遼寧省兩次持續(xù)性大范圍重污染過(guò)程對(duì)比分析

摘 要：應(yīng)用遼寧省環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合韓國(guó)實(shí)況天氣形勢(shì)圖及遼寧省地面常規(guī)氣象觀測(cè)資料，對(duì)2016—2019年1月遼寧省發(fā)生的2次持續(xù)性大范圍重污染過(guò)程進(jìn)行分析。結(jié)果表明，2次過(guò)程均呈現(xiàn)西部城市先污染，隨后向遼寧省范圍擴(kuò)散，西部城市污染相對(duì)較重的特征;天氣系統(tǒng)配置為高層暖脊，地面低壓或均壓，靜穩(wěn)的環(huán)流背景是重污染天氣持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的重要原因，對(duì)重污染天氣發(fā)生和維持的預(yù)報(bào)有一定的指示意義;污染期間的相對(duì)濕度較大、風(fēng)速較小、溫度偏高;第2次污染過(guò)程的弱冷空氣擾動(dòng)對(duì)西部城市污染有一定的清除作用，但助推了東部城市污染，局地氣象要素的分析對(duì)不同城市重污染天氣發(fā)展的預(yù)報(bào)有很好指示性。

關(guān)鍵詞：重污染;PM2.5濃度;天氣形勢(shì)

中圖分類號(hào)：S16

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190630065

引言

城市環(huán)境空氣質(zhì)量與人們的生活息息相關(guān)，城市環(huán)境空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)也越來(lái)越受到社會(huì)的廣泛關(guān)注和政府部門的高度重視 [1-2]。目前重污染天氣預(yù)報(bào)是空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)的重點(diǎn)難點(diǎn)[3]。本文將2016—2019年1月遼寧省典型持續(xù)性大范圍重污染過(guò)程作為研究對(duì)象，分析其時(shí)空變化特征、研究天氣系統(tǒng)配置和氣象條件的演變，探討持續(xù)性大范圍重污染天氣發(fā)生發(fā)展的預(yù)報(bào)方法，提高對(duì)重污染天氣的預(yù)報(bào)能力，以期為重污染天氣的提前預(yù)警和防控提供科學(xué)依據(jù)[4]。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

研究使用的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)為遼寧省空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)監(jiān)測(cè)的PM2.5小時(shí)濃度，城市空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)按照《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ 633—2012）[5]執(zhí)行，得出城市小時(shí)及日AQI、首要污染物等相關(guān)數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于遼寧省氣象臺(tái)常規(guī)觀測(cè)氣象資料，并結(jié)合韓國(guó)實(shí)況天氣形勢(shì)圖，從空氣質(zhì)量、天氣背景和氣象要素等方面綜合對(duì)比分析。

1.2 重污染過(guò)程選取

本文所選取的重污染過(guò)程同時(shí)滿足以下2個(gè)條件：?jiǎn)稳誂QI >200的城市個(gè)數(shù)為7個(gè)或以上;持續(xù)時(shí)間為2d及以上。篩選后，2016—2019年1月共發(fā)生2次符合上述條件的重污染過(guò)程，分別為2016年12月17—21日及2019年1月11—14日。

2 結(jié)果與討論

2.1 污染特征

第1次重污染過(guò)程2016年12月17—21日持續(xù)5d，遼寧省13個(gè)城市達(dá)到重度及以上污染，累計(jì)32d，丹東未達(dá)到重度污染;第2次重污染過(guò)程2019年1月11—14日持續(xù)4d，遼寧省14個(gè)城市均達(dá)到重度及以上污染，累計(jì)27d。與過(guò)程1相比，過(guò)程2持續(xù)時(shí)間減少1d，重度及以上污染累計(jì)減少5d，但PM2.5峰值濃度相對(duì)較高（表1）。

從PM2.5日均濃度變化來(lái)看，2次過(guò)程前期呈現(xiàn)比較相似的擴(kuò)散特點(diǎn)，均為西部城市先污染，隨后向全省范圍擴(kuò)散;過(guò)程后期擴(kuò)散特點(diǎn)略有不同，過(guò)程1為向東南部大連逐步加重，而東部丹東受影響較小，過(guò)程2表現(xiàn)為向東部撫順、丹東等逐步加重。過(guò)程1各城市PM2.5日均濃度峰值在159～274μg/m3之間，葫蘆島最高，錦州其次。過(guò)程2各城市日均PM2.5濃度峰值在155～326μg/m3之間，錦州最高，葫蘆島其次。2次過(guò)程均為西部城市濃度較高。

從PM2.5小時(shí)濃度變化來(lái)看，過(guò)程1西部葫蘆島等城市PM2.5小時(shí)濃度上升迅速，中東部沈陽(yáng)、大連等PM2.5濃度緩慢上升。過(guò)程2以沈陽(yáng)、大連、本溪、葫蘆島為例（見(jiàn)圖1），在污染過(guò)程前期中西部的葫蘆島、沈陽(yáng)PM2.5濃度陡升，污染傳輸特征明顯，東部的本溪及大連為緩慢積累;13日沈陽(yáng)、葫蘆島等PM2.5濃度有所下降，而東部城市污染物濃度明顯升高，污染物帶自西向東推移的特點(diǎn)凸顯。

