降雨对PM2.5浓度的影响及人工降雨降低PM2.5浓度的探讨

湿沉降是使大气颗粒物浓度减少的途径之一。该文利用2013年6月南京市逐日PM2.5浓度资料,及同期降水、风速和相对湿度的数据,分析了南京夏季PM2.5与气象条件变化之间的关系。结果表明,在低风速、高湿度、污染物不易扩散条件下,降雨并不能有效降低当日PM2.5浓度。而在风速较大的条件下,污染物在随风扩散稀释的同时,降雨对污染物的湿沉降作用促进了PM2.5浓度降低。建议在采用人工增雨方法清除PM2.5时,要考虑气象条件的影响。     

上海市一次罕见的连续11天空气污染过程的特征及成因分析

2005年11月22日～12月2日上海市环境空气质量罕见地出现连续11天轻度污染,作者从天气形势和气象因子变化着手,初步分析了此次污染事件的成因.结果表明:轻度污染期间,上海市主要受高压脊控制,天气晴朗,气温回升,日夜温差大,地面风速很小,早晚易出现逆温和轻雾,这种停滞的气象条件不利于大气污染物扩散,易造成轻度空气污染.后向轨迹和PM10与PM2.5浓度变化分析阐明,如果气旋移动在北方引起沙尘天气,冷空气南下途中没有显著降水,伴随锋面移动的大风天气极有可能长距离输送高空浮尘,造成下游地区PM10浓度显著上升,出现典型的颗粒物污染.     

不同气象条件下烟花爆竹燃放对空气质量的影响研究

利用2006年春节期间北京城近郊区主要污染物（SO2、NO2、PM10和PM2．5）浓度和气象资料,分析了烟花爆竹禁放改限放后对空气质量的影响。结果表明：除夕和元宵节大量燃放烟花爆竹导致颗粒物浓度在短时内快速上升,但对S02和N02浓度的影响不明显。春节期间21：00-02：00为颗粒物浓度受燃放烟花爆竹影响最大的时段,其间PM25浓度最高可达该时段内月平均值的6倍,受燃放高峰的影响城近郊区6h平均PM10浓度超过400μg／m^3。城市人类活动集中区和远郊区细粒子浓度对比显示,元宵节城区PM25小时浓度高达718μg／m^3,比远郊区高500μg／m^3以上。气象条件仍是影响春节期间整体空气质量的主要因素,特别是持续高浓度污染主要与小风、逆温、高湿等不利污染物扩散的稳定天气有关。除夕在集中燃放烟花爆竹后,由于存在有利扩散的气象条件,颗粒物浓度很快降低,没有造成持续性的污染,而元宵节前后持续性的空气污染是稳定天气和长时间燃放爆竹以及局地生产生活排放的污染物共同造成的结果。     

漯河一次持续性重污染过程成因及传输特征分析

利用常规气象资料、颗粒物观测数据、NCEP 1°×1°分析资料、GDAS 1°×1°数据、激光雷达资料等,对2018年11月下旬河南漯河一次连续重污染天气过程成因与污染物传输特征进行了分析。结果表明:(1)本次污染与天气形势关系密切,前期受静稳纬向环流和地面均压场影响,有利污染积累;中期高空槽与地面变性高压引导弱冷空气东移南下,产生滞留效应,污染物迅速增加;后期因低层东路冷空气扩散与静稳形势恢复,污染继续积累增长,形成连续性重污染。(2)PM_(2.5)造成重污染时因辐射逆温持续稳定,导致污染加剧;PM_(10)重污染时因逆温层减弱消失,有利污染物输送沉降;混合重污染时因近地层湍流混合加强形成逆温,污染持续发展。(3)本次重污染天气主要有5条传输路径,西南路径和偏东路径污染比例较高,其轨迹短,高度在900 hPa以下,对PM_(2.5)近距离输送作用明显;西北路径和偏北路轨迹长,起始高度在700—600 hPa之间,高空中远距离输送以PM_(10)为主。(4)受静稳条件和近地层高湿影响,高消光带维持在600 m以下,较低边界层抑制垂直扩散,导致污染细颗粒物与沙尘积累并长时间共存。(5)本次重污染是本地污染累积和高空外源污染输送共同影响。除漯河本地污染贡献较高外,高潜在源区主要集中河南西南部、东北部以及与山东交界处,这也是本次持续性污染发展的重要原因。(6)重污染时地面偏北风占主导,其他方向风速较小,有利形成污染辐合以及污染物二次转化并加剧污染。     

