新都區(qū)冬季空氣污染擴(kuò)散與氣象要素相關(guān)性研究

葉如輝 , 肖天貴 , 謝志軒 , 楊明鑫 , 王映思

（1.四川省成都市新都區(qū)氣象局，新都 610599；2.成都信息工程大學(xué)，成都 610225；3.四川省成都市金堂區(qū)氣象局，金堂 610499）

引言

在生態(tài)文明建設(shè)的大環(huán)境中，成都是全國空氣污染治理最為嚴(yán)峻的區(qū)域之一。2013年，國務(wù)院頒布《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（常稱《大氣十條》）后，國家強(qiáng)力推進(jìn)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，強(qiáng)控污染源頭[1]。已有研究[2-3]表明，2013～2020 年全國空氣質(zhì)量得到了有效的改善，PM2.5年均濃度平均下降了42.1%，京津冀、長三角、珠三角、成都平原地區(qū)PM2.5濃度分別下降了 47.2%、47.8%、53.2%、54.8%，下降趨勢明顯；2020年北京地區(qū) PM2.5年均濃度為 51 μg/m3，成都地區(qū)為 41 μg/m3，長三角和珠三角地區(qū)分別為35 μg/m3和22 μg/m3。可見，雖然不同區(qū)域空氣質(zhì)量大幅提升，但區(qū)域之間空氣質(zhì)量的差異仍然顯著，尤其北京地區(qū)和成都地區(qū)，距離國家空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)要求（PM2.5＜35 μg/m3）仍有較大差距[4]。

近年來，關(guān)于成都平原空氣污染狀況已有較多研究。孫冉等[5]對2014年成都市PM2.5污染特征分析得出，該年成都有大半以上天數(shù)空氣質(zhì)量等級為良；1～12月PM2.5質(zhì)量濃度呈“U”形分布，污染程度最大在1月，最小在8月；PM2.5質(zhì)量濃度與月降雨量、月平均氣溫為較高的負(fù)相關(guān)性，與風(fēng)向、平均相對濕度為弱的負(fù)相關(guān)，與平均氣壓為正相關(guān)。張瀟文等[6]對2014～2016年成都地區(qū)空氣質(zhì)量特征進(jìn)行分析，得出成都市總體空氣質(zhì)量在夏秋季最佳，春季次之，冬季最差。魏海川等[7]通過分析2017年成都平原空氣質(zhì)量與空氣污染物變化特征，指出2017年成都平原首要污染物為PM2.5，空氣質(zhì)量優(yōu)良率為75.5%，1月空氣質(zhì)量最差，10月最好，整體呈“W”型污染趨勢。陳雨婷等[8]對成都空氣污染等級進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出2014～2018年成都空氣污染等級為優(yōu)良的天數(shù)占63.33%，輕度污染占24.92%，重度污染占4.67%，嚴(yán)重污染占0.49%；月均PM2.5濃度變化形態(tài)與孫冉等[5]的研究結(jié)果相似，近似拋物線型，1月和12月濃度最高，7月最低。

成都位于四川盆地內(nèi)部，有利于污染物的積累，污染相對嚴(yán)重，空氣質(zhì)量較差，尤其是冬季降水條件較差，相對濕度基本高于70%，風(fēng)速基本穩(wěn)定在1～2級，風(fēng)向多為東北風(fēng)，更容易造成嚴(yán)重空氣污染，需要重點(diǎn)關(guān)注。由于成都地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程與工業(yè)布局不同，各區(qū)域空氣污染特征存在差異，特別是有眾多工業(yè)發(fā)展的新都區(qū)[9]，空氣污染狀況尤為嚴(yán)峻。2019年、2020年公布的成都地區(qū)22個(gè)縣區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)表明，新都區(qū)綜合污染程度較重，空氣質(zhì)量排位較低，分別為第18和第17位[10]，在成都第二經(jīng)濟(jì)圈層[9,11]中污染嚴(yán)重程度排第1位。但目前對于新都區(qū)大氣污染問題及其擴(kuò)散條件的研究還不夠深入系統(tǒng)。因此，本文利用2014～2018年冬季空氣質(zhì)量和污染物濃度數(shù)據(jù)，結(jié)合多種氣象觀測資料，分析成都市新都區(qū)大氣污染特征及其擴(kuò)散條件，以期為當(dāng)?shù)卮髿馕廴痉乐魏铜h(huán)境質(zhì)量改善提供科技支撐。