2.2 環(huán)流形勢(shì)分析

從2次污染過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)可以看出，500hPa主要受弱脊區(qū)控制，高空少云，無(wú)明顯降水，天氣持續(xù)靜穩(wěn)，過(guò)程2中期有短波槽波動(dòng); 850hPa處于暖脊，低層形成逆溫，不利于污染物的垂直擴(kuò)散;地面前期為低壓場(chǎng)，以西南風(fēng)為主，上游西南方向污染物向北輸送，隨后轉(zhuǎn)為均壓場(chǎng)，風(fēng)速微弱，水平擴(kuò)散條件不利，過(guò)程2中期有弱高壓影響遼寧西部，使污染帶向東推進(jìn)，東部城市污染物濃度升高。冷空氣活動(dòng)偏弱，大氣層結(jié)穩(wěn)定，地面風(fēng)速偏小，形成了2次污染過(guò)程污染濃度高、影響范圍大的態(tài)勢(shì)。

2.3 氣象要素分析

利用遼寧省氣象臺(tái)天氣實(shí)況監(jiān)測(cè)資料，分析2次污染過(guò)程的近地面相對(duì)濕度、溫度、風(fēng)場(chǎng)等氣象要素。從全省平均相對(duì)濕度來(lái)看，2次過(guò)程污染期的相對(duì)濕度較非污染期明顯偏高，過(guò)程1遼寧省平均相對(duì)濕度為83%，過(guò)程2為68%，略低于過(guò)程1。從遼寧省平均地面風(fēng)速來(lái)看，污染期間的風(fēng)速明顯偏小，均低于2m/s，平均風(fēng)速分別為1.4m/s、1.7m/s。隨后地面風(fēng)速分別迅速增長(zhǎng)為4.3m/s、5.5m/s，污染過(guò)程結(jié)束。從全省近地面平均溫度來(lái)看，污染期間的溫度明顯偏高，污染期間平均溫度分別為8.6℃、2.9℃，隨后受冷空氣影響，溫度均下降10℃左右，分別降至-1.3℃、-10.9℃。

第2次污染過(guò)程中期受小股弱冷空氣擾動(dòng)，中西部城市空氣質(zhì)量有小幅改善。對(duì)比城市間氣象要素的異同，分析局地氣象要素的不同對(duì)重污染天氣的發(fā)展和消散的影響。分別選取西部錦州及阜新、中部沈陽(yáng)、東部撫順及丹東，從地面風(fēng)速變化分析，受冷空氣影響，12日沈陽(yáng)、錦州等城市風(fēng)速增大，污染略有緩解，撫順、丹東基本未受影響，污染反而加重。從溫度變化上同樣可以看出，12日阜新溫度首先開始下降，13日其余城市有小幅降溫，但受冷空氣影響不明顯。至15日遼寧省受新一輪強(qiáng)冷空氣影響，溫度明顯降低，風(fēng)速增大，相對(duì)濕度減小，擴(kuò)散條件轉(zhuǎn)為有利，污染自西向東緩解。

3 結(jié)論

2次重污染過(guò)程時(shí)空變化規(guī)律較相似，均呈現(xiàn)西部城市先污染，污染區(qū)域隨后向遼寧省范圍擴(kuò)散的特征，西部城市污染程度相對(duì)較重。

污染過(guò)程的天氣系統(tǒng)配置為：高層為脊區(qū)控制，850hPa暖脊，垂直方向上形成逆溫;地面為低壓場(chǎng)或均壓場(chǎng)，整體為靜穩(wěn)狀態(tài)，不利于污染物擴(kuò)散。大尺度天氣系統(tǒng)的分析對(duì)區(qū)域重污染天氣發(fā)生和維持的預(yù)報(bào)有一定的指示意義。

從近地面相對(duì)濕度、風(fēng)速、溫度等氣象條件分析，兩次大范圍重污染出現(xiàn)前空氣都較為干燥，污染期間相對(duì)濕度明顯偏大，且風(fēng)速偏小、溫度偏高。

第2次污染過(guò)程中期的弱冷空氣擾動(dòng)對(duì)西部城市污染有一定緩解，但進(jìn)一步助推了東部城市的污染，局地氣象要素的分析對(duì)不同城市重污染天氣的發(fā)展和消散有很好的預(yù)報(bào)指示性。

參考文獻(xiàn)

[1] 李懷川.浙江省空氣重污染過(guò)程統(tǒng)計(jì)特征及浙南重污染預(yù)報(bào)方法的探討[D]. 蘭州： 蘭州大學(xué)， 2017.

[2] 周功鋌.浙南輸入型重污染過(guò)程的特征分析[J]. 浙江氣象， 2017， 38（2）： 23-30.

[3] 劉娜，胥珈珈.吉林省兩次重度污染天氣過(guò)程對(duì)比分析[J].氣象災(zāi)害防御， 2018， 25（1）： 10-14.

[4] 丁俊男，趙熠琳.中國(guó)中東部一次大范圍重污染過(guò)程特征分析[J]. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)， 2018， 34（3）： 1-7.

[5] 環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司.環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB3095—2012[S]. 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社， 2012.

作者簡(jiǎn)介：

白璐（1992-），女，助理工程師 ，研究方向：空氣質(zhì)量綜合分析及預(yù)報(bào)。