关中颗粒物粒径谱特征及其气象影响因子分析

利用西安泾河和长安的气象观测资料、陕西秦岭大气科学试验基地气溶胶粒子谱观测资料及西安市环境保护局颗粒物质量浓度观测资料,分析了气象条件对关中颗粒物粒径谱的影响,结果表明:关中特殊的地形影响和严重的颗粒物污染是霾易发的主要原因;混合层高度与PM_(2.5)质量浓度具有较明显的负相关关系,秋、冬季混合层高度高有利于颗粒物污染的扩散。不同方向上风速变化对颗粒物浓度的影响体现了西北气流对关中颗粒物污染的扩散作用和偏东气流对颗粒物污染的输送。高相对湿度有利于稳定层结的维持和污染物集聚,当相对湿度≤80%时,粒径在150nm～1.0μm的粒子的数浓度,随着相对湿度的增大明显增加,对降低能见度、形成雾-霾有重要作用。不同粒径段粒子的数浓度随相对湿度的变化不同,对能见度的影响也不同;相对湿度越大,湿度对降低能见度的贡献越大。     

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。     

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。     

2008年奥运会期间北京地区PM10污染天气形势和气象条件特征研究

利用2008年7～9月北京污染监测资料、气象观测资料、韩国气象厅天气图资料及NCEP再分析资料,分析了2008年奥运会期间北京地区空气动力学当量直径小于等于10μm颗粒物(PM10)污染特征及其成因,统计了利于和不利于污染物扩散的天气形势,研究了北京发生PM10污染的典型天气形势和气象条件。结果表明:1)奥运会期间北京共有8天出现PM10污染,包括一次持续污染过程,奥运会赛时和残奥会赛时未出现污染过程,这主要与北京8、9月降水偏多有关;2)不利于污染扩散的天气形势(如风速较小、偏南风、高温高湿、近地层出现持续逆温)出现频率较高,但并未造成特征性的PM10污染,这可能与奥运会期间的污染控制措施有关;3)PM10污染过程多与台风系统或热带低压的北上,从而阻滞了华北地区天气系统的南下东移相关联。     

北京大兴国际机场不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境影响的模拟研究北大核心CSCD

北京大兴国际机场作为吞吐量巨大的超大型国际枢纽,其运营过程中飞机尾气排放量大,对机场周边地区大气环境的影响不容忽视。为研究不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境的影响,根据北京市环境空气数据筛选出2020年度不利气象条件时段,基于北京大兴国际机场2025年规划相关基础数据,采用排放与扩散模型系统(EDMS)建立飞机尾气排放源清单,开展不利气象条件下大气污染扩散模拟预测分析。气象分析结果表明不利气象条件时段存在小静风、高湿、厚度薄而强度大的接地逆温等特征,该时段北京地区经历以PM_(2.5)为首要污染物的重污染过程,并伴随着低能见度天气。模式预测结果显示在不利气象条件下摩擦速度和混合层高度等参数均处于较小的水平,大气污染扩散条件较差,飞机尾气对周边环境产生较大程度的影响,且污染物落地浓度存在昼间较低、夜间较高的时间分布规律。分析不利气象条件下的污染气象特征和飞机尾气污染物落地浓度分布特征对开展机场大气污染控制措施研究工作具有一定的参考价值。     