1 資料與方法

如圖1所示，新都區(qū)位于四川盆地西部，成都市東北部，屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨熱同期，四季分明。全區(qū)地貌以平壩為主體，部分為臺地。區(qū)境狹長，地勢西北高、東南低，整體地形起伏較小，有利于溫度均勻分布，但空氣的小尺度垂直擾動(dòng)較少，不利于污染物的擴(kuò)散。新都區(qū)是夾在龍門山和龍泉山兩個(gè)東北-西南向山脈中的一個(gè)局部小區(qū)域，最近的是東邊的龍泉山脈，最高海拔1051 m；西邊為邛崍山與岷山，最高處海拔＞4000 m（圖2）。受地形山地環(huán)境影響，新都區(qū)冬季主要盛行東北風(fēng)[12-15]。

圖1 成都市行政區(qū)劃與地形分布

圖2 新都區(qū)行政區(qū)劃與地形分布

本文所用資料包括：2014～2018年冬季空氣質(zhì)量、污染物濃度數(shù)據(jù)（來源于https://quotsoft.net/air/）、數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）數(shù)據(jù)、新都區(qū)國家氣象站觀測資料、成都市風(fēng)廓線雷達(dá)與探空資料。運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對新都區(qū)2014～2018年冬季的氣象要素及其污染擴(kuò)散條件進(jìn)行分析，并討論了2018年1月13～16日新都區(qū)一次重污染天氣過程。

2 新都區(qū)冬季污染與氣象要素特征

2.1 冬季污染物變化特征

選取2014～2018年新都區(qū)冬季空氣質(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，AQI）實(shí)時(shí)值、PM2.5、PM10、SO2、NO2及CO的24 h滑動(dòng)均值，再對其求年平均，得到年平均變化趨勢（圖3）。如圖所示，2014～2018年新都區(qū)冬季AOI主要呈下降趨勢，2018年冬季AQI平均值＜100，其余年份均在100以上，2016年平均AQI值為156，達(dá)到了中度污染標(biāo)準(zhǔn)；CO濃度2014～2016年冬季呈上升趨勢，2016～2018年冬季為下降趨勢，2016年冬季是5年中最高的，達(dá)到1.55 μg/m3，2018年冬季平均濃度最低；PM2.5與PM10濃度的冬季年際變化與AQI值趨勢一致，2016 年最高；NO2濃度 2014～2017年冬季年際變化不大；SO2濃度在五年中逐年下降。PM2.5、PM10在2016年均為最大，使得AQI指數(shù)明顯偏高。

圖3 2014～2018年新都區(qū)冬季AQI指數(shù)與污染物濃度年際變化

圖4 給出了 2014～2018 年新都區(qū)冬季 AQI、PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO 濃度逐時(shí)變化。如圖所示，2014～2018年冬季AQI逐時(shí)變化趨勢較一致，10～13時(shí)AQI值較大，17～18 時(shí) AQI值最低，11～18時(shí) AQI值呈減小的趨勢，18時(shí)～次日00時(shí)AQI值呈上升趨勢；除2015年以外，00～07時(shí)AQI值變化不大。PM2.5和PM10濃度的日變化特征與AQI值十分相似，最大值均出現(xiàn)在10～13時(shí)，下午均為下降趨勢，傍晚到午夜?jié)舛扔稚?，凌晨時(shí)段濃度值變化不大或略有下降。CO濃度的日變化規(guī)律十分顯著，2014～2018年均在凌晨濃度減小，07時(shí)左右濃度上升，10時(shí)左右達(dá)到日最大值，10～17時(shí)逐漸下降，17時(shí)～次日00時(shí)繼續(xù)上升。SO2濃度變化在00～12時(shí)呈略微上升趨勢，12～18時(shí)呈弱下降趨勢，部分年份在15時(shí)左右會(huì)出現(xiàn)一個(gè)極大值。綜上所述，PM2.5、PM10、CO濃度均在下午呈下降趨勢，18時(shí)左右濃度降到一天中最低，11時(shí)左右存在一個(gè)峰值，其中CO濃度峰值最為明顯；而SO2在11時(shí)左右存在一個(gè)峰值，但與其它污染物相比，18時(shí)沒有低值存在。

