南海夏季风撤退期的气候特征I——40年平均

近年来广州地区的气溶胶污染日趋严重,灰霾天气主要出现在10月～次年4月。大气灰霾导致能见度恶化。自1980年代初开始,该地区的能见度急剧恶化,灰霾天气显著增加,其中有3次大的波动,分别代表广州地区经济发展相伴随的粉尘污染、硫酸盐加粉尘污染、光化学过程的细粒子加硫酸盐加粉尘的复合污染时期。雾和轻雾造成的低能见度的长期变化趋势,没有由于人类活动影响或经济发展影响带来的趋势性变化,其波动主要反映了气候波动固有的年际和年代际变化。广州地区能见度的恶化主要与细粒子有关,PM10有一半季均值超过国家二级标准的日均值浓度限值,而PM2.5季均值全部超过美国国家标准的日均值浓度限值,细粒子浓度甚高。另外PM2.5占PM10的比重非常高,可达62%～69%,尤其是旱季比雨季更高。     

辽宁中部城市群夏季大气能见度的观测研究

利用2009年6—8月辽宁中部4个城市的观测资料,分析了辽宁中部城市群夏季的季、月、日能见度分布,并探讨了能见度的日变化特征及其影响因子。结果表明:辽宁中部城市群内各城市夏季大气能见度月际变化趋势基本一致,天气系统和大气环境比较均一,具有明显的区域性特征;各城市大气能见度日变化呈明显的单周期谷、峰形分布,06时前后能见度最差,15—16时最好;大气细粒子、水汽和风速都对城市群能见度有一定的影响,其中,大气细粒子是主要影响因子;城市群夏季的低能见度时次,仅有一小部分是由轻雾引发的,而大部分则是由霾天气造成的。     

太原市一次重污染天气过程的成因分析

针对2016年12月29日—2017年1月6日山西省太原市内发生的一次重污染天气过程,通过分析常规天气条件,SO2、PM2.5和PM10的排放清单以及后向轨迹模式,探讨本次重污染事件的成因。结果表明:本次污染事件持续时间长,重度染污持续将近5 d,多种污染物浓度严重超标,细粒子是污染过程的主要贡献;太原市处于冷空气较弱和水汽条件较好的大尺度大气环流形势下,为冷高压持续稳定,近地面风速小、风力弱地面形势下,形成了大范围、长时间的静稳天气;在污染期间太原地区主要受到来自西北和西部共四种气流输送类型的控制,其中来自西北的气流输送轨迹对应的污染物浓度明显小于其他三条轨迹对应的污染物浓度,输送轨迹的输送高度可能是造成轨迹对应污染物浓度之间差异的一个原因,结合污染物排放源分布发现这次污染事件的形成受本地源和长/近距离输送的共同影响,其中本地源的贡献更为显著。     

珠江三角洲大气灰霾导致能见度下降问题研究

大气气溶胶的气候效应和环境效应研究是当今国际科技界的热门话题。近年来珠江三角洲地区的气溶胶污染日趋严重,一年四季长期稳定存在气溶胶云,重污染区偏于珠江口以西的珠江三角洲西侧。灰霾天气主要出现在10月至次年4月。大气灰霾导致能见度恶化。自20世纪80年代初开始,该地区的能见度急剧恶化,灰霾天气显著增加,其中有3次大的波动,分别代表与珠江三角洲经济发展相伴随的气溶胶污染、硫酸盐加气溶胶污染、光化学过程的细粒子加硫酸盐加气溶胶的复合污染时期。雾和轻雾造成的低能见度的长期变化趋势,没有由于人类活动影响或经济发展影响带来的趋势性变化,其波动主要反映了气候波动固有的年际和年代际变化。珠江三角洲能见度的恶化主要与细粒子关系比较大,PM10有一半月均值超过国家二级标准的日均值浓度限值(150μg/m3),而PM2.5月均值全部超过美国国家标准的日均值浓度限值(65μg/m3),尤其是10月至次年1月的月均值浓度几乎超过标准限值的1倍,细粒子浓度甚高。另外PM2.5占PM10的比重非常高(58%—77%),尤其是旱季比雨季更高。与15a前的资料相比较,细粒子在气溶胶中的比重有明显增加,因而在目前珠江三角洲的气溶胶污染中,主要是细粒子的污染。     

