新疆2018年冬季雨雪風(fēng)沙強(qiáng)降塵事件

薛一波，黃雙燕，張小嘯，雷加強(qiáng)，李生宇

（1.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 101408；2.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，國家荒漠-綠洲生態(tài)建設(shè)工程技術(shù)研究中心，新疆 烏魯木齊 830011；3.中國科學(xué)院大氣物理研究所，大氣邊界層物理和大氣化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

風(fēng)蝕沙塵天氣過程是影響我國西北地區(qū)綠洲城市空氣質(zhì)量的首要因素，對城市交通運(yùn)輸、人類生產(chǎn)生活有著重要的影響［1］。受強(qiáng)冷空氣影響，2018年11月30日—12月3日冬季新疆出現(xiàn)了罕見的沙塵雨雪混合天氣，首府烏魯木齊遭遇了暴雪、寒潮、大風(fēng)和沙塵同時(shí)出現(xiàn)的異常天氣過程，造成大氣環(huán)境中顆粒物濃度顯著增高。此類極端罕見的冬季大范圍雨雪風(fēng)沙混合天氣事件影響面廣，受災(zāi)程度大，受到國內(nèi)外廣泛的關(guān)注。

雨雪風(fēng)沙天氣過程主要是在低壓槽、冷鋒和冷高壓等多種天氣系統(tǒng)的共同作用下產(chǎn)生，有復(fù)雜的水汽源匯結(jié)構(gòu)和強(qiáng)有力的水汽集中機(jī)制［2］。新疆北部、西部和天山北坡一帶是強(qiáng)降雨和暴雪天氣的高發(fā)區(qū)，氣象災(zāi)害的季節(jié)性十分明顯，并且不同區(qū)域各有地域特色［3-4］。莊曉翠等［5］和楊霞等［6］通過研究發(fā)現(xiàn)，極鋒急流、強(qiáng)西風(fēng)鋒區(qū)和低空西風(fēng)急流是新疆暴雪天氣的主要觸發(fā)機(jī)制。北疆北部的強(qiáng)降雨雪天氣是由于500 hPa 西西伯利亞低槽向強(qiáng)鋒區(qū)移動(dòng)的影響，高壓后部、低壓前部的天氣形勢造成區(qū)域內(nèi)升溫形成“暖區(qū)降雪”［7］。中亞低渦則是南疆西部強(qiáng)降雨雪的重要影響系統(tǒng)，低渦旋轉(zhuǎn)分裂，短波東移，同時(shí)在塔里木盆地有冷空氣回流，這種“東西結(jié)合”的天氣形勢形成了強(qiáng)降雨雪天氣的環(huán)流條件［8］。水汽來源主要是北大西洋、里咸海和紅海，以中低緯度緯向水汽輸送為主［3］。此外，韓蘭英等［9］和黃茂棟等［10］指出，冬季大氣降塵的時(shí)空差異不僅與物理過程有關(guān)，還與地理環(huán)境等因素密切相關(guān)，起伏不平的地形有利于沙塵天氣的形成，主要是通過影響冷暖空氣強(qiáng)度以及大氣經(jīng)向環(huán)流［11］。在全球變暖和超強(qiáng)厄爾尼諾背景下，新疆2018年冬季高壓偏強(qiáng)，加劇了下墊面的沙塵化，為沙塵天氣提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)［12］。

