2013年12月浙北北部两次重度霾过程的对比分析

使用NCEP FNL资料对2013年12月浙北北部两次重度霾过程进行分析,结果发现,两次过程均与冷空气影响有关,发生前存在大范围污染物的持续积累,都是本地排放积累和周边污染传输的综合影响结果。两次过程发生的气象背景不同： 4日过程因静稳天气影响所致,污染物主要来自本地和周边（江苏中东部）的传输积累;26日过程与冷空气影响关系密切,为冷空气前锋携带大量污染物快速南下影响所致,污染物主要来源于黄淮平原远距离输入。边界层逆温有利于增强并导致重度霾发生。风廓线资料显示,边界层偏北风影响至地面时,重度霾发生。1500 m高度以下风力持续低于4级,重度霾和雾发展并持续;边界层风力增大至6级,重度霾消散。静稳天气下,污染物浓度变化与本地活动关系密切,过程中PM颗粒物共出现3个浓度高峰,而冷空气影响下,仅出现单个浓度高峰。     

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。     

珠江三角洲霾天气的近地层输送条件研究

近年来, 珠江三角洲地区气溶胶污染日趋严重, 霾天气造成能见度恶化和空气质量下降。近地层输送条件即地面流场与大气污染物稀释扩散密切相关。利用2004—2005年广东省466个地面自动气象站资料、广州观象台常规气象资料、珠江三角洲大气成分站网器测能见度资料、珠江三角洲城市环境监测站网的PM₁₀浓度资料等, 使用矢量和分析方法, 分析珠江三角洲近地层风及其对严重霾天气过程和清洁对照过程的影响。结果表明: 2004年霾天气高发季节, 东亚纬向环流比2005年同期显著, 纬向环流不显著的年份, 气流南北交换显著, 冷空气跨越南岭、到达珠江三角洲的机会比较大, 伴随冷空气的大风等天气有利于污染物扩散; 纬向环流显著的年份, 冷空气跨越南岭、到达珠江三角洲的机会比较小, 污染物易于堆积。珠江三角洲霾天气具有区域性特征, 旱季出现最多, 雨季出现最少。严重霾天气过程出现在每年12月至次年4月, 清洁对照过程出现在台风直接影响或冷空气活动频繁的季节。与2004年相比, 2005年的静风频率较低, 且旱季风速较大, 不利于霾天气的形成。矢量和分析表明:区域霾天气过程与区域内静小风过程, 即出现气流停滞区有密切联系, 清洁对照过程与强平流输送有关。     

青海东部一次区域性寒潮天气的成因分析

利用Micaps常规气象资料,从天气学角度对2015年4月1日青海省东部区域性寒潮天气过程的环流背景,影响系统及成因进行了分析。结果表明:此次寒潮天气过程主要是由乌拉尔山阻塞高压前部偏北气流引导极地冷空气南下在乌拉尔山东南部一带堆积,形成强大的冷高压;巴湖低涡分裂小槽东移南压,引导冷空气南下,在青海东部与南支槽叠加,促成了青海东部此次中到重度寒潮天气;乌拉尔山东南部地面冷高压分裂冷空气扩散南下,北路冷空气东灌进入青海东部河谷地区,与西路冷空气在青海东部地区锢囚,利于冷空气在青海东部维持;中低层强冷平流也是产生寒潮天气的触发机制;夜间辐射冷却加剧青海东部地面降温;新疆北部至河西走廊西部的中高层高空急流强盛,青海东部位于急流出口区右侧,利于高空动量下传,导致地面风速加大,另外地面冷锋后部气流下沉加压,也是导致地面出现大风的原因之一。     

哈尔滨春季一次罕见重度霾天气成因分析

利用气象、环境、卫星遥感火点监测等资料，从环流形势、气象要素、污染物和污染传输特征等方面对哈尔滨2018年4月4日夜间至5日白天罕见重度霾天气成因进行分析。结果表明，此次重度霾天气首要污染物为PM2.5，污染最重时PM2.5浓度高达507μg?m-3，秸秆焚烧是污染物的主要来源，既有本地源又有外地源，利用HYSPLIT模型模拟出这次重度霾天气污染传输特征。重度霾时段，近地面风速小，为1.5m·s-1左右，最小为0.1m·s-1，风向呈弱气旋性辐合、湿度增大有利于形成霾。低层存在较强的贴地逆温，逆温层顶高度约为100m,逆温强度约为1.5℃/100m，不利于污染物在垂直方向上扩散。地面均压场和高空弱高压脊、暖锋锋区和暖平流为这次重度霾天气提供了有利的大气环流背景条件。     