圖4 2014～2018 年新都區(qū)冬季 AQI與污染物濃度逐時(shí)變化（a.AQI，b.PM2.5，c.PM10，d.CO，e.SO2）

2.2 冬季風(fēng)場變化特征

圖5給出了2014～2018年新都區(qū)冬季風(fēng)速與風(fēng)向分布特征。如圖所示，2014～2018年新都區(qū)冬季盛行風(fēng)向?yàn)镹E，占比10.4%，其次為SE、N、E風(fēng)向，分別占比8.45%、8.45%、8.32%，WSW風(fēng)向頻率最低，僅占1.63%，SSW、SW、W風(fēng)向頻率也較低，均低于3%，靜風(fēng)頻率為4.83%，其中各風(fēng)向的主要風(fēng)速區(qū)間均在1～2 m/s。因此，2014～2018年新都區(qū)冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，主要風(fēng)速區(qū)間在3 m/s以下。圖6給出了2014～2018年新都區(qū)冬季平均風(fēng)速變化。由圖可知，2014年冬季平均風(fēng)速較小（1.21 m/s），2014年后整體呈上升趨勢，2016年冬季風(fēng)速略微下降，2017年與2018年冬季平均風(fēng)速均大于1.55 m/s。根據(jù)新都區(qū)2014～2018年空氣質(zhì)量排名可知，2016年空氣優(yōu)良天數(shù)最少，可見冬季平均風(fēng)速偏大是導(dǎo)致污染天數(shù)較多的原因之一。

圖5 2014～2018年新都區(qū)冬季風(fēng)玫瑰（a）與風(fēng)向分布（b）

圖6 2014～2018年新都區(qū)冬季平均風(fēng)速逐年變化

圖7是2014～2018年新都區(qū)冬季風(fēng)玫瑰逐年變化。如圖所示，2014～2018年新都區(qū)冬季盛行風(fēng)向分別為ENE、NE、NE、N、NE、NE；2014～2015年冬季除ENE、NE風(fēng)向頻率較大外，SSE、SE與NNW風(fēng)向頻率也較大；2016年和2017年北風(fēng)明顯增大，西北風(fēng)與北西北風(fēng)風(fēng)向頻率減小。整體上，2014～2018年冬季新都區(qū)風(fēng)向以東北風(fēng)和北風(fēng)為主，西南風(fēng)較少。