2020年西安一次持续重污染过程成因及输送特征分析

利用中国环境检测总站环境数据、西安气象自动站逐时实况数据和探空数据、NCEP 25°×25°再分析资料以及GDAS 1°×1°数据,对2020年1月21—26日西安一次持续性重污染天气过程进行了环流背景、气象要素及输送特征分析。结果表明：500 hPa中高纬地区纬向环流,850 hPa暖平流,地面弱气压场是大气污染前期的典型天气形势。重污染期间24 h变压与污染物质量浓度呈6 h超前正相关,2 m气温与污染物质量浓度呈现一定同期正相关;高湿条件下,污染物粒子的吸湿增长作用使污染程度加重;污染物积累阶段,地面弱的偏东风使上游污染物向西安地区输送,受关中向东喇叭口地形影响污染物易在近地面层聚集,后期较长时间的偏东风的增强使污染物得到迅速扩散。此次重污染过程的输入污染主要来自河北、山西与河南一带,自东向西向关中平原地区输送污染物颗粒。     

2019年湖南一次重污染天气过程成因分析

2019年12月12—17日,湖南省出现了一次首要污染物为PM2.5的持续时间长、影响范围大的重污染过程。本文综合应用湖南省环境监测站发布的AQI、逐小时主要污染物浓度和各类气象观测数据资料等,选取长沙为代表站,深入探究本次重污染天气过程气象条件、边界层演变特征等,并探讨污染物的来源和外来源气团移动路径。结果表明:此过程为输入叠加本地的复合型污染,污染积累阶段的弱冷空气打通了污染传输通道,有利于北方污染物南下,污染爆发阶段主要是本地静稳天气叠加上游外来源造成,污染清除阶段湖南地区地面主要是受较强冷空气影响,风力加大,污染物迅速稀释扩散,近地面逆温的存在是此次污染持续并爆发的重要条件。后向轨迹表明,此次重污染天气过程是外来源和本地源共同叠加的结果。     

宁波地区不同季节不同强度霾天气变化特征

利用2014—2016年宁波市镇海地区逐时气象观测资料和大气成分监测资料,对宁波地区霾天气的变化特征进行统计分析。结果表明:2014—2016年宁波地区霾天气小时出现频率为28.8%,湿霾出现频率为61.0%。近3 a宁波地区霾天气小时出现频率呈下降趋势,秋冬季(11月至翌年1月)霾天气小时出现频率较高,夏季(6—8月)霾天气小时出现频率较低;从日变化来看,霾天气小时出现频率峰值集中出现在上午09时和夜间20—23时。宁波地区重度霾的PM_(2.5)、PM_(10)颗粒物浓度为轻微霾的2.13倍和1.92倍,干霾颗粒物浓度高于湿霾,宁波地区霾天气的颗粒物组成较稳定,PM_(2.5)/PM_(10)比重为0.7左右。宁波地区颗粒物浓度与风速和降水量的相关性较好,春季和夏季风速与PM_(2.5)浓度的相关性较高,秋季和冬季风速与PM_(10)浓度的相关性较高;降水与PM_(10)浓度的相关性高于PM_(2.5)浓度。静稳天气时地面风速小易造成细颗粒物浓度的积累增长,冬季西北偏北风和东北风是影响宁波地区PM_(2.5)浓度变化的重要输送路径,当风向为西北风时,冬季和春季PM_(10)浓度增加明显。     

陕西关中地区冬季一次重霾污染过程及气象条件影响分析

利用陕西关中多站气象观测资料和颗粒物浓度监测资料,对2013年12月16—26日关中一次持续多日重霾污染天气过程的颗粒物污染特征及气象条件进行统计分析。结果表明,此次重霾污染事件主要是由细粒子PM_(2.5)造成。关中各站颗粒物浓度在污染过程中的变化具有区域同步性特征,各站PM_(2.5)浓度日均值的相关系数达0.71~0.96,且严重超标,区域最高小时浓度均值达508μg·m~(-3),污染非常严重。关中盆地特殊的喇叭口地形以及关中东部持续的强东风使得区域污染传输叠加本地污染循环累积,是17日关中各站PM_(2.5)浓度剧增的主要原因。污染严重阶段,西安和渭南持续的弱风和静风使得局地排放的污染物聚集,引起PM_(2.5)浓度振荡上扬;宝鸡21日PM_(2.5)浓度的爆发式增长则是由上游西安和渭南储备的高浓度PM_(2.5)在持续偏东风作用下远程传输所致;而铜川受山谷风影响,PM_(2.5)浓度具有显著日变化特征。长时间贴地、悬浮的多层逆温和低混合层高度的存在,抑制了污染物的垂直扩散,也造成低空水汽聚集在近地层,是PM_(2.5)浓度持续累积增长的重要原因。关中此次重霾污染的快速有效清除最终依赖于冷高压加强南下。     