迄今為止，針對我國西北地區(qū)大氣降塵事件的分析和降塵機(jī)制等方面的研究，多以春、夏兩季為主，這是由于該時(shí)節(jié)的大范圍降塵事件發(fā)生頻率高，并且災(zāi)害影響程度大［13］。近年來，隨著國家對大氣環(huán)境質(zhì)量的高度重視，冬季大氣強(qiáng)降塵事件對空氣質(zhì)量的影響日益加重，相關(guān)研究也逐漸增多。例如，楊浩等［14］通過對比分析烏魯木齊和克拉瑪依大氣質(zhì)量狀況發(fā)現(xiàn)，降塵量隨季節(jié)變化十分顯著，克拉瑪依冬季降塵量受氣象因素影響較大，烏魯木齊降塵量受到自然因素及人為因素綜合影響較大；張小嘯等［15］指出新疆和田地區(qū)大氣環(huán)境高濃度PM10（空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤10 μm 的顆粒物）與沙塵暴事件及地處沙塵源區(qū)緊密相關(guān)；宋思醒等［16］通過分析2018—2020年新疆烏魯木齊、石河子和昌吉區(qū)域空氣質(zhì)量變化特征表明，PM10和PM2.5（空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤2.5 μm 的顆粒物）的年均濃度呈波動(dòng)下降趨勢，優(yōu)良天數(shù)比例呈波動(dòng)上升趨勢；付宏臣等［17］研究指出新疆冬季沙塵天氣過程對不同城市顆粒物濃度有不同程度的影響，總體表現(xiàn)為PM10濃度驟升，PM2.5濃度顯著增加，PM10是影響區(qū)域空氣質(zhì)量的主要污染物。

上述研究工作僅對新疆冬季雨雪風(fēng)沙天氣過程的發(fā)生、發(fā)展和維持的物理機(jī)制與地理環(huán)境進(jìn)行了分析和診斷，且研究對象僅涉及新疆個(gè)別城市降塵事件對大氣環(huán)境顆粒物濃度和空氣質(zhì)量的影響，對全疆范圍冬季沙塵雨雪混合天氣事件中大氣污染物的變化特點(diǎn)及其環(huán)境影響的研究還較為薄弱，亟需深入分析。本文以2018 年11 月30 日18:00—12 月3 日18:00 新疆16 個(gè)主要城市的環(huán)境監(jiān)測、氣象觀測記錄和烏魯木齊的大氣降塵連續(xù)觀測數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過分析大氣顆粒物PM2.5、PM10和空氣質(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，AQI）的時(shí)空變化特點(diǎn)，探討了新疆500 hPa位勢高度場分布特征，統(tǒng)計(jì)風(fēng)速、氣溫和能見度的時(shí)間序列變化，系統(tǒng)研究新疆大氣降塵量和顆粒物濃度對城市環(huán)境空氣質(zhì)量的影響，從而為我國北方地區(qū)冬季大氣強(qiáng)降塵污染事件提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持，為大氣環(huán)境治理和空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)提供有效信息，這將對預(yù)防罕見的大氣重污染事件具有實(shí)用價(jià)值。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

新疆地處亞歐大陸腹地，地域遼闊，地形復(fù)雜，具有“三山夾兩盆”的特殊地形地貌，是我國絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的核心區(qū)域，在“一帶一路”倡議中發(fā)揮重要作用。新疆北部位于中高緯度，屬溫帶大陸性氣候，冬季極鋒急流頻繁南下，使新疆成為中國冬季降雪最多，積雪最豐富的三大區(qū)域之一［4］。新疆南部氣候干旱少雨，沙源豐富，沙塵暴災(zāi)害事件頻繁發(fā)生，危害嚴(yán)重。新疆年均降水量150 mm 左右，各地降水量相差很大，北疆平原河谷地區(qū)降水量占全年的30%～42%，塔里木盆地降水量小于50 mm，沙塵天氣頻次年均100 d以上［13］。新疆冬季主要受西伯利亞高壓控制，盛行西北風(fēng)，并且南北跨度大，地形復(fù)雜，氣溫變化差異性顯著，南疆年均氣溫為12 ℃，北疆為7 ℃［18］。

