重慶市一次嚴(yán)重霧霾過(guò)程的階段性特征及成因

郭 潔，李牧原，周國(guó)兵，李國(guó)平

(1.高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610072;2.中國(guó)科學(xué)院東亞區(qū)域氣候-環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029;3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100029;4.重慶市氣象臺(tái)，重慶 401147;5.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610225)

1 引言

重慶主城區(qū)位于中國(guó)西南部，四川盆地東部，長(zhǎng)江和嘉陵江匯合處，三面環(huán)山，為典型的山區(qū)河谷地形[1]，因?yàn)樗闹苌綆X阻擋，地形閉塞，空氣濕潤(rùn)，平均風(fēng)速小，靜風(fēng)頻率高，是聞名的“霧都”[2]。近年來(lái)，隨著工業(yè)化和城市化的推進(jìn)，城市中工業(yè)煙塵、汽車尾氣增多，大氣污染物較難向外擴(kuò)散，空氣污染較嚴(yán)重，特別是濃霧天氣伴隨的城區(qū)空氣污染事件，給重慶的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活帶來(lái)嚴(yán)重影響[3-4]。已有研究表明，許多空氣污染事件往往呈現(xiàn)出一種持續(xù)性的污染特征[5]，其持續(xù)強(qiáng)度有時(shí)可長(zhǎng)達(dá)10 d以上。邊界層結(jié)構(gòu)與近地層污染物濃度以及霧霾的形成之間存在正反饋機(jī)制[6]，導(dǎo)致霧霾天氣的加劇和維持。例如2013年1月華北平原多次出現(xiàn)持續(xù)性霧霾和重污染過(guò)程，與不易于霧霾擴(kuò)散的地形條件和相對(duì)濕度高、風(fēng)速小的氣象條件及人類活動(dòng)的高污染排放量是有密切關(guān)系的[7]。王從梅等[8]指出此次過(guò)程中造成河北省中南部嚴(yán)重污染的氣象條件是地面風(fēng)力較小且風(fēng)向較多，強(qiáng)逆溫層、干暖蓋和邊界層的下沉運(yùn)動(dòng)，以及穩(wěn)定的大氣環(huán)流形勢(shì)，此外，河北省中南部特殊的地理?xiàng)l件有利于霧霾和污染的持續(xù)；孟曉燕等[9]研究表明1月份京津冀地區(qū)地面風(fēng)速小、相對(duì)濕度高、大氣層結(jié)穩(wěn)定等氣象特征有利于導(dǎo)致強(qiáng)霧霾事件多發(fā)；張人禾等[10]從大氣環(huán)流背景和霧霾天氣演變過(guò)程兩個(gè)方面分析了氣象條件在此次霧霾過(guò)程中的作用，2013年1月東亞冬季風(fēng)異常偏弱，對(duì)流層中低層的異常南風(fēng)有利于將水汽向中國(guó)東部地區(qū)輸送，500 hPa高壓異常能抑制對(duì)流發(fā)展；地面風(fēng)速減弱、對(duì)流層底層的逆溫層，水平風(fēng)垂直梯度的減小等為霧霾天氣的發(fā)生和維持提供了有利的氣象條件。

由于重慶市特殊地形和城市群的快速發(fā)展，在大范圍穩(wěn)定的天氣形勢(shì)下，污染物不利于擴(kuò)散，極易在人類活動(dòng)密集、排放量大的主城區(qū)形成污染聚集而導(dǎo)致持續(xù)的霧霾天氣。這引起了各級(jí)政府和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。重慶市政府部門加緊制定了重污染減排控制措施以及應(yīng)急預(yù)警和聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，在一定程度上減緩重污染事件的惡化，但是大范圍持續(xù)的污染和持續(xù)霧霾過(guò)程及氣象條件是非常重要的影響因素。因此，加強(qiáng)對(duì)持續(xù)霧霾過(guò)程的成因研究已成為迫切需要。本文選取2014年1月26日—2月3日重慶市主城區(qū)出現(xiàn)的一次嚴(yán)重霧霾過(guò)程進(jìn)行研究，從污染物濃度、高低空環(huán)流背景以及地面氣象條件等方面對(duì)持續(xù)霧霾形成、發(fā)展維持及消亡的過(guò)程進(jìn)行深入細(xì)致的分析，探討氣象條件是如何共同影響空氣質(zhì)量，從而造成持續(xù)污染過(guò)程的原因。

