本溪地區(qū)一次霾天氣產(chǎn)生的氣象條件分析

吳荷++高艷波++崔耀鵬

摘要 利用歐洲中心數(shù)值產(chǎn)品中高空、地面等氣象要素資料、本溪市環(huán)境監(jiān)測站AQI指數(shù)、本溪市氣象觀測站的能見度資料，分析了此次霾天氣過程的氣象條件及污染物濃度變化與霾天氣可能存在的關(guān)系。結(jié)果表明，此次霾天氣過程期間，遼寧上空以平直緯向環(huán)流為主，沒有明顯的冷空氣南下影響本溪地區(qū)，對流層中低層盛行暖濕的西南氣流，地面為不利于污染物擴(kuò)散和稀釋的弱氣壓場，大氣層結(jié)穩(wěn)定、風(fēng)速小，地面上空出現(xiàn)逆溫層，邊界層內(nèi)污染物的水平和垂直擴(kuò)散能力差，污染物逐漸積累，造成此次霾天氣，污染物濃度變化與霾天氣過程存在密切關(guān)系。在霾發(fā)生前期AQI指數(shù)存在升高趨勢，在霾發(fā)生、消散過程中與能見度呈顯著相反變化特征。

關(guān)鍵詞 霾天氣；氣象條件；污染物濃度；遼寧本溪

中圖分類號 P467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）08-0207-02

Analysis on Meteorological Conditions of Haze Weather in Benxi Area

WU He GAO Yan-bo CUI Yao-peng YU Tian-chong QIN Yu JIANG Lin-shan

（Benxi Meteorological Bureau in Liaoning Province，Benxi Liaoning 117000）

Abstract Based on the high altitude and ground meteorological data of European Center numerical products，Benxi City Environmental Monitoring Station AQI index and Benxi Meteorological Station visibility data，the paper analyzed the meteorological conditions of haze weather process，as well as the relationship between the pollutant concentration change and haze.The results showed that during the haze weather process，the flat zonal circulation was mainly above Liaoning，there was no obvious cold air southward to affect Benxi area，the southwest air flowed in low troposphere was warm and wet，the ground for the weak pressure was not conducive to pollutant dispersion and dilution，the atmospheric stratification was stable，the wind speed was small，the inversion layer appeared on the ground，the horizontal and vertical diffusion capacity of pollutants in the boundary layer was poor，and the pollutants accumulated gradually，which resulted in the haze weather.There was a close relationship between the pollutant concentration and haze weather process. In the early stage of haze，there was an increasing trend of AQI index，which was significantly opposite with that of visibility during haze occurrence and dissipation.

Key words haze；meteorological condition；pollutant concentration；Benxi Liaoning

近年來，隨著本溪地區(qū)城市化、工業(yè)化進(jìn)程的加速發(fā)展，灰霾天氣頻繁發(fā)生?；姻蔡鞖馐侵复笥?0 km的空氣普遍渾濁現(xiàn)象[1]。嚴(yán)重的灰霾天氣不僅對人類身體健康造成嚴(yán)重的威脅，而且其引起的能見度下降也會對城市經(jīng)濟(jì)活動和市民的日常生活帶來不利影響[2-3]。因此，研究霾天氣產(chǎn)生的氣象條件將有利于治理霾污染。

關(guān)于中國霧霾天氣與氣象條件之間的聯(lián)系，前人的研究一方面集中在霧霾長期變化趨勢與氣象因子變化趨勢之間的關(guān)系，另一方面集中在局地氣象條件與霧霾天氣的聯(lián)系[4-5]。一些研究分析了霧霾天氣與大氣環(huán)流的聯(lián)系。在珠江三角洲地區(qū)，當(dāng)大氣對流層中層出現(xiàn)較強(qiáng)的緯向環(huán)流、對流層低層在弱高壓脊控制下并且出現(xiàn)較弱的表面風(fēng)時，有利于嚴(yán)重霾天氣的發(fā)生[6]?；姻蔡鞖獠粌H受氣象條件制約，與污染物組成及濃度變化密切相關(guān)[7-9]。魏 欣等[10]研究發(fā)現(xiàn)，天津地區(qū)灰霾天氣與非灰霾天氣細(xì)顆粒物濃度顯著不同。王 宏等[11]分析得出形成霾天氣的影響因素主要包括污染排放和氣象條件兩方面，大氣中污染物的增加，加上大氣層結(jié)穩(wěn)定等不利于污染擴(kuò)散的氣象條件，導(dǎo)致霾天氣的形成和持續(xù)。

因此，本文在研究此次霾天氣過程時主要分析了環(huán)流背景在霾天氣演變過程中的作用，同時也詳細(xì)分析了AQI的變化特征，得出了污染物因子濃度變化與霾天氣過程的關(guān)系。