番禺秋季气溶胶浓度的变化与气象条件的关系

利用2004年9～11月在番禺区气象局采集到的气溶胶质量浓度资料和同期的气象资料,分析了番禺秋季气溶胶质量浓度变化及其与气象条件的关系。结果发现：番禺秋季大气污染物主要是PM10,PM10中以细粒子（PM2.5）为主,而且污染严重;气溶胶污染严重时大气层结稳定,污染高值主要出现在西北气流和东北气流的共同影响下,受周边环境的影响明显;PM（PM10和PM2.5）浓度超标日的天气过程主要出现在台风外围环流云系的影响下;气溶胶对能见度的影响较大,二者负相关明显。     

珠江三角洲地区的灰霾天气研究进展

珠江三角洲地区是我国气溶胶污染较严重的地区之一,也是国内较早开展灰霾天气研究的地区,从灰霾标准、科学概念、长期变化趋势、细粒子污染本质、水平输送和垂直扩散能力以及气溶胶的光学特性和物理化学特性方面进行了研究。结果表明,近年来珠江三角洲地区的气溶胶污染日趋严重,气溶胶云一年四季都出现,且长期稳定存在,重污染区位于珠江口以西的珠江三角洲西侧。灰霾天气主要出现在10月至次年4月。灰霾导致能见度恶化。自20世纪80年代初开始,该地区的能见度急剧恶化,灰霾天气显著增加,其中有3次大的波动,分别代表珠江三角洲经济发展相伴随的粗颗粒气溶胶污染、硫酸盐+粗颗粒气溶胶污染、光化学过程的细粒子+硫酸盐和粗颗粒气溶胶的复合污染时期。雾和轻雾造成的低能见度的长期变化趋势,没有由于人类活动影响或经济发展影响带来的趋势性变化,其波动主要反映了气候波动固有的年际和年代际变化。珠江三角洲能见度的恶化主要与细粒子关系比较大,PM10有一半年份的年均值超过国家二级标准的年均值浓度限值(70μg m–3),而细颗粒物(即PM2.5)各年都超过国家二级标准的年均值限值(35μg m–3),尤其是有些年份年均值浓度超过标准限值的2倍,细粒子浓度甚高。另外,近年细颗粒物占PM10的比重非常高,可达57%~79%,黑碳气溶胶浓度非常高,月均值达到5.0~9.1μg m–3,黑碳气溶胶污染严重。和20余年前的资料相比较,细粒子在气溶胶中的比重有明显增加,有机碳和硝酸盐、铵盐的占比增加,而硫酸盐占比略有减少,钙占比明显减少。区域气流停滞区的形成是发生严重灰霾天气的主要气象条件,垂直输送能力不足也是加重灰霾天气的气象条件之一。     

2013年初江苏连续性雾-霾天气的特征分析

利用FNL资料、污染物颗粒浓度资料以及常规气象资料对2013年1月12—16日江苏地区的连续性雾 霾天气过程的环流形势、地面气象要素特征、大气边界层结构及大气污染状况等进行了分析。结果表明：高空形势变化平稳、中低层的暖平流配合稳定少动的地面气压场为雾 霾天气的发生提供了有利的环流形势;持续变化较小的气压梯度和较低的风速以及相对湿度的增大和PM2.5、PM10的浓度的变化为雾 霾形成和发展提供了条件;雾 霾期间低层都存在不同程度的逆温现象,混合层高度与AQI呈反相关关系,当混合层高度越低,AQI就越高,污染就越严重,能见度就越差;相对湿度的升高和PM2.5在污染物颗粒中的富集,是导致能见度下降和持续污染的首要原因,而强冷空气带来的大风降温是污染物颗粒被快速清除的重要动力机制;影响南京的污染物来源为：黄海、安徽地区、北方污染物的输送和本地的局地污染。     