2014年秋季长株潭城市群一次典型霾污染天气过程的气象特征及成因分析

利用长株潭地区地面空气质量监测资料、常规地面气象资料及NCEP再分析资料和MODIS火点监测资料,结合HYSPLIT4后向轨迹模式,对2014年10月1718日长株潭地区一次严重霾天气过程的空气污染特征和成因进行综合分析。研究表明,长株潭地区此次严重霾天气污染事件的主要污染物为PM2.5,安徽南部和江西西北部地区秸秆焚烧产生的颗粒物,经高空偏东北气流引导输送到长株潭地区,是这次大范围烟霾天气的主要来源。长株潭地区西部高空槽区宽广,槽前西南气流较为强盛,地面受均压场控制,水平风速弱,为严重霾污染天气的维持提供了有利的环流条件。中低层逆温和大气底层湿度的增加,使污染物粒子不断累积;近地面连续静（小）风和风向的频繁转变,不利于污染物粒子的水平扩散;中下层弱的下沉气流、较低的混合层高度有利于污染物的垂直累积,为此次重度霾污染天气的发展、加强提供了有利的气象条件。     

重庆主城区一次重度霾天气过程分析

利用NCEP再分析资料、L波段雷达探空资料、常规气象资料及自动气象站资料和空气污染资料,对2005年12月25-28日重庆主城区一次重度霾天气过程进行了分析.结果表明:此次重度霾天气过程发生在一定天气背景下,500 hPa青藏高原南侧南支槽槽区宽广,槽前西南气流较为强盛,850 hPa重庆地区持续处于均压场控制,气压梯度小,水平风速弱,且影响重庆地区的冷空气活动少、强度弱,有利于重度霾的形成和维持;低层风速较小、中低层逆温层的持续存在、气温较低也是此次重度霾形成和维持的重要条件;在未达到饱和的情况下,适当增加湿度有利于霾的加强,霾天气过程中,气溶胶粒子的吸湿增长会使能见度更加恶化.     

山东一次大范围持续性霾过程的气象条件分析

2016年12月30日至2017年1月8日，山东出现了以PM2.5为首要污染物、持续几天、大部地区重度以上污染的霾天气。基于多种实况观测资料和ERA Interim再分析资料，分析了此次过程天气背景和边界层特征等。结果发现：高空平直纬向环流、地面弱气压场、典型的静稳天气，有利于霾维持较长时间。此次过程期间有3次冷空气影响，冷空气的强度影响霾的变化，弱冷空气难以破坏近地层逆温结构，并会从上游向下输送污染物，有利于污染物的累积；较强冷空气带来较强的垂直运动，破坏了静稳天气形势，有利于污染物的扩散及清除。此次过程稳定层结形势下，边界层高度是一个对霾有指示意义的物理量。边界层高度和AQI的变化呈滞后负相关关系，边界层高度降低之后对应AQI指数升高。逆温层长时间的存在是此次霾持续的重要条件，另外由于地理原因东南风增湿和逆温层顶高度降低都会导致污染物浓度增大，使霾加重。     

浙北地区一次冷空气过程中的灰霾天气过程分析

利用常规气象观测资料、中尺度自动站资料、探空站资料和空气污染资料,对2014年1月3-4日浙北地区的一次大范围灰霾天气过程进行了综合分析,结果表明:冷空气南下和中层高度的干燥暖舌影响,是这次灰霾天气过程的天气背景;冷空气受到700 h Pa干暖舌的抑制作用,侵入700 h Pa以上高度的速度缓慢,导致地面虽然有较大风速,但在中层形成的逆温结构,使得这次灰霾天气过程能够维持;发生霾时的混合层高度比轻雾高,大气混合层高度的变化对霾的发展变化有较好的指示作用,可为霾的预报提供参考依据。     

江苏冬季霾日数的年代际变化与环流异常和区域增暖的可能联系

近50年江苏冬季霾日数随时间线性增多,其距平变化在1970年代由负位相转变为正位相。这种变化可能与东亚气候突变有关。利用江苏气象站点资料和NCEP/NCAR再分析资料,结合江苏冬季霾日数的年代际变化特征,探讨其与年代际气候变化的联系。结果表明,在江苏冬季霾少发期(1961—1979年),500 hPa高度场在欧亚中高纬地区表现为“正-负-正”的距平分布,即在乌拉尔山附近和阿留申群岛附近表现为正距平,而在贝加尔湖以东地区表现为负距平。这种“两脊一槽型”的分布有利于北方冷空气南下,冬季风较强,使江苏境内地面风速增大,有利于大气污染物扩散,同时大气净化次数有所增多,不利于霾天气发生。而在霾的多发期(1980—2010年),异常的大气环流型则相反。此外,江苏冬季霾日数对气温增暖存在可能的显著正响应。      