圖7 2014～2018年新都區(qū)冬季風(fēng)玫瑰逐年變化（a.2014年，b.2015年，c.2016年，d.2017年，e.2018年）

圖8給出了2014～2018年新都區(qū)冬季平均24 h風(fēng)速變化?？梢钥闯?，新都區(qū)冬季逐時(shí)平均風(fēng)速大多低于2 m/s；00～09時(shí)風(fēng)速呈小幅減小趨勢，從00時(shí)1.23 m/s減小到09時(shí)1.05 m/s，平均每小時(shí)下降0.019 m/s；09時(shí)以后呈顯著增大趨勢，從09時(shí)1.05 m/s增加到15時(shí)2.07 m/s，每小時(shí)增加0.168 m/s；15時(shí)以后風(fēng)速逐漸減小，15～19時(shí)減小幅度大，19～23時(shí)減小幅度變小。整體上看，近年來新都區(qū)冬季風(fēng)速在09時(shí)開始增加，14時(shí)和15時(shí)達(dá)到最大值（2.07 m/s）；15時(shí)～次日09時(shí)為下降趨勢，風(fēng)速最小值出現(xiàn)在08時(shí)和09時(shí)，僅為1.06 m/s；06～07時(shí)與19～20時(shí)有略微增大的趨勢，但幅度不大。與2014～2018年新都區(qū)冬季AQI指數(shù)與污染濃度逐時(shí)變化（圖4）對比，可以看出，風(fēng)速與污染物濃度有著很好的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)風(fēng)速為氣候平均風(fēng)速小值時(shí)，污染物逐漸聚集；隨著風(fēng)速逐漸增加，到達(dá)氣候平均風(fēng)速大值時(shí)，AQI指數(shù)開始減小，PM2.5、PM10、CO、SO2濃度開始下降，18時(shí)左右污染物濃度降到最低；隨后風(fēng)速減小，污染物濃度再次開始增加。以上分析說明，冬季新都區(qū)大氣污染與該地區(qū)風(fēng)速變化有著密切關(guān)系，當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，污染程度較小。

圖8 2014～2018年新都區(qū)冬季平均24 h風(fēng)速變化

2.3 冬季氣溫變化特征

圖9為2014～2018年新都區(qū)冬季平均氣溫變化特征。如圖所示，2014～2018年新都區(qū)冬季平均氣溫波動(dòng)明顯，2016年冬季平均氣溫最高（7.46℃），2015年冬季平均氣溫最低（6.25℃）；除2016年冬季與2014年冬季外，其余年份平均溫度均低于6.4℃。與新都區(qū)冬季污染物濃度的年際變化（圖3）比較，除了2018年冬季平均氣溫較高，而污染物濃度低以外，其余年份均呈現(xiàn)出平均氣溫越高則污染物濃度越高的變化特征，2016年最為顯著。因此，對于該地區(qū)來說冷空氣也是影響污染的一個(gè)重要因素，冬季冷空氣強(qiáng)度越弱，氣溫越高，越不利于地面污染物的擴(kuò)散。

圖9 2014～2018年新都區(qū)冬季平均氣溫變化特征

2.4 冬季相對濕度變化特征

無論是高污染或是低污染的城市，相對濕度在其細(xì)顆粒物的監(jiān)測和預(yù)報(bào)中都起著重要作用。當(dāng)空氣相對濕度在60%～80%以下且無降水時(shí)，顆粒物的二次生成能力較強(qiáng)；當(dāng)空氣相對濕度達(dá)到80%時(shí)，容易形成降水，降水對空氣中的顆粒物有沖刷作用。所以，在無降水且相對濕度較高的環(huán)境下，污染物粒子二次生成能力會(huì)加強(qiáng)[16]。圖10給出了2015～2018年新都區(qū)冬季24 h相對濕度變化。如圖所示，新都區(qū)冬季相對濕度變化多介于60%～80%；2016年冬季平均相對濕度最大，超過80%，在這種高濕、降水少的環(huán)境下，有利于細(xì)顆粒物的生成。

圖10 2015～2018年新都區(qū)冬季24 h相對濕度變化

2.5 冬季降水變化特征

從以上分析可知，污染物濃度與相對濕度有很大關(guān)系，而降水的多寡影響著空氣相對濕度。從新都區(qū)冬季降水日數(shù)（圖11）可以看出，2014～2018年新都區(qū)冬季降水日數(shù)波動(dòng)明顯；2016年冬季降水日數(shù)最少（僅為 10 d），其次為 2014 年（13 d）與 2017年（14 d），2018年冬季降水日數(shù)最多（20 d）。