宜昌一次连续性严重污染过程成因分析

2015年1月15—16日,宜昌及周边地区经历了连续性严重污染天气过程。文中利用污染物浓度数据和严重污染时段内气象资料及后向轨迹模型,分别分析了严重污染天气发生发展过程中的气象条件和污染物源地。分析表明,细颗粒物浓度(PM2.5,大气中直径小于等于2.5μm的颗粒物)具有明显的日变化特征,峰值一般出现在午夜,次峰值出现在中午12时前后,两个谷值分别出现在日出前和下午16—17时。通过与历史气候数据比较发现,2015年1月14—15日污染物浓度快速上升的时段内,宜昌站的气象条件表现为明显的相对湿度正距平(10%)以及较大的最大风速负距平(-1m·s~(-1));宜昌城区位于地形辐合线影响区域,有利于细颗粒物的聚集。宜昌站的探空数据表明,在1月14—15日期间,垂直方向上,1 km以下的大气中存在明显的逆温层,并且相对湿度保持较高的值(80%~90%)。风廓线雷达监测结果表明,1月14—15日,边界层顶较低,边界层以内为小风或静风流场,且以下沉气流为主。以上气象条件有利于气溶胶的吸湿增长和浓度的聚集。对1月1—20日后向轨迹分析表明,在宜昌地区,与4—5日相比,在15—16日持续性严重污染过程中,偏南轨迹造成的污染物在本地滞留性、往返性运动更明显,而且在到达本地之前6 h,均从城区以东进入,配合向东开口的喇叭口地形,更易造成持续性严重污染。     

2016年冬季安徽寿县地区两次重污染过程分析研究

利用2016年12月14日—2017年1月3日安徽寿县国家气候观象台大气边界层垂直探测资料、地面自动气象站资料、污染物浓度资料及天气图资料,对该地区两次重污染的积累和清除过程进行了分析,得到以下结论:1)两次重污染过程均起源于地面弱风(风速3 m/s)、高湿(相对湿度80%)等不利气象条件,导致污染物局地积累。再通过大风、降水、大雾过程等有利的扩散、沉降条件,对污染物进行清除。2)天气形势在重污染积累过程中起到了重要作用。主要特征表现为,高低空层结稳定,且低空处于湿区内部,多受暖舌控制或伴有暖平流。第一次重污染清除过程中,控制寿县地区的天气系统逐渐转变为低压,风向转为偏东风,并伴有降水天气。第二次污染物清除过程,则是大雾湿沉降和逆温层消除共同导致。3)重污染积累过程中边界层高度均偏低,最大高度也仅为500 m,对污染物垂直扩散范围有所限制,进而影响局地污染物浓度。重污染过程逆温现象多发,近地层逆温主要发生在夜间和清晨,逆温强度最强可达3℃/(100 m),污染物在逆温层低层和底部之下堆积。     

广西一次大气重污染过程的气象条件分析

对2016年12月28日至2017年1月7日广西一次大气重污染过程的环流形势、温度、湿度、风的特征进行分析,结果表明:高压中心位于东海时,华南地区气压梯度小的稳定环流形势使污染物不易扩散。500h Pa高压后部形势有利海上水汽的输送,形成的高湿度环境,会造成颗粒物吸湿性增长。大气层结稳定,近地层出现多层逆温厚度,且垂直湿度出现上湿下干的状态时,易于污染物的积累。跨区域污染传输是广西大气污染的重要因素之一。     