2 數(shù)據(jù)與方法

2010年國(guó)家氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《霾的觀測(cè)和預(yù)報(bào)等級(jí)》中將能見(jiàn)度小于10.0 km，排除降水、沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵、煙幕、吹雪、暴雪等天氣現(xiàn)象造成的視程障礙，相對(duì)濕度小于80%，判別為霾。針對(duì)本研究對(duì)象為嚴(yán)重持續(xù)霧霾過(guò)程，因此綜合參考相對(duì)濕度閾值、能見(jiàn)度閾值和國(guó)內(nèi)外定義方法[11-13]，本研究的霾日為日均能見(jiàn)度(Vis)≤5 km，日均相對(duì)濕度<90%，并排除降水、吹雪、雪暴、揚(yáng)沙、沙塵暴、浮塵、煙幕等天氣現(xiàn)象的事件；并且，當(dāng)日均相對(duì)濕度<90%，3 km

污染物濃度資料來(lái)源于重慶市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心發(fā)布的PM10、PM2.5、SO2和NO2小時(shí)濃度資料及日平均空氣污染指數(shù)(Air Quality Index，AQI)，空氣污染指數(shù)的取值范圍定為0～500，指數(shù)越大、級(jí)別越高說(shuō)明污染的情況越嚴(yán)重，對(duì)人體的健康危害也就越大，從一級(jí)優(yōu)(0～50)，二級(jí)良(51～100)，三級(jí)輕度污染(101～150)，四級(jí)中度污染(151～200)，直至五級(jí)重度污染(201～300)，六級(jí)嚴(yán)重污染(大于300)。重慶市17個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站中，除了縉云山站外，全部位于重慶主城區(qū)，數(shù)據(jù)來(lái)源為重慶主城區(qū)16個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站逐時(shí)污染物監(jiān)測(cè)資料，重慶市沙坪壩站逐時(shí)氣象觀測(cè)資料包括溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速和水平能見(jiàn)度等，地面天氣形勢(shì)和高空環(huán)流形勢(shì)利用NCEP/NCAR2.5°×2.5°再分析資料，時(shí)間分辨率為6 h。

3 霧霾過(guò)程階段性特點(diǎn)

2014年1月26日—2月3日重慶市主城區(qū)出現(xiàn)了一次持續(xù)9 d的嚴(yán)重霧霾過(guò)程。根據(jù)霧霾天氣發(fā)展的特點(diǎn)和污染物濃度的變化特征，將此次過(guò)程分為3個(gè)階段來(lái)研究分析，其中1月23—27日為霧霾過(guò)程醞釀期，1月28日—2月1日為霧霾過(guò)程爆發(fā)期，2月3—6日為霧霾過(guò)程消散期。1月23日開(kāi)始AQI持續(xù)上升，到27日略有下降，平均為195，能見(jiàn)度下降，開(kāi)始出現(xiàn)輕霧和輕度霾；1月28日—2月1日持續(xù)5 d為重度污染，AQI平均達(dá)到231，平均能見(jiàn)度僅為1.0 km，其中有4 d出現(xiàn)了重度霾。2月2日開(kāi)始轉(zhuǎn)為中度污染，AQI緩慢下降，能見(jiàn)度逐漸好轉(zhuǎn)，5日開(kāi)始空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)為良，天氣現(xiàn)象由輕度霾轉(zhuǎn)晴。

表1 2014年1月23日—2月6日的大氣質(zhì)量狀況和能見(jiàn)度Tab.1 The AQI and visibility from 23 Jan to 6 Feb, 2014

本次過(guò)程AQI從1月23日—2月3日，一直維持在150以上并呈波動(dòng)狀變化，在27日和29日的清晨出現(xiàn)了較大幅度的下降，降幅超過(guò)50。在霧霾爆發(fā)階段，AQI指數(shù)從30日08時(shí)的155開(kāi)始急速上升，到31日02時(shí)達(dá)到最大值300，僅用了18 h就翻倍，而后開(kāi)始緩慢下降，2月5日08時(shí)下降到100以下。此外，將霧霾期間AQI在一天中的變化進(jìn)行合成分析(圖略)，可以發(fā)現(xiàn)AQI具有明顯的日變化特征，在白天14時(shí)至夜間02時(shí)均維持較高值，05—11時(shí)為低值時(shí)段，08時(shí)AQI最小。