圖11 2014～2018年新都區(qū)冬季降水日數(shù)變化

選取2014～2018年新都區(qū)冬季共93 d降水，查找與之對應(yīng)的污染程度，統(tǒng)計(jì)出新都區(qū)冬季日降水量與空氣污染情況的關(guān)系（圖12）?？梢钥闯觯薪邓l(fā)生的重度污染天氣中，其日降水量均＜1 mm，其中＜0.1 mm的微量降水與0.1～0.5 mm的少量降水占比80%，而＞0.5 mm的降水僅出現(xiàn)一次，說明大多數(shù)重度污染天氣過程無降水或僅有微量降水與少量降水；中度污染天氣中，日降水量也均＜1 mm，少量降水與微量降水占比67%，與重度污染天氣相比，其0.5 mm降水量以上的比例有所增大；輕度污染天氣中，少量降水與微量降水占比56%，且出現(xiàn)＞1 mm的降水比例達(dá)到33.3%；環(huán)境質(zhì)量為良、優(yōu)的天氣中，微量降水和少量降水次數(shù)合計(jì)分別占55%和33%，且環(huán)境質(zhì)量為優(yōu)的天氣中，1～2 mm降水量占比最大，＞3 mm降水量日數(shù)占比也最大。因此，一般微量降水與少量降水占比與環(huán)境空氣質(zhì)量呈相反關(guān)系，微量降水與少量降水比例越大，空氣質(zhì)量越差；日降水量＜0.1 mm的比例越大，空氣污染情況越重，這是由于微量降水不僅不會(huì)對污染物粒子造成沉降作用，還會(huì)使污染物粒子聚集，伴隨的高濕天氣也會(huì)加劇污染物粒子的生成[17]。

圖12 新都區(qū)冬季日降水量與空氣質(zhì)量關(guān)系（a.重度污染，b.中度污染，c.輕度污染，d.良，e.優(yōu)）

2.6 污染過程逆溫變化

在穩(wěn)定的大氣環(huán)流背景下，低層逆溫建立和加強(qiáng)會(huì)使大氣垂直對流運(yùn)動(dòng)受阻，使得大氣污染物不易擴(kuò)散。當(dāng)逆溫層厚度增大，逆溫層強(qiáng)度越強(qiáng)，污染濃度就越大。利用成都溫江站探空資料，對2018年12月新都區(qū)一次重度污染個(gè)例進(jìn)行分析，得到逆溫強(qiáng)度與厚度的變化特征，如圖13所示?？梢钥闯?，在2018年12月重度污染過程中，逆溫厚度與強(qiáng)度最高分別達(dá)到120 m與4.14℃/100 m，12月19日19時(shí)位于較高水平，隨后均呈下降趨勢，21日19時(shí)之后又均呈上升趨勢。可見，在嚴(yán)重污染天氣中，逆溫厚度與強(qiáng)度的變化趨勢相似，逆溫厚度與強(qiáng)度越大，污染物越不易擴(kuò)散，易形成重污染天氣[18]。

圖13 2018年12月18～22日新都區(qū)一次重度污染過程逆溫特征（a.逆溫厚度，b.逆溫強(qiáng)度）

3 新都區(qū) 2018 年冬季一次污染天氣過程分析

3.1 污染過程風(fēng)場分析

為準(zhǔn)確反映新都區(qū)上空風(fēng)場特征，選取2018年1月13日12時(shí)～1月16日06時(shí)金堂、郫縣和龍泉驛3個(gè)風(fēng)廓線雷達(dá)站資料，分別位于新都區(qū)的東部、西部和南部（圖14），以及地面與溫江探空站資料，分析新都區(qū)風(fēng)場變化。