2020年上半年“COVID-19”疫情期间气象条件变化对四川盆地城市污染物质量浓度影响初步分析

大气污染物质量浓度变化主要受气象条件和人为排放变化所控制。2020年上半年在“新冠”疫情影响背景条件下,四川盆地的六项主要污染物质量浓度较往年有不同程度的变化,为了区分这些变化受气象条件和人为排放变化各自的影响程度,开展了气象条件变化对四川盆地污染物质量浓度影响的初步分析。分析结果表明:2020年1～6月整体空气质量优于2019年同期。主要影响污染物浓度的气象参数中,成都平原、川东北地区平均风速与往年相当,川南地区平均风速低于往年。从2020年3月开始,盆地各个城市的总降水量明显偏少,其中5月降水偏少情况最为严重,对应的相对湿度在5月同比较低。平均温度2020年高于2019年,尤其是5、6月平均温度较往年偏高大约4～5°C。月日照总时长从3、4月开始明显长于往年。用固定污染源,改变初始气象条件的方法进行数值模拟结果表明,PM2.5和PM10相似,1、2月模拟结果低于2019年,3、4月高于往年,5、6月同比偏低,主要偏差区域在川南城市群。SO₂ 在1、2月气象条件有利于扩散,3月川东北不利扩散,其余月份差距不明显。NO₂在2月气象条件较为不利,CO不利的月份为4月。4月气象条件有利于臭氧扩散,而5、6月盆地气象条件对O₃污染过程起了较强的推动作用。定量分析各个城市污染物浓度贡献率表明,受疫情影响,除臭氧外的颗粒物和气体污染物在1~4月人为排放贡献为负,5、6月由于全面复工复产,导致盆地的污染物浓度也有所上升,人为排放贡献率也大幅增加。O₃由于人为排放增加与不利气象条件叠加,导致盆地O₃污染情况较为严重。     

北京地区夏末秋初气象要素对PM2.5污染的影响

利用北京宝联站及北京上甸子大气本底站2006-2008年的7-9月PM2.5连续观测资料以及北京市观象台的探空数据、海淀气象站的风廓线雷达和降水量等资料,对北京地区夏末秋初PM2.5的质量浓度特征及其与气象要素的关系进行了统计分析.结果表明:城区站各月平均PM2.5质量浓度明显高于郊区站,高空偏南气流的输送是造成城区及本底地区出现细颗粒物污染的主要原因.从地面风速来看,城区当北风和南风分别达到2m·s-1和3.5 m·s-1以上时能起到扩散作用;郊区在低风速的北风条件下也能起到扩散和稀释作用,而南风基本上对郊区的颗粒物无扩散作用.PM2.5质量浓度在降水前后的清除量与降水量、初始质量浓度均呈正相关关系,城区及郊区的云下清除过程更多取决于降水前污染物的浓度,降水量作用较弱.当混合层高度突破1500 m时,垂直扩散对污染物的稀释扩散效果明显.     

“13·12”西安重污染气象条件及影响因素

使用高分辨监测资料对2013年12月18—25日西安严重污染天气气象条件及影响因素进行分析。结果表明:严重污染期间,亚洲大陆中高纬度500 hPa呈一槽一脊经向环流型,陕西处于地面冷高压南部均压场控制下。空气质量转好时,高空锋区明显增强,地面冷锋快速东移、南压,边界层高度增大,近地层集聚污染物显著抬升。严重污染与非污染时段气象条件差异明显。除接地逆温外,近地层不同高度存在悬浮逆温,相对湿度呈湿-干-湿垂直分布,温湿条件有利于污染加强。严重污染属于以湿霾为主的重度霾天气,日平均能见度小于1.5 km,边界层高度小于0.7 km,郊区湿霾每日持续时间平均比市区长约5 h。严重污染期间,细颗粒物浓度远高于粗颗粒物,随时间增加趋势明显。颗粒物平均浓度在午后出现峰值,可能与边界层高度偏低、关中盆地地形因素密切相关,本地地面风场日变化对污染有加重效应。     

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。