(gè)例分析[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào),37(4):493-501.

Ma Lin,An Xing-qin,Zhu Bin,et al.2014.A case study of short-term fluctuation in atmospheric concentration of halogenated greenhouse gases at Shangdianzi regional background monitoring station[J].Trans Atmos Sci,37(4):493-501.(in Chinese)