北京市大气细粒子质量浓度与能见度定量关系初探

北京近年的监测结果表明,大气中通过消光作用使大气能见度下降的气溶胶细粒子的污染水平呈现上升趋势。中国气象局北京城市气象研究所与北京大学合作于2001年春季(3月)、夏季(6月)、秋季(9月)和冬季(12月)开展了大气细粒子与气象能见度的同步综合观测,旨在探求细粒子的物理化学特征及其与大气能见度的关系。监测结果表明,能见度与PM2.5质量浓度在春季呈乘幂关系;夏季除高相对湿度外,呈指数关系;秋季呈对数关系;冬季呈指数关系。为了便于比较,将两者间的关系全部用指数关系表示。北京市大气能见度与细粒子质量浓度呈现很好的负相关性,无疑细粒子污染是造成大气能见度下降的主要原因,它已成为目前中国大气污染研究的重要内容之一。     

2009年秋冬季天津低能见度天气下气溶胶污染特征

为研究天津城区秋、冬季雾霾等低能见度天气下气溶胶污染特征,采用2009年10—12月的大气能见度及相关气象和环境监测数据,并结合一次典型雾霾事件分析PM₁₀和PM_2.5质量浓度演化过程及其垂直分布特征。结果表明,低能见度天气占秋、冬季观测时长的一半以上,其中以霾天气为主;典型低能见度过程分析显示,霾日近地层内PM_2.5分布均匀,表现出显著的区域污染特征;雾日气溶胶质量浓度先升高后下降,系气溶胶粒子吸湿性增长与导致可溶性组份溶出的湿清除协同作用,低层PM_2.5质量浓度显著高于较高层,其垂直分布差异与相对湿度的垂直变化和逆温层高度有关。     

2011年11月苏州一次灰霾天气过程分析

2011年11月10-14日苏州地区发生了一次严重灰霾天气过程,利用气象观测资料、探空资料及大气成分站监测资料对苏州三个站点的受污染情况进行了综合分析。结果表明：灰霾期间地面受弱气压场控制,风力较小,且有接地逆温的持续存在,大气水平和垂直输送都很弱,导致大量污染物在近地面堆积,能见度恶化;三站中昆山站灰霾持续时间最长,共计104时次,影响程度最重,重度灰霾占总数的39 %,中度和重度灰霾超过灰霾总数的一半;灰霾时各粒径颗粒物浓度均维持在较高水平,细粒子在可吸入颗粒物中占有较大比重,说明细粒子对灰霾贡献作用大,14日凌晨昆山及太仓出现大雾天气时细粒子比重甚至超过了灰霾时,而相对湿度峰值只有94 %,因此将该段天气定性为雾霾共存或者湿性霾更妥;秸秆焚烧污染期间,BC浓度明显上升,其绝对浓度要高出正常情况的3倍左右;通过CO/SO₂及PM₁₀/SO₂对比发现昆山站受秸秆焚烧污染程度要严重的多,因此推测昆山本地郊区可能也存在零星秸秆露天焚烧点。     

天津冬季大气能见度与空气污染的相互关系

为探求天津冬季大气能见度特征与空气污染的相互关系,于2008年12月至2009年1月连续观测大气能见度和空气污染物浓度(PM10、PM2.5质量浓度,O_3、NO_2和SO_2体积浓度),并结合相对湿度进行相关分析。结果表明:天津冬季大气能见度平均值为11.59 km,日变化呈明显的单峰特征,其变化特征受到空气污染物,尤其是气溶胶质量浓度及相对湿度变化共同影响;观测期内霾的发生频率接近50%;采用非线性回归方程拟合能见度与气溶胶质量浓度相互关系显示,PM2.5质量浓度对水平能见度的贡献大于PM10质量浓度,并且高湿情况下,能见度与气溶胶质量浓度相关性更好。     