圖1 2014年1月23日—2月6日AQI指數(shù)逐小時(shí)變化Fig.1 The hourly changes of AQI from 23 Jan to 6 Feb, 2014

PM10和PM2.5濃度的變化趨勢(shì)與AQI指數(shù)變化趨勢(shì)有非常好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，SO2與NO2的變化趨勢(shì)相似，但是與AQI指數(shù)以及PM10和PM2.5濃度的變化趨勢(shì)差別較大(圖2)。有研究表明，在2002年前后PM10替代SO2成為重慶主城區(qū)空氣環(huán)境中的首要污染物[14-15]，而NO2對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)比SO2更小。對(duì)4種污染物在霧霾期間的日變化做合成分析(圖略)，發(fā)現(xiàn)PM2.5的日變化與AQI一致，08時(shí)最小，20時(shí)最大，從14時(shí)—夜間02時(shí)均維持較高濃度；PM10的日變化略有差別，最小值出現(xiàn)在08時(shí)，最大值出現(xiàn)在02時(shí)。SO2和NO2有明顯的日變化，呈單峰型，SO2峰值在20時(shí)，NO2峰值在17時(shí)，谷值均出現(xiàn)在08時(shí)。

圖2 2014年1月23日—2月6日PM10、PM2.5、SO2和NO2濃度逐小時(shí)變化Fig.2 Concentrations of PM10, PM2.5, SO2 and NO2 vary by hour from 23 Jan to 6 Feb, 2014

AQI與能見(jiàn)度的關(guān)系如圖3，當(dāng)AQI的值在150以上時(shí)，能見(jiàn)度普遍低于4 km，并且AQI的值越高，能見(jiàn)度越低，隨著AQI值低于100以后，能見(jiàn)度越來(lái)越高，兩者呈二項(xiàng)指數(shù)函數(shù)關(guān)系，污染形成的高濃度顆粒物的散射消光作用在能見(jiàn)度下降中占有主要地位[16]。由此可見(jiàn)，此次嚴(yán)重霧霾天氣過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)9 d，AQI指數(shù)平均達(dá)220，PM10和PM2.5是首要污染物， PM10和PM2.5的峰值濃度分別達(dá)到314.2 ug/m3、237.3 ug/m3，導(dǎo)致持續(xù)低能見(jiàn)度天氣，這樣持續(xù)高污染，低能見(jiàn)度的霧霾天氣對(duì)人們的健康、生活和交通出行帶來(lái)了嚴(yán)重的不利影響。

圖3 能見(jiàn)度和AQI的關(guān)系Fig.3 The relationship between visibility and AQI

4 高空氣象條件分析

4.1 環(huán)流形勢(shì)分析

對(duì)此次嚴(yán)重霧霾過(guò)程中的大尺度環(huán)流背景進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn)，500 hPa低渦的變化特征十分顯著。醞釀期(1月23—27日)，500 hPa高緯地區(qū)是一個(gè)極渦，極渦南緣在50°N以北，溫度槽落后于高度槽，使低渦東移發(fā)展，如圖4a；中緯度受低渦移動(dòng)的影響，不斷有槽脊東移，槽脊強(qiáng)度較弱；低緯地區(qū)在23—24日有南支槽活動(dòng)，溫度槽超前于高度槽，25—26日南支槽強(qiáng)度不斷減弱。重慶主城區(qū)上空受較平直的西風(fēng)氣流影響，西風(fēng)氣流上多短波槽東移。700 hPa天氣圖上重慶主城區(qū)受暖脊控制。地面圖上，中高緯度地區(qū)有地面冷高壓以偏西路徑移過(guò)，對(duì)重慶主城區(qū)并沒(méi)有產(chǎn)生太大影響。因此，在醞釀階段，重慶地區(qū)的環(huán)流形勢(shì)有利于形成穩(wěn)定的大氣層結(jié)，使污染物在底層積累，為霧霾過(guò)程的爆發(fā)創(chuàng)造條件。