1.2 數(shù)據(jù)來源與方法

本研究根據(jù)空氣污染的時(shí)空演變特點(diǎn)，將此次異常雨雪風(fēng)沙事件天氣過程劃分為以下3 個(gè)時(shí)段：2018 年11 月30 日18:00—12 月1 日18:00（T1）、12月1 日18:00—2 日18:00（T2）、12 月2 日18:00—3 日18:00（T3）。重點(diǎn)選取烏魯木齊、克拉瑪依、庫爾勒、吐魯番、哈密、昌吉、博樂、阿克蘇、喀什、和田、伊寧、塔城、阿勒泰、石河子、五家渠和阿圖什16 個(gè)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測城市（圖1）的PM2.5和PM10逐小時(shí)濃度數(shù)據(jù)作為空氣污染物分析指標(biāo)。大氣顆粒物濃度數(shù)據(jù)來源于中國環(huán)境監(jiān)測總站（http://www.cnemc.cn/），氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（https://data.cma.cn/），包含監(jiān)測時(shí)段內(nèi)16 個(gè)環(huán)境監(jiān)測城市的能見度、風(fēng)速和氣溫等氣象要素?cái)?shù)據(jù)。新疆2018年11月30日—12月3日500 hPa位勢高度場數(shù)據(jù)來源于美國氣象環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）和美國國家大氣研究中心（NCAR）聯(lián)合制作的再分析資料，水平分辨率為2.5°×2.5°。

圖1 新疆16個(gè)環(huán)境監(jiān)測城市站點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution map of 16 environmental monitoring cities in Xinjiang,China

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ 633-2012）、《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012）二類區(qū)二級濃度限值評價(jià)空氣質(zhì)量，AQI 分為優(yōu)（0～50）、良（51～100）、輕度污染（101～150）、中度污染（151～200）、重度污染（201～300）和嚴(yán)重污染（>300）6個(gè)等級類別。同時(shí)在首府烏魯木齊市區(qū)進(jìn)行地面觀測沉降實(shí)驗(yàn)，在5 個(gè)不同地點(diǎn)分別選取25 cm×25 cm 的“沙塵雪”樣方，通過連續(xù)觀測樣方大小、沙塵重量和含沙塵雪厚度數(shù)據(jù)來估算烏魯木齊的降塵強(qiáng)度，結(jié)果表明：烏魯木齊市大氣顆粒物總沉降量約90×104～152×104t，大氣降塵強(qiáng)度均值為85 g·m-2，超過城市年均值的60%。

2 結(jié)果與分析

2.1 異常雨雪風(fēng)沙事件天氣過程

受冬季強(qiáng)冷空氣影響，2018 年11 月30 日—12月3 日新疆遭遇雨雪、大風(fēng)和沙塵同時(shí)出現(xiàn)的復(fù)合性天氣過程，城市大氣顆粒物及氣象要素變化如表1 所示。新疆多地普遍出現(xiàn)6 級以上西北風(fēng)，塔城、阿勒泰和克拉瑪依等地瞬間極大風(fēng)力達(dá)13 級。克拉瑪依出現(xiàn)沙塵暴天氣，大風(fēng)攜帶沙塵向東南方向傳輸，使石河子到哈密沿天山一帶的雨雪天氣過程中夾雜大量沙塵。南疆塔里木盆地先后受到西北風(fēng)和偏東風(fēng)的影響，阿克蘇、和田和喀什等地伴有揚(yáng)沙或沙塵暴天氣，最小能見度不足50 m。據(jù)氣象資料顯示，此次新疆冬季異常的雨雪風(fēng)沙天氣過程是近20 a來首次出現(xiàn)，對人民生產(chǎn)生活、交通運(yùn)輸和農(nóng)牧業(yè)等造成嚴(yán)重的影響。

表1 2018年11月30日—12月3日城市大氣顆粒物及氣象要素變化Tab.1 Change of urban pollutants and meteorological observations from November 30 to December 3,2018

圖2 顯示了新疆2018 年11 月30 日—12 月3 日暴雪天氣過程500 hPa位勢高度場分布，新疆近10 a低槽類暴雪占總暴雪比例高達(dá)56%［19］，根據(jù)以往研究對于新疆暴雪天氣過程500 hPa 典型環(huán)流形勢的分類判斷，此次暴雪天氣過程屬于低槽前部型［20］。新疆北部處于低槽前部，主要受西南氣流控制，低槽前部型的天氣過程中環(huán)流徑向度較大，有利于南部水汽向北輸送，易造成伊犁河谷、阿勒泰地區(qū)和烏魯木齊到哈密沿天山一帶的暴雪天氣發(fā)生［19-21］。首府烏魯木齊市城區(qū)是本次雨雪風(fēng)沙天氣過程的最大降雪中心，累計(jì)降雪量12 mm，新增積雪深度12 cm。全疆范圍內(nèi)降溫幅度在7～23 ℃，最低氣溫在-31～-6 ℃。