圖14 風(fēng)廓線雷達(dá)站和溫江探空站分布（紅框內(nèi)為新都區(qū)）

圖15是新都區(qū)2018年1月13日12時(shí)～1月16日06時(shí)的水平風(fēng)場廓線，高度范圍為100～4000 m?？梢钥吹剑谶@段重污染天氣期間，新都上空水平風(fēng)場特征隨時(shí)間和高度的變化迅速而復(fù)雜。13日，1000 m以下低空基本為西南風(fēng)所控制，風(fēng)速較大，1000～2000 m邊界層風(fēng)速變小，有的高度接近靜風(fēng)，而且，風(fēng)向隨高度和時(shí)間變化迅速，不利于污染物的輸送擴(kuò)散，新都污染狀況持續(xù)加重。14日，近地層轉(zhuǎn)為偏東風(fēng)，風(fēng)速較13日減弱，約為2～3 m/s。偏東風(fēng)隨高度呈順時(shí)針變化，在2000 m附近轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，根據(jù)熱成風(fēng)原理，風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)會(huì)有暖平流出現(xiàn)，暖平流產(chǎn)生會(huì)形成平流逆溫。對照圖16，14日08時(shí)和20時(shí)，新都上空在700～800 hPa形成了強(qiáng)大的逆溫層，逆溫層的存在抑制城市污染物在垂直方向上的擴(kuò)散，從而使污染物停留在近地層，加重污染狀況。2000 m以上，高空均以西南風(fēng)控制為主，持續(xù)穩(wěn)定的西南風(fēng)帶來了大量的暖濕氣流，使新都地區(qū)相對濕度保持在70%～90%，高濕環(huán)境不僅可以使水汽粒子挾裹污染顆粒物下沉，還可以加速PM2.5粒子的轉(zhuǎn)化。隨著時(shí)間的推移，高空西南氣流的高度不斷下降并向近地層滲透，14日20時(shí)，邊界層整層盛行西南氣流，污染物濃度繼續(xù)累積上升，空氣質(zhì)量繼續(xù)轉(zhuǎn)差，15日污染到達(dá)爆發(fā)期。由此看出，從低層到高層有一條傾斜的弱風(fēng)速帶，風(fēng)速隨高度逆轉(zhuǎn)，溫江站地轉(zhuǎn)風(fēng)較強(qiáng)，表明新都區(qū)15日受到了冷鋒影響。實(shí)際上，15日新都上空被東北風(fēng)控制，風(fēng)速較大，1500～3000 m出現(xiàn)東北急流區(qū)，平均風(fēng)速為16.8 m/s，最大風(fēng)速為23.8 m/s，2190 m高度上急流的存在可以將沙塵等可吸入粒子向地面?zhèn)鬏敚龃蟮孛鍼M10濃度，并在一定程度上會(huì)抑制污染物向上擴(kuò)散，1000 m以下風(fēng)速較大有利于污染的擴(kuò)散。由于受到冷鋒的影響，上下大氣層混合均勻，逆溫層遭到破壞，進(jìn)而消失，混合層迅速發(fā)展。16日，近地層轉(zhuǎn)為強(qiáng)大的西南風(fēng)，風(fēng)速較大，風(fēng)向穩(wěn)定，污染物快速擴(kuò)散，空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)好。根據(jù)已有研究[19]，新都區(qū)污染源的其中一個(gè)通道就是東北向，即德陽、綿陽至新都通道。在這次重污染過程中，綿陽、德陽同樣遭受了嚴(yán)重污染，所以較大的東北風(fēng)可能將綿陽、德陽的污染物輸送到新都，使新都遭受二次污染，加重污染狀況。

圖15 2018年1月13日12時(shí)～16日06時(shí)新都區(qū)水平風(fēng)場時(shí)間-高度剖面（單位：m/s）

3.2 污染過程溫度分析

圖16是利用溫江站2018年1月13～16日08時(shí)和20時(shí)探空資料繪制的垂直溫度廓線，可反映污染期間新都區(qū)上空逆溫層的變化特征。如圖所示，13日08時(shí)和20時(shí)、14日08時(shí)和20時(shí)以及15日08時(shí)，新都區(qū)上空均有較強(qiáng)的逆溫層存在，且出現(xiàn)了多層逆溫，大多集中在700～800 hPa；14日 08時(shí) 、15日08時(shí)都出現(xiàn)了近地逆溫，這些逆溫特征會(huì)導(dǎo)致污染濃度累積增長；15日受冷鋒影響，逆溫層遭到破壞后， 15日20時(shí)除了750 hPa有一個(gè)較弱的高層逆溫外，沒有其他逆溫層存在，16日逆溫層特征也較弱[20]。