1月28日—2月1日為霧霾過(guò)程爆發(fā)期，如圖4b，500 hPa高空的低渦做緯向型運(yùn)動(dòng)并緩慢南壓，2月1日，低渦南壓至40°N以北；中緯度受低渦移動(dòng)的影響，仍有槽脊不斷東移，槽脊強(qiáng)度較弱；低緯度地區(qū)重慶主城區(qū)位于南支槽前，槽前西南氣流有利于孟加拉灣的暖濕空氣輸送到四川盆地。700 hPa上，重慶主城區(qū)多位于槽前，且以暖平流為主，這種環(huán)流形勢(shì)下也有利于暖濕空氣輸送到重慶主城區(qū)，形成穩(wěn)定的大氣層結(jié)。地面為弱氣壓場(chǎng)或倒槽控制，有利于形成靜穩(wěn)天氣，使污染物的近地層聚集，造成重度霧霾天氣。

2月2—6日霧霾過(guò)程進(jìn)入消散階段，500 hPa高空低渦西部60°E附近分出一個(gè)小的極渦南下，東部低渦主體繼續(xù)東移南壓，2月4日低渦南緣到達(dá)30°N以南，中緯度形成兩槽一脊的環(huán)流形勢(shì)，兩槽分別位于里海和鄂霍次克海附近，中部脊位于巴湖以東。低緯度環(huán)流形勢(shì)逐漸由南支槽前型轉(zhuǎn)變?yōu)槲黠L(fēng)氣流型。700 hPa層上暖脊變?nèi)?，地面圖上，四川盆地位于蒙古高壓底部，等壓線密集，冷空氣開(kāi)始侵入重慶主城區(qū)。2月5日重慶主城區(qū)上空為平直的西風(fēng)氣流，多短波槽移動(dòng)。700 hPa上重慶主城區(qū)西北方等溫線密集，地面重慶主城區(qū)位于冷高壓底部，等壓線密集，5日17時(shí)，地面冷高壓的強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到1050 hPa，一直到6日17時(shí)，地面冷高壓強(qiáng)度一直大于1050 hPa。這次霧霾過(guò)程的結(jié)束伴隨一次強(qiáng)寒潮的入侵，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，冷空氣持續(xù)灌入四川盆地，使重慶主城區(qū)由持續(xù)的污染大氣狀況轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝赓|(zhì)量狀況良的好天氣。

圖4 2014年1月27日(a)和2月1日(b)500 hPa平均高度場(chǎng)(實(shí)線，gpm)和850 hPa平均溫度場(chǎng)(虛線， ℃)Fig.4 Average height on 500 hPa (solid line, gpm) and average temperature on 850 hPa(dotted line,℃) in 27 Jan, 2014 (a) and 1 Feb, 2014(b)

4.2 垂直運(yùn)動(dòng)

混合層的風(fēng)與污染物的擴(kuò)散有重要關(guān)系，風(fēng)速較小時(shí)，有利于污染物的聚集，使污染物濃度保持在較高的水平；風(fēng)速較大時(shí)，有利于污染物的稀釋擴(kuò)散。圖5為霧霾爆發(fā)期重慶地區(qū)上空風(fēng)隨高度變化情況，925 hPa以下風(fēng)場(chǎng)以偏南風(fēng)和偏東風(fēng)為主，大部分風(fēng)速在6 m/s以下；850 hPa上以偏南風(fēng)為主，僅在27日20時(shí)—29日08時(shí)有偏北風(fēng)出現(xiàn)，28和29日為重度霾日，高空850 hPa雖為偏北風(fēng)，但風(fēng)速較其他日小，08時(shí)風(fēng)速在2 m/s，不利于污染物的擴(kuò)散。霧霾過(guò)程發(fā)生前及過(guò)程中高空風(fēng)垂直分布不利于污染物在垂直和水平方向的擴(kuò)散和輸送，容易在近地層堆積，有利于形成污染物濃度高的霧霾天氣。霧霾過(guò)程消散期，受冷空氣入侵的影響，850 hPa以下基本為偏東風(fēng)和偏北風(fēng)控制，風(fēng)速較霧霾過(guò)程前及過(guò)程中明顯增加，大風(fēng)速出現(xiàn)的次數(shù)也有所增加。此次冷空氣入侵為東北路徑的回流冷空氣，侵入四川盆地也需要較長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)延長(zhǎng)了霧霾過(guò)程的衰減。

圖5 2014年1月26日—2月1日風(fēng)隨高度變化圖Fig.5 Variation of wind direction and wind speed with height from 26 Jan to 1 Feb, 2014