2017年5月长三角地区一次沙尘重污染天气成因分析

利用地面污染物监测数据、常规气象数据,ECMWF再分析数据以及L-波段无线电探空数据,并结合后向轨迹模型,对2017年5月长三角地区的一次沙尘重污染天气过程进行成因分析。结果表明:此次沙尘重污染过程是天气系统、地面及边界层气象条件共同作用的结果。东亚大槽东移、冷空气南下并配合地面高压的发展使河西走廊、宁夏大部、内蒙古西部出现沙尘天气,为后期长三角地区沙尘的输送提供了沙源; 850 h Pa上较大的风速为上游沙尘源区向下游长三角地区输送提供了通道;高压中心的下沉运动和白天增强的热对流活动使得高层沙尘影响地面具备了足够的动力条件;当沙尘抵达长三角上游地区后,不断减弱的冷空气和趋于静稳的近地面形势不利于污染物扩散,加剧了此次污染过程。     

宁波地区一次重污染天气过程的成因分析

以2015年1月25—26日宁波地区重度霾污染过程为例,利用常规地面站资料、颗粒物观测数据、M ODIS产品、气溶胶激光雷达数据、探空数据及轨迹模拟模式,从气象条件和污染源输送分析了此次污染过程的形成原因。结果表明,污染过程颗粒物主要集中在近地面800 m以下,北方弱冷空气南下携带的污染物近距离输送造成宁波地区颗粒物浓度迅速增加。中低层旺盛的西南暖湿气流使该地区维持高湿,空气中大量水汽包裹颗粒物下沉,造成污染加剧。逆温和高湿的气象条件,不利于污染物的扩散,导致颗粒物浓度积累增长。污染过程结束于北方强冷空气南下时,此时风速增加,扩散条件转好。     

河北中南部连续12 d重霾污染天气过程特征及影响因素分析

2013年12月14—25日,河北中南部地区发生了一次长达12 d的重霾污染天气过程。本文通过对同期气象条件、流场、污染物特征进行分析,探讨了这次过程的成因。此次污染过程与霾密切相关,具有持续时间长、范围广及强度大的特点;在静稳的大尺度气象条件和近地面大气层结下,污染物沿近地面风场的弱辐合区迅速积累,是重覆污染天气形成的关键;此次重霾污染天气过程中有两次弱冷空气活动,两次冷空气影响层次有所不同但影响时间均较短,不能彻底改变静稳大气层结,对污染物的扩散能力有限,重霾污染天气得以长时间持续。     

北京地区一次持续性雾霾天气分析

2015年11月27日至12月1日,北京地区出现了一次十分严重的雾、霾天气过程。综合分析此次雾、霾天气过程的天气形势、加密自动站、探空、风廓线雷达以及连续观测的PM2.5资料,结果表明:本次雾、霾过程,能见度的恶化与天气形势、PM2.5持续性波动增长、相对湿度增加、逆温出现频率高、近地层风速小及近地面偏南风输送有密切关系:(1)此次雾、霾过程期间,华北地区较长时间被地面高压后部的弱气压场和低压辐合区控制,地面风速和近地层风速较小,北京大部分地区处于弱的偏南风或偏东风控制中,很不利于污染物的水平扩散;(2)地面增湿趋势明显,低层偏南和偏东气流将水汽和上游污染物向北京地区输送,加之29日气温明显回升,导致地面积雪融化,近地面相对湿度增加,有时接近饱和;(3)边界层逆温一直存在,很不利于污染物的垂直扩散。     

苏州市一次重霾污染天气过程的数值模拟

本文对苏州地区2015年12月13—15日发生的一次典型的重霾污染天气过程进行了数值模拟,分析了颗粒物及其组分的时空变化特征及其气象影响因子,以期为该区域空气污染治理和预防提供科学依据。结果表明:(1)利用WRF-Chem模式对此次重霾污染天气过程的污染气体成分进行数值模拟后发现,小时平均的PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_2、NO_2模拟值与实测值的相关系数较高,达到0.68以上,通过了P0.01的显著性检验,且日变化过程对应也较好。(2)通过分析此次污染过程的天气背景,发现污染形成期高空环流比较平直,中层为均匀的弱高压控制,地面受弱高压脊控制,这种形势容易导致颗粒物的堆积。后期地面等压线密集时,风速大,有利于污染物的输送与扩散。(3)通过分析此次污染过程期间气象要素的变化发现,有逆温、风速小、相对湿度大等不利的气象条件是导致此次污染过程发生的重要原因之一。(4)HYSPLIT轨迹分析显示,此次重霾过程主要受北方大范围灰霾颗粒物南下影响,北方污染气团逐步南推,14至15日本地大气扩散条件差、污染物累积,最终导致本地污染加重,从而发生重霾事件。(5)火点图的分布进一步验证了此次重霾污染过程是由外来污染气团输入所导致。     