2.2 新疆城市PM2.5∶PM10比值變化

PM2.5∶PM10的比值可代表細(xì)顆粒物在可吸入顆粒物中的占比，比值越小說明可吸入顆粒物中粗顆粒貢獻(xiàn)越大，大氣顆粒物中PM10含量越高，PM2.5∶PM10比值在30%～40%之間為輕度污染，比值大于50%表明細(xì)顆粒物污染較重［22］。通過對比T1、T2和T3這3 個(gè)時(shí)間段新疆16 個(gè)城市PM2.5∶PM10的比值結(jié)果可以看出（圖3），南疆各城市在T1的PM2.5∶PM10比值最大，大于30%，說明此時(shí)間段南疆大氣顆粒物中PM10的貢獻(xiàn)率高達(dá)60%以上，空氣質(zhì)量主要表現(xiàn)為粗顆粒污染嚴(yán)重。對于北疆的伊犁、塔城和阿勒泰，PM2.5∶PM10比值均出現(xiàn)大于60%的情況，說明這3 個(gè)城市大氣顆粒物中以PM2.5為主，細(xì)顆粒物污染較為嚴(yán)重。此外，北疆其他城市PM10比值均小于30%，說明PM10污染情況較為嚴(yán)重。PM2.5∶PM10比值最大值出現(xiàn)在T1的伊犁，為77%；最小值出現(xiàn)在T2的烏魯木齊，為11%，表明烏魯木齊大氣顆粒物中PM10的貢獻(xiàn)率高達(dá)85%以上，粗顆粒污染最為嚴(yán)重?？傮w來看，不同時(shí)間段各城市PM2.5∶PM10比值普遍小于50%，表明大氣污染組分中的可吸入顆粒物主要以粗顆粒為主。

圖3 新疆16個(gè)城市PM2.5∶PM10比值變化Fig.3 Change of PM2.5∶PM10 concentration ratio of 16 cities in Xinjiang,China

2.3 可吸入顆粒物PM10時(shí)間變化

圖4顯示了新疆6個(gè)主要城市的PM10逐小時(shí)濃度的時(shí)間變化?？梢钥闯觯瑸豸斈君RPM10濃度起初保持在270 μg·m-3以下的相對較低水平（圖4a），之后急劇增高，在12月1日16:00達(dá)到最高值，為4443 μg·m-3，之后急劇下降，維持在400 μg·m-3以下。石河子從300 μg·m-3上下的水平急劇增高（圖4b），在12月2日00:00達(dá)到最高值，為1169 μg·m-3，之后波動(dòng)下降。吐魯番12月2日1:00之前基本維持在500 μg·m-3以上（圖4c），3:00達(dá)到最高值，為1702 μg·m-3。哈密在12 月1 日17:00 達(dá)到最高值（圖4d），為1102 μg·m-3，此后急劇下降并始終維持在200 μg·m-3以下。阿克蘇從300 μg·m-3左右的水平急劇增高（圖4e），在12月1日14:00達(dá)到最高值，為4745 μg·m-3，然后波動(dòng)下降并維持在700 μg·m-3左右。阿圖什從12 月1 日8:00 開始波動(dòng)上升（圖4f），2 日14:00 達(dá)到最大值1045 μg·m-3，之后波動(dòng)下降。PM10濃度異常偏高的時(shí)間主要集中在傍晚至凌晨，這可能與傍晚至夜間來自天山北坡的冷鋒過境造成氣流輻合上升形成氣旋的過程有關(guān)［23］。并且與地理位置也有一定關(guān)系，白天人為活動(dòng)增強(qiáng)，傍晚汽車尾氣和SO2等污染物排放增強(qiáng)，城市逆溫等復(fù)合作用造成空氣中PM10濃度異常偏高［24］。