4.3 逆溫狀況

污染物排入大氣后，在湍流作用下稀釋擴(kuò)散，如果近地面層有逆溫出現(xiàn)時(shí)，逆溫層就會(huì)像一個(gè)蓋子一樣抑制污染物的擴(kuò)散。研究溫度隨高度的變化情況的關(guān)鍵在于研究逆溫層的厚度和持續(xù)時(shí)間。1月23日08時(shí)—1月27日08時(shí)，850 hPa以下一直有逆溫存在，逆溫的持續(xù)存在有利于污染物在低空積累，濃度升高，25日20時(shí)—26日08時(shí)逆溫較厚，這個(gè)時(shí)段對(duì)應(yīng)的AQI指數(shù)、PM10和PM2.5的濃度都比較高，較厚的逆溫層造成大氣擴(kuò)散能力顯著下降，污染加重。霧霾過(guò)程醞釀期持續(xù)存在的逆溫層為霧霾過(guò)程的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。霧霾過(guò)程爆發(fā)期夜間逆溫厚度較大，甚至出現(xiàn)兩層逆溫，第一層位于850 hPa和700 hPa之間，第二層位于850 hPa以下，到白天逆溫基本消失。29日08時(shí)—31日08時(shí)，逆溫層一直存在，厚度較厚，使得31日凌晨AQI指數(shù)突然增大；2月1日和2月2日夜間均存在雙層逆溫，AQI指數(shù)較大；2月3日之后，逆溫層又恢復(fù)到厚度薄、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的狀態(tài)，AQI指數(shù)、PM10和PM2.5濃度也出現(xiàn)了較快的下降速度。通過(guò)以上分析可以看出，逆溫的演變與AQI指數(shù)、PM10和PM2.5濃度的變化基本對(duì)應(yīng)，當(dāng)逆溫連續(xù)出現(xiàn)、厚度較厚或兩層逆溫同時(shí)出現(xiàn)時(shí), 大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)，邊界層內(nèi)湍流活動(dòng)不明顯，擴(kuò)散能力顯著下降, 大氣污染物難以擴(kuò)散，伴隨能見(jiàn)度下降，霧霾持續(xù)，空氣污染明顯加重。6日08時(shí)，0 ℃等溫線高度顯著下降，冷空氣入侵使近地面層空氣溫度降低，AQI指數(shù)和各污染物濃度隨之降低。

4.4 濕度層結(jié)

霧霾過(guò)程醞釀階段， 925 hPa以下濕度逐漸增大，1月26日起，925～850 hPa之間濕度變大，且濕層增厚；進(jìn)入爆發(fā)階段1月28日，地面至600 hPa相對(duì)濕度在80%以上，到1日時(shí)，濕層不斷下壓，近地層的平均相對(duì)濕度均在90%～95%之間，接近飽和，大氣污染物顆粒吸附水汽，在消光作用下，使能見(jiàn)度降低并一直維持在2 km以下，最小能見(jiàn)度不足100 m，形成持續(xù)霧霾天氣，從而使空氣污染持續(xù)加重。在AQI激增的30—31日，925～850 hPa之間出現(xiàn)了逆濕層，特別是30日20時(shí)—31日08時(shí)，逆濕層和逆溫層同時(shí)出現(xiàn)，更不利于污染物的稀釋擴(kuò)散，使大氣污染迅速增高。

5 地面氣象條件分析

5.1 溫壓濕和能見(jiàn)度

此次連續(xù)霧霾天氣過(guò)程的地面氣象要素時(shí)間變化曲線可知(圖6)，此次過(guò)程平均氣溫為10.8 ℃，日溫差最大出現(xiàn)在過(guò)程醞釀階段(23日)為11.3 ℃，最小值出現(xiàn)在30日，僅為1.5 ℃，小的日溫差使得近地面湍流活動(dòng)非常弱，在30—31日非常不利于大氣污染的擴(kuò)散。霧霾過(guò)程醞釀階段氣壓升高，到爆發(fā)期中段開(kāi)始逐漸降低，到2月4日降到最低值為971.3 hPa，而后受冷空氣影響，地面氣壓再次回升。霧霾過(guò)程平均相對(duì)濕度為81.2%，平均能見(jiàn)度為2.7 km，爆發(fā)階段平均為87.6%，平均能見(jiàn)度僅為1.0 km，相對(duì)濕度越高，則能見(jiàn)度越低。

圖6 氣壓與氣溫(a)、相對(duì)濕度與能見(jiàn)度(b)逐小時(shí)時(shí)間變化Fig.6 Hourly variation of air pressure and temperature (a) and humidity and visibility (b)