2020年西双版纳持续重霾天气成因和来源分析

利用常规气象观测资料、环境监测站点的空气污染物浓度监测资料、欧洲中心(ECMWF)提供的ERA-5逐时0.25°×0.25°再分析资料和NOAA研发的Hysplit后向轨迹模式,分析了 2020年3月29日-4月5日低纬高原的西双版纳地区持续性重度霾空气污染事件的特征、气象成因和污染物颗粒主要来源。结果表明：（1）重度霾污染期间,AQI值及PM2.5浓度值有显著日变化特征,表现为白天低、夜间高。（2）冷空气势力偏弱,脊前暖平流使中低层大气增温,有利于西双版纳地区大气层结的稳定,无明显水汽输送带,整个过程空气湿度较低,连续8天重度霾污染并未出现传统上高湿的气象霾特征。稳定的大气层结和逆温层的存在削弱了大气在垂直方向上的对流交换。（3）受均压场控制,地面和低空风速小,较低的混合层厚度和较小的通风系数等共同作用,使得污染物颗粒在水平和垂直方向上扩散受到抑制,导致污染物颗粒聚集。（4）各污染物浓度值与MODIS/Terra卫星反演东南亚境外火源点数有显著相关性,其中火源点个数与AQI正相关高达0.5。（5）由Hysplit后向轨迹模式表明此次重霾污染过程中颗粒物可能来源主要是缅甸马圭、曼德勒和东枝境外的输入型累积传输。西双版纳位于低纬高原地区,受地形影响,污染物积聚在景洪城区及周边澜沧江河谷地带之后,很难通过水平输送离开,这是也是造成此次连续重度霾污染事件的重要原因。     

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。     

常州地区一次持续性霾天气过程分析

利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料对2013年12月1—8日常州地区一次持续性严重霾天气过程进行了综合分析。结果表明:常州地区此次持续性霾天气过程中高纬地区高层环流较平直,低层为弱西南暖湿气流,冷空气势力较弱;2013年11月30日常州地区位于地面"L"型高压顶部,偏西风对常州上游地区污染物的输送和12月1日清晨出现的逆温层,导致扩散条件较差是此次霾过程爆发的主要原因;持续的地面均压场控制和频繁出现的逆温层为霾提供了维持机制,12月9日的强冷空气造成了此次霾过程消散。持续性霾天气过程期间,温度露点差减小,相对湿度增大,风力减小,多为偏西偏南风,且近地面多为弱的上升运动,为霾的维持提供了稳定的层结和充足的水汽。常州地区此次霾天气过程的主要污染物为颗粒物(PM2.5、PM10),部分SO_2、NO_2及O_3等污染物通过协同转化作用生成颗粒物,导致霾粒子浓度剧增是此次霾过程爆发的重要内因;后向轨迹模式的模拟结果也表明常州上游地区污染物的输送对此次霾过程亦有贡献。     

春节期间气象条件对南京大气环境(污染/清洁)的影响

利用1981—2015年南京常规气象观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了南京市春节前后主要的天气形势及其对大气环境的可能影响。结果表明:(1)1981—2015年,南京地区春节前共出现冷空气过程19次,春节期间出现21次;春节前共出现降水天气过程27次,而春节期间共出现25次,降水持续时间均为2 d左右。春节前和春节期间,既没有冷空气又无降水天气过程的年份均为8 a。(2)影响的冷空气过程以中西路为主,春节前冷中心位于贝加尔湖以西,春节期间冷空气中心位置略偏南,强度略偏大;500 hPa以两脊一槽型分布,南京处于槽区,槽后冷空气不断南下影响南京;在冷空气影响下,南京以偏北风为主,且南京都处于大风速区;冷空气过程有利于污染物的清除和扩散。(3)降水过程期间,冷暖气流交汇于南京地区,南京处于南北气流交汇的鞍型场中,同时湿度大,且处于风场辐合区内,有利于降水天气的发生,进而对于大气污染物也起到了稀释和清除的作用。(4)南京市处于海平面气压的均压场中,地面风速较小,这样的天气条件不利于污染扩散;同时近地层相对湿度适中,有利于污染物半径吸湿扩大,进而增加大气污染物浓度;从温度层结来看,南京地区上空700～1 000 hPa气温基本一致,这样的中性层对污染物的向上扩散也起到一定的一致作用;上述这些气象条件都有利于大气污染浓度增加。春节期间的稳定天气形势会加剧污染天气的发生。     

辽宁一次大范围雾霾天气气象条件分析

2015年11月6—15日,辽宁省出现大范围持续性雾霾天气,局地出现严重霾。该文利用气象观测资料对此次雾霾天气的成因进行分析,结果表明:雾霾天气过程中辽宁位于高空槽前受西南气流影响,冷空气势力弱,地面处于稳定少动的低压系统后部,风速较小,维持在2 m/s;大气层结稳定,逆温频率高且强度大,混合层高度低,不利于污染物的水平扩散和垂直扩散。