圖4 新疆6個(gè)主要城市PM10濃度逐小時(shí)變化Fig.4 Change of hourly PM10 concentration of 6 major cities in Xinjiang,China

2.4 可吸入顆粒物PM10的空間分布

圖5 分析了新疆16 個(gè)城市監(jiān)測站點(diǎn)的PM10濃度空間分布特征。結(jié)果表明，PM10濃度在10～858 μg·m-3之間變化，空間分布差異性明顯，濃度高值區(qū)位于北疆沿天山一帶和南疆西部，其中，烏魯木齊和五家渠的PM10濃度最高，均在750 μg·m-3以上；南疆西部濃度次之，在400～700 μg·m-3之間變化；北疆西北部一帶和哈密濃度相對偏低，在100 μg·m-3左右，其中，阿勒泰濃度最低，約為10 μg·m-3。造成烏魯木齊和五家渠PM10濃度偏高的原因主要與地理位置有關(guān)［10］。受達(dá)坂城區(qū)“狹管效應(yīng)”影響，大風(fēng)天氣使顆粒物輸送至吐魯番，造成濃度偏高，達(dá)到600 μg·m-3以上。北疆西北部受西風(fēng)帶天氣系統(tǒng)影響較小，大風(fēng)天氣頻率低，并且遠(yuǎn)離沙塵源，PM10濃度相對偏低［7］?？κ?、阿克蘇和阿圖什濃度異常偏高可能與中亞氣旋有關(guān)［3］，冷空氣回流將沙源地——塔克拉瑪干沙漠中的大量沙塵輸送至周邊城市，造成區(qū)域性PM10濃度偏高。

圖5 新疆16個(gè)環(huán)境監(jiān)測城市PM10濃度空間分布Fig.5 Spatial distribution of PM10 concentration at 16 environmental monitoring cities in Xinjiang,China

2.5 空氣質(zhì)量變化

大氣顆粒物的傳輸是影響城市空氣質(zhì)量的主要過程之一［16］。圖6 分析了新疆6 個(gè)主要城市AQI逐小時(shí)變化特征。由此可知，烏魯木齊AQI 時(shí)均值為34～500，空氣質(zhì)量狀況的污染比重（AQI＞100 的類別占比）為71%，以嚴(yán)重污染為主，主要集中在12月1日7:00—2日3:00，表明期間大氣顆粒物濃度最高，污染最為嚴(yán)重。石河子AQI 時(shí)均值為53～500，空氣質(zhì)量狀況的污染比重為95%。吐魯番AQI時(shí)均值為148～500，3日內(nèi)均值為403，空氣質(zhì)量呈現(xiàn)連續(xù)污染狀況，嚴(yán)重污染比重高達(dá)81%，受顆粒物污染最為嚴(yán)重。哈密AQI時(shí)均值為26～500，空氣質(zhì)量相對良好，優(yōu)良比重為75%。阿克蘇AQI 時(shí)均值為111～500，空氣質(zhì)量僅次于吐魯番，嚴(yán)重污染比重為60%。阿圖什AQI 時(shí)均值為15～500，前期空氣質(zhì)量相對良好，12 月2 日8:00 后，嚴(yán)重污染比重為68%。城市空氣質(zhì)量下降的主要原因是AQI由各種污染物空氣質(zhì)量分指數(shù)（Individual Air Quality Index，IAQI）中的最大值確定，IAQI 最大值主要為PM10，是首要污染物，在此期間異常的大風(fēng)天氣造成PM10濃度顯著升高，并且在大氣環(huán)流場急流作用下，顆粒物傳輸至綠洲城市區(qū)域，使大氣環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重惡化，這與沙漠粉塵顆粒物的風(fēng)蝕觀測實(shí)驗(yàn)結(jié)果［25-26］相一致。