圖16 2018年1月13～16日08時(shí)和20時(shí)新都區(qū)溫度廓線（a.13日，b.14日，c.15日，d.16日）

3.3 污染過程垂直速度分析

圖17為2018年1月13～16日新都區(qū)重污染期間垂直速度的時(shí)間-高度剖面，圖中正值為下沉氣流，負(fù)值為上升氣流。在污染增長期（13～14日），邊界層內(nèi)以弱上升和弱下沉運(yùn)動(dòng)為主，垂直速度維持在-0.5～0.5 hPa/s，較弱的垂直運(yùn)動(dòng)有利于大氣的穩(wěn)定維持，不利于污染物向上擴(kuò)散，使污染物濃度累積加重。15日受冷鋒影響，冷鋒過境使湍流動(dòng)量向下輸送。15日12～16時(shí)，新都區(qū)上空有強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)，14時(shí)400 m高度附近出現(xiàn)垂直下沉運(yùn)動(dòng)中心，速度達(dá)到4.2 hPa/s，并且延伸到高空3000 m附近，強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)抑制了污染物的垂直擴(kuò)散，并進(jìn)一步壓制污染物于地面，造成地面嚴(yán)重污染。強(qiáng)勁的下沉氣流到達(dá)地面時(shí)會(huì)造成地表塵粒大量揚(yáng)起，PM10顆粒濃度變大，進(jìn)一步加重污染狀況， 15日14時(shí)達(dá)到最大。15日16時(shí)之后，下沉運(yùn)動(dòng)逐漸減弱，轉(zhuǎn)化為弱的上升運(yùn)動(dòng)，配合近地層穩(wěn)定較強(qiáng)的西南風(fēng)，污染物擴(kuò)散，新都區(qū)空氣質(zhì)量快速好轉(zhuǎn)[19]。

圖17 2018年1月13～16日新都區(qū)垂直速度時(shí)間-高度剖面（單位：hPa/s)

4 結(jié)論

本文利用2014～2018年冬季空氣質(zhì)量和污染物濃度數(shù)據(jù)，結(jié)合多種氣象觀測資料，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對新都區(qū)冬季大氣污染特征及其擴(kuò)散條件進(jìn)行分析，并討論了2018年1月13～16日一次重污染天氣過程，得出以下主要結(jié)論：

（1）2014～2018 年新都區(qū)冬季 PM2.5、PM10、CO污染物濃度在11時(shí)左右達(dá)到峰值，隨后濃度開始減小，18時(shí)左右達(dá)到最低。

（2）新都區(qū)冬季污染物濃度與風(fēng)速、氣溫、降水、相對濕度有密切關(guān)系。當(dāng)風(fēng)速大于平均風(fēng)速時(shí)，污染物濃度減小，而小于平均風(fēng)速時(shí)污染物積累；氣溫越高，相對濕度越大，污染也越強(qiáng)；降水較弱時(shí)，會(huì)加重污染，微量降水與少量降水比例越大，空氣質(zhì)量越差。

（3）2018年1月13～16日污染天氣過程期間，逆溫強(qiáng)度與厚度都較大，不利于污染物擴(kuò)散，易形成重污染天氣；較強(qiáng)的東北風(fēng)將綿陽、德陽的污染物輸送到新都區(qū)，加重了污染程度；新都區(qū)邊界層內(nèi)垂直運(yùn)動(dòng)較弱，大氣維持穩(wěn)定狀態(tài)，且上空伴隨強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)，抑制了污染物的垂直擴(kuò)散，進(jìn)一步壓制污染物于地面，造成地面的嚴(yán)重污染。