天津2011年秋冬季PM2.5组分特征及其对能见度的影响

利用2011年能见度、相对湿度、风速逐时观测资料和11月16日至12月13日期间颗粒物膜采样数据,分析天津市大气能见度与PM_2.5组分的关系。结果表明：天津颗粒物质量浓度与能见度变化总体呈负相关,PM_2.5和相对湿度对能见度的影响作用明显。能见度与颗粒物中TC质量浓度变化呈负相关,SO₄^2-,NO₃^-,OC和EC是影响大气能见度的主要组分,其中SO₄^2-浓度对能见度影响最大,其次为OC浓度、EC浓度,NO₃^-浓度对能见度的影响相对较小。后向轨迹和混合层高度分析表明,气象条件是造成PM_2.5质量浓度分布差异的重要原因。     

STUDY ON THE VISIBILITY REDUCTION CAUSED BY ATMOSPHERIC HAZE IN GUANGZHOU AREA

In recent years the pollution of aerosol is getting worse and worse in Guangzhou area. The haze weather mainly occurs from October to April of the following year, resulting in visibility deterioration. From the beginning of the 1980's the visibility dramatically deteriorated, obviously increasing haze weather, in which there are three big fluctuations, respectively showing the periods of pollution of dust, sulphate and dust, fine particle from photochemical process and sulphate and dust accompanying the development of economy. The long-term tendency of visibility caused by fog and light fog does not have the tendency due to human activity or economical development and the variation mainly show the inner interannual and interdecadal variation of climate. The deterioration of visibility has close relation to the fine particles in Guangzhou area, with half of PM10 surpassing the limits set by national second graded standard, meanwhile, all values of PM2.5 rise above the day-mean limits of American national standard, indicating very high fine particle concentration. The ratio of PM2.5 to PM10 is also very high, reaching 62% - 69%, especially higher in dry seasons than in rainy seasons.     

沿海工业城市灰霾天气增多与海盐气溶胶粒子的关系

我国28年前在粉尘污染时代建立的空气质量评价体系,已经远远不能描述新型复合空气污染类型,尤其是不能描述细粒子污染的情况,能见度（vis）的恶化主要与细粒子的质量浓度关系比较大,而与气溶胶的质量浓度关系不大。vis与PM2.5,尤其是PM1有非常好的关系,因而目前用vis来描述灰霾天气是最好的指标。2008年珠三角灰霾的减少与大气环流形势有关,东亚环流径向度较大,冷空气影响岭南地区较为频繁;与2008年下半年爆发的金融海啸引发的加工业开工不足、物流减少亦有关联;另外各级政府对大气环境的治理收到成效也是灰霾天气减少的重要原因。尤其值得注意的是沿海工业城市灰霾天气增长较快,沿海工业城市灰霾天气增多与海盐气溶胶粒子的氯损耗机制关系密切。     

北京一次持续霾天气过程气象特征分析

2013年1月10-14日,北京平原地区出现了水平能见度在2 km以下、以PM_2.5为首要污染物、空气质量持续5 d维持在重度以上污染水平的霾天气。综合分析此次霾天气过程的天气形势、北京地区常规和加密气象资料以及城郊连续观测的PM_2.5浓度资料。结果表明：此霾过程期间,北京高空以平直纬向环流为主,受西北偏西气流控制,没有明显冷空气南下影响北京地区,地面多为不利于污染物扩散和稀释的弱气压场;大气层结稳定、风速小(日平均风速小于2 m·s^-1)、相对湿度较大（日平均相对湿度在70 %以上）、逆温频率高强度大,边界层内污染物的水平和垂直扩散能力差;北京城区及南部的京津冀地区人类活动排放污染物强度大,在相对稳定和高湿的天气背景下,受地形和城市局地环流的影响,北京本地污染物累积和区域污染物输送以及PM_2.5细粒子在高湿条件下的物理化学转化等过程共同作用造成此次北京城区及平原地区污染物浓度快速增长并持续偏高,高浓度PM_2.5对大气消光有显著影响,造成低能见度和持续霾天气。     

天津武清能见度特征分析

利用2006年8～9月的野外观测资料,分析了天津武清区晴天能见度的变化特征,并分析了能见度与细粒子（PM2．5）、大气污染物和大气相对湿度（RH）的相关性。结果表明：观测期内大气平均能见度为6．3km,低于4km的时间段占50％;日变化表现为日出前（北京时间5时）能见度最低,约为2．6km,下午15时最高,约为11．1km;不同大气相对湿度下能见度与大气中细颗粒物浓度相关性不同;污染气体浓度与能见度呈反相关关系,φ（SO2）、φ（NO2）、φ（NO）、φ（NH3）和φ（CO）越高,能见度越低。     