圖6 新疆6個(gè)主要城市AQI逐小時(shí)變化Fig.6 Change of hourly AQI of 6 major cities in Xinjiang,China

3 討論

圖7 顯示了新疆8 個(gè)主要城市能見度、風(fēng)速和氣溫逐小時(shí)變化特征。能見度是表征城市大氣污染的重要物理量之一，反映了大氣的渾濁程度［27］。結(jié)果表明，烏魯木齊12月1日0:00起能見度開始大幅度下降（圖7a），由1500 m下降至100 m左右，直至12月3日5:00，基本維持在250 m以下。石河子前期能見度高達(dá)2800 m（圖7b），直至12月3日6:00，基本維持在400 m 左右，與烏魯木齊一致性較高。博樂能見度在12月1日9:00之前上升趨勢明顯（圖7c），維持在3000 m左右的較高水平，之后波動(dòng)下降。阿勒泰能見度較高，基本維持在2000 m左右的較高水平（圖7d）。吐魯番能見度在12 月2 日3:00 下降至最低值（圖7e），為190 m，傍晚至夜間出現(xiàn)第二次下降。哈密能見度兩次大幅度的下降趨勢均出現(xiàn)在傍晚至夜間這一時(shí)間段（圖7f），在12月1日21:00達(dá)到最低值，僅有30 m。阿克蘇能見度12 月1 日0:00能見度降低至80 m（圖7g），此后波動(dòng)上升。阿圖什能見度波動(dòng)下降（圖7h），最低值出現(xiàn)在12 月2日3:00，為167 m。總體來看，能見度顯著降低的時(shí)間基本出現(xiàn)在傍晚至凌晨，這可能與城市大氣層結(jié)穩(wěn)定有關(guān)，由上述分析可知，此時(shí)間段PM10濃度異常偏高，傍晚至夜間近地面靜風(fēng)天氣以及大氣呈弱下沉運(yùn)動(dòng)，形成了十分不利的擴(kuò)散條件［28］。并且通過分析500 hPa 大氣環(huán)流形勢可知，該天氣過程環(huán)流徑向度較大，有利于南部水汽向北輸送，造成暴雪天氣過程中夾雜大量沙塵，導(dǎo)致能見度降低［5-7］。

圖7 新疆8個(gè)主要城市能見度、風(fēng)速和氣溫逐小時(shí)變化Fig.7 Change of atmospheric visibility,wind speed and air temperature of 8 major cities in Xinjiang,China

新疆此次大氣強(qiáng)降塵事件具有突發(fā)性，強(qiáng)風(fēng)是形成強(qiáng)降塵事件的動(dòng)力條件。由圖7 可知，北疆城市在T1時(shí)段風(fēng)速有明顯增大的趨勢，其中烏魯木齊和阿勒泰平均風(fēng)速最高，達(dá)9 m·s-1；石河子次之，為8 m·s-1，風(fēng)蝕強(qiáng)度較高。南疆城市大風(fēng)天氣出現(xiàn)時(shí)間普遍晚于北疆城市，其中沿天山南麓的吐魯番大風(fēng)天氣主要出現(xiàn)在12 月2 日0:00—9:00，平均風(fēng)速達(dá)12 m·s-1；哈密風(fēng)速相對偏低，主要以輕風(fēng)或微風(fēng)為主，大氣顆粒物污染較輕，空氣質(zhì)量相對良好；南疆西部阿克蘇和阿圖什的大風(fēng)天氣均出現(xiàn)在12月1日18:00，其中阿克蘇3 h平均風(fēng)速最大，達(dá)23 m·s-1，并且由于地處沙源地邊緣，擁有充足的粉塵物質(zhì)，結(jié)合一定的風(fēng)動(dòng)力條件使得城市大氣顆粒物濃度顯著增高。