5.2 降水

降水可以將大氣中漂浮的污染物清除，使污染物濃度下降。在霧霾醞釀階段的1月26日、27日，有1.3 mm和0.2 mm的降雨產(chǎn)生，使AQI指數(shù)和各污染物濃度均有所下降，濃度下降最明顯的是SO2，濃度下降了63.8%，其次是NO2，降了為57.3%，PM10和PM2.5的濃度下降一致，均為43.6%；污染物濃度下降主要發(fā)生在26日夜間至27日清晨，27日白天污染物濃度開(kāi)始回升。由此可見(jiàn)，當(dāng)降雨強(qiáng)度較小時(shí)(<1 mm)，降雨對(duì)大氣污染物清除能力較差[17]。從1月28日—2月6日，持續(xù)10 d沒(méi)有降雨，在PM10和PM2.5的濃度回升的基礎(chǔ)上，AQI指數(shù)迅速在28日超過(guò)250。

5.3 風(fēng)速

2014年1月23日—2月9日的地面風(fēng)速平均值為1.2 m/s，表2為整個(gè)研究時(shí)段中地面風(fēng)速平均值、最值和不同風(fēng)速出現(xiàn)頻率的統(tǒng)計(jì)表，霧霾過(guò)程醞釀期平均地面風(fēng)速為1.1 m/s，小于整個(gè)研究時(shí)段的風(fēng)速平均值，最大風(fēng)速出現(xiàn)在1月24日05時(shí)，為2.0 m/s；霧霾過(guò)程爆發(fā)階段平均地面風(fēng)速為1.1 m/s，最大風(fēng)速出現(xiàn)在1月29日17時(shí)，為2.3 m/s；霧霾消散過(guò)程中平均地面風(fēng)速為1.3 m/s，最大風(fēng)速出現(xiàn)在2月5日02時(shí)，為3.2 m/s。霧霾過(guò)程中，兩次最小風(fēng)速都出現(xiàn)在重霾天氣發(fā)生時(shí)，說(shuō)明地面風(fēng)速較小有利于污染物積累；隨著霧霾過(guò)程減弱，大風(fēng)速出現(xiàn)頻率增加，2月5日出現(xiàn)了最大3.2 m/s的風(fēng)速，這表明地面風(fēng)速值的增大有利于污染物的擴(kuò)散，是霧霾過(guò)程結(jié)束的征兆。

表2 地面風(fēng)速和不同風(fēng)速出現(xiàn)頻率統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Statistics of surface wind speed and frequency of different wind speeds

6 結(jié)論與討論

2014年1月26日—2月3日重慶市主城區(qū)出現(xiàn)了一次持續(xù)9 d的嚴(yán)重霧霾過(guò)程，通過(guò)綜合分析污染物濃度變化和高地空與地面氣象環(huán)境條件，得出以下主要結(jié)論。

①長(zhǎng)時(shí)間的重度霧霾天氣為嚴(yán)重的大氣污染提供了有利的天氣背景條件，PM10和PM2.5是此次過(guò)程的首要污染物，與AQI的變化一致，SO2和NO2有明顯的單峰型日變化，但對(duì)AQI指數(shù)的影響較小。

②此次連續(xù)嚴(yán)重霧霾過(guò)程高空為西北氣流，中低層為西南風(fēng)，地面為均壓場(chǎng)，在過(guò)程的爆發(fā)階段天氣系統(tǒng)穩(wěn)定維持，無(wú)降雨發(fā)生，大氣層結(jié)穩(wěn)定，850 hPa以下維持6 m/s以下的偏南風(fēng)或偏東風(fēng)，有多層逆溫出現(xiàn)，在30—31日逆溫和逆濕同時(shí)出現(xiàn)，有利于污染物的累積，使空氣污染持續(xù)加重。

③在霧霾爆發(fā)階段，地面氣象要素的日變化均變小，近地層維持高濕、靜穩(wěn)的狀態(tài)，氣溫日較差最小僅1.5 ℃，平均相對(duì)濕度達(dá)到87%，平均能見(jiàn)度僅為1 km，有持續(xù)重度霾出現(xiàn)。弱的降水可以使空氣質(zhì)量暫時(shí)好轉(zhuǎn)，隨著地面風(fēng)速增大，能見(jiàn)度好轉(zhuǎn)，有利于污染物的稀釋和清除。