西宁市典型污染日PM10输送规律研究

为研究西宁市PM₁₀的区域性污染特征,对2006年3月至2010年2月各季逐日大气污染指数（API,首要污染物为PM₁₀）进行统计分析。利用后向轨迹模型（HYSPLIT Model）对西宁市典型污染日（API > 200）中气团的后向轨迹进行模拟,研究PM₁₀的运动轨迹和区域性污染的可能来源。结果表明：西宁市一年中春季（集中于3月和4月）PM₁₀污染严重,与该季节气团对颗粒物的长距离输送有关。造成西宁市重污染状况的主要天气是风沙尘,北部和西北部的沙漠地区是主要风沙源;相邻城市PM₁₀污染峰值的提前与滞后,体现出区域性污染的传输过程。     

2018年1月青岛市一次重度污染雾—霾天气成因分析

利用中国国家地面站逐小时气象观测资料、中国环境监测总站空气质量逐时监测数据、ECMWF 0.125°（纬度）×0.125°（经度）再分析资料及青岛市八关山自动站常规要素逐小时数据,对2018年1月15~22日青岛市一次重度污染雾—霾天气过程的特征及其影响因子进行分析。结果表明:PM10为首要污染物,污染过程中青岛市48 h 输入污染源前期主要为北方干冷气团与江淮湿空气在山东半岛北部汇聚堆积,后期则主要包括山东省内局地大气污染物排放。雾—霾期间,500 hPa中高纬地区受乌拉尔山阻塞高压和中西伯利亚冷低压控制,宽广的东亚横槽稳定维持,青岛上空以平直西风气流为主,地面等压线稀疏,风速小;随着横槽转竖,纬向型环流转为经向型,冷空气大举南下,风速急增,降雪发生,雾—霾迅速消散。在静稳的大气环流背景下,当近地逆温层内弱风或持续吹陆风,对流层低层上升和下沉运动较弱,水汽条件较好时,有利于雾—霾维持。综合分析雾—霾各阶段PM2.5浓度和相对湿度与能见度间的关系发现,霾阶段两因子影响力相当;雾阶段能见度主要受相对湿度的影响;静稳条件下PM2.5浓度累积增加是影响雾、霾混合阶段能见度的主要因子。     

北京秋季一次重污染过程的成因分析

近年来,北京的大气环境问题日益受到关注。以2002年10月8—13日北京地区一次重污染过程为例,采用中国气象局的MICAPS系统和美国的HYSPLT模式,分别从污染过程产生的天气条件、污染物输送轨迹等方面分析研究此次空气污染的形成原因。结果表明：造成此次重污染过程的不利因素主要包括三个方面,一是较强的海平面高压、均压场控制导致北京地区垂直大气层结稳定,不利于污染物垂直扩散;二是北京地区三面环山,导致近地面为弱的偏南气流控制,不利于污染物水平扩散;三是近地面弱的偏南气流从江苏、山东、河北、天津等地携带了大量的污染物向北京地区输送。     

2016—2017年冬季华北地区一次重污染过程的气象条件分析

以华北地区为研究区域,利用地面监测数据、高空观测资料、NCEP FNL资料及HYSPLIT后向轨迹模式,对2016年12月26日至2017年1月9日该地区的雾霾天气过程进行综合分析。结果表明,雾霾期间高空以纬向环流为主,冷空气势力偏弱,主要受高压、弱高压或均压场控制,有利于华北地区静稳天气形成。同时,雾霾期间边界层平均高度约600~900 m,污染物浓度与边界层高度呈负相关,且污染物浓度变化较边界层高度变化存在滞后现象。逆温层的长期存在,不利于污染物垂直扩散,能见度一直维持在5 km以下。后向轨迹集合模拟与聚类分析表明,以北京地区为核心的华北地区雾霾天气期间,外来污染物中,80%来自西北方气团,20%来自河北西南地区气团。