新疆8 個(gè)城市氣溫均有明顯波動(dòng)變化且總體下降的趨勢（圖7），其中吐魯番平均氣溫最高，約為-1 ℃，阿克蘇和阿圖什次之，約為-3 ℃；烏魯木齊、石河子和阿勒泰平均氣溫相對偏低，在-10 ℃左右。從空間分布來看，新疆城市氣溫總體表現(xiàn)為南疆高、北疆低；平原和盆地高、山區(qū)低的格局。大風(fēng)寒潮天氣過程中夾帶的風(fēng)蝕沙塵使大氣渾濁度增高，太陽輻射的反射作用加強(qiáng)，使大氣溫度降低，氣溫所決定的地表干燥度對揚(yáng)沙起決定性作用［18］。冬季北疆的土壤被冰雪覆蓋，沙塵較少；而南疆的塔克拉瑪干沙漠周圍疏松土壤被積雪覆蓋的時(shí)間十分短暫，在冷鋒過境時(shí)易被卷入空氣中，使得城市大氣顆粒物濃度明顯升高［29-30］，最終導(dǎo)致冬季大范圍沙塵和雨雪混合天氣事件的發(fā)生。

4 結(jié)論

本文基于我國西北新疆地區(qū)2018年11月30日18:00—12 月3 日18:00 的大氣環(huán)境監(jiān)測、氣象觀測記錄和烏魯木齊的大氣降塵連續(xù)觀測數(shù)據(jù)，分析了新疆綠洲城市的PM2.5與PM10濃度比值變化、PM10濃度時(shí)空變化和AQI 逐小時(shí)變化特點(diǎn)，探討新疆500 hPa位勢高度場分布特征，統(tǒng)計(jì)風(fēng)速、氣溫和能見度的時(shí)間序列變化，系統(tǒng)研究新疆大氣降塵量和顆粒物濃度對城市環(huán)境空氣質(zhì)量的影響。主要結(jié)論如下：

（1）此次異常雨雪風(fēng)沙天氣過程造成新疆城市大氣顆粒物污染組分主要以粗顆粒污染物為主，環(huán)境PM10最大濃度可達(dá)到4745 μg·m-3。烏魯木齊大氣降塵強(qiáng)度均值為85 g·m-2，超過城市年均值的60%。PM10濃度高值區(qū)位于北疆沿天山一帶和南疆西部，其中，烏魯木齊大氣顆粒物總沉降量約90×104～152×104t，處于高強(qiáng)度水平。

（2）北疆城市能見度普遍高于南疆城市，其中，吐魯番空氣質(zhì)量呈現(xiàn)連續(xù)污染狀況，重污染比重高達(dá)81%，受顆粒物污染最為嚴(yán)重。塔克拉瑪干沙漠的風(fēng)蝕沙塵顆粒物是此次新疆大范圍雨雪風(fēng)沙強(qiáng)降塵天氣事件的主要來源。

（3）南疆阿克蘇地區(qū)平均風(fēng)速最大，為23 m·s-1。大風(fēng)天氣發(fā)生頻次與PM10濃度以及AQI 高度正相關(guān)，風(fēng)動(dòng)力條件和地處沙源地邊緣是造成區(qū)域性PM10濃度顯著升高的主要原因。

（4）新疆城市氣溫呈波動(dòng)變化且總體下降趨勢，空間分布不均勻，總體表現(xiàn)為南疆高、北疆低；平原和盆地高、山區(qū)低的格局。新疆冬季氣溫偏低，空氣干燥，在冷鋒過境時(shí)易產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣現(xiàn)象，使城市大氣環(huán)境降塵量顯著升高。

總之，此次新疆罕見的冬季大范圍沙塵和雨雪混合天氣事件導(dǎo)致了高強(qiáng)度的降塵量，大氣顆粒物在大氣環(huán)流急流作用下傳輸至綠洲城市區(qū)域，使空氣質(zhì)量嚴(yán)重惡化。因此，需要重視我國北方地區(qū)冬季大氣重污染事件對城市空氣質(zhì)量的動(dòng)態(tài)影響，進(jìn)一步加大國土空間的生態(tài)環(huán)境治理并提升環(huán)境空氣質(zhì)量。