1 資料來源

本文采用的高空、地面資料采用歐洲中心數(shù)值產(chǎn)品，AQI指數(shù)資料來自本溪市環(huán)保監(jiān)測站，能見度資料來自本溪氣象觀測站。

2 環(huán)流背景分析

2.1 500 hPa高空形勢場分析

分析500 hPa高度場和風(fēng)場資料可以看到，從2016年10月18日20：00開始，本溪地區(qū)上空受較為平直的西北偏西風(fēng)控制，無明顯的冷空氣南下影響本溪地區(qū)，10月19日白天本溪地區(qū)處于溫度脊控制，這種高空形勢場有利于污染物的積累。至19日20：00，環(huán)流形勢表現(xiàn)為北風(fēng)分量增大，本溪地區(qū)受西北偏北風(fēng)向控制，冷空氣南下影響本溪，利于污染物的擴(kuò)散。因此，19日白天出現(xiàn)霾天氣，19日夜間霾天氣趨于結(jié)束。

2.2 850 hPa高空形勢場分析

從850 hPa高空形勢場分析得出，18日20：00至19日8：00本溪地區(qū)低空形勢場逐漸為弱低壓控制，850 hPa高空盛行風(fēng)向為暖濕西南氣流，有利于霾天氣的出現(xiàn)，至19日20：00本溪地區(qū)才逐漸轉(zhuǎn)為弱高壓控制，風(fēng)向轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，利于污染物擴(kuò)散，此次霾天氣趨于結(jié)束。

2.3 地面形勢場分析和T-lnP圖分析

結(jié)合圖1、2分析，10月18日20：00本溪地區(qū)地面開始受低壓前部影響，10月19日14：00地面完全受低壓中心控制，氣壓梯度較弱，有利于輻射降溫形成逆溫層。從19日8：00沈陽地區(qū)溫度對數(shù)壓力圖可以看到，沈陽站已經(jīng)存在明顯的逆溫層，且空氣接近飽和，低層大氣受偏南風(fēng)控制，19日20：00全地區(qū)逐漸轉(zhuǎn)為高壓底部控制，比濕明顯減小，雖然仍有逆溫層存在，但低層風(fēng)向轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，受冷空氣影響，霾天氣趨于結(jié)束。

3 污染物濃度變化分析

AQI指數(shù)能客觀反映當(dāng)前污染物濃度的變化[12]。結(jié)合圖3從AQI指數(shù)變化可以看出，17—18日污染物逐漸積累，濃度逐漸升高，19日白天結(jié)合偏南的暖濕氣流以及靜穩(wěn)的天氣形勢場，AQI平均值達(dá)到最高，能見度則呈現(xiàn)由17—20日顯著下降后又升高的變化特征，在19日降到最低，日平均能見度僅有5.2 km，日最低能見度僅為2.5 km，本溪地區(qū)出現(xiàn)明顯的霾天氣，19日夜間隨著霾天氣的消散，20日的AQI指數(shù)顯著下降，能見度也隨之升高，空氣質(zhì)量顯著提高。

4 結(jié)論與討論

綜上所述，此次霾天氣過程主要受穩(wěn)定的環(huán)流背景影響，污染物濃度變化對霾的發(fā)生和消散也存在重要影響。

（1）本溪此次霾天氣過程，高空形勢以平直的西風(fēng)氣流為主，低空受弱的偏南暖濕氣流控制，同時地面處于弱氣壓場控制，而邊界層又存在明顯逆溫層結(jié)，這種靜穩(wěn)的形勢場有利于污染物濃度短時間增大，不利于污染物擴(kuò)散，產(chǎn)生霾天氣。

（2）霾天氣發(fā)生之前AQI指數(shù)存在逐漸升高的過程，前期污染物積累為此次霾天氣提供有利條件。在霾當(dāng)天AQI指數(shù)達(dá)到最高，能見度為最低，霾消散后，AQI指數(shù)顯著降低，能見度逐漸升高。

（3）當(dāng)形勢場轉(zhuǎn)為受偏北氣流控制，冷空氣南下影響本溪地區(qū)，靜穩(wěn)層結(jié)被破壞，地面轉(zhuǎn)為高壓控制，污染物擴(kuò)散條件轉(zhuǎn)好，AQI指數(shù)顯著降低，霾天氣逐漸消散，天氣逐漸轉(zhuǎn)為晴好。

在具體預(yù)報過程中，利用歐洲中心等數(shù)值產(chǎn)品能夠分析出天氣系統(tǒng)的演變過程，但由于霾天氣受多種因素相互作用產(chǎn)生，對于能否出現(xiàn)霾及其強(qiáng)度很難把握，本次過程仍不夠深入。

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