哈尔滨市空气质量变化特征与气象条件的相关性分析

通过哈尔滨市2013-2016年的空气质量指数资料、常规气象资料以及NECP/NCAR再分析资料,对哈尔滨市空气质量变化特征及其与气象要素的关系进行了分析,并从气象因素探讨了哈尔滨市典型污染日发生的天气形势及特点。结果表明近4 a哈尔滨市的空气质量状况总体有所改善,其中8、9月空气质量最好,12月空气质量状况最差;首要污染物主要为PM10和PM2.5,且在冬季PM10和PM2.5最重;冬季哈尔滨市逆温厚度与污染物浓度呈正相关;逆温强度与污染物浓度呈负相关,重污染的典型地面形势主要有高压南部型、高低压过渡型、高压中心型、高压南部型、燃煤供暖型和秸秆燃烧型5类。     

开封市空气重污染典型天气背景分析与潜势预报模型研究

利用2014-2016年高空、地面气象资料和大气环境监测资料,对开封市空气重污染日持续时间和发生月份特征、 500 hPa高空环流和地面气压场形势、污染物浓度与气象要素的相关性和分布特征进行了统计分析。结果表明:开封市重污染日主要发生在11月至次年1月,重污染日的首要污染物为PM_(2.5)和PM_(10),出现频率分别为97%和3%;秋冬季重污染常具有连续性,连续1～2天的重污染累计频率为44%,连续3～6天的累计频率达到56%。发生重污染时500 hPa形势主要分为平直纬向环流型、低槽型和西北气流型,出现频率分别为47%、43%和10%;地面气压场形势主要分为高压前部型、均压场型、低压南部型、倒槽型和东高西低型,其中高压前部型出现频率最高,达63.4%,其次均压场型占18.3%,其他3种类型出现频率都在5%～7%。重污染日逆温层高度主要分布在925-1000 hPa,但当逆温层高度达到850 hPa时,其发生重污染的概率达到40%;重污染日850-925 hPa风速多在10m·s~(-1)以下,1000 hPa风速多在5 m·s~(-1)以下,地面早晚间风速多为1～3 m·s~(-1);地面早晚间相对湿度主要分布在60%～90%。根据统计结果,选取低层风速、逆温、地面风速、地面相对湿度、云量等作为预报因子,应用"配料"法,建立6个空气重污染潜势预报模型。经检验评估,24-72 h模型预测准确率达到85%以上。     

杭州AQI的分布特征及其与气象条件相关性分析

根据杭州市2013—2015年的空气质量日报资料,分析了杭州市空气质量特征及其与气象要素的关系,并从气象因素分析了杭州重污染日发生的原因。结果表明:1)杭州市近3年平均AQI为97,良好率为63%,7月杭州空气质量最好,1月空气质量状况最差,近3年杭州的空气质量状况总体有所改善;2)杭州市首要污染物主要为PM2.5和O3,在6—9月,首要污染物主要为O3,在其他月份,首要污染物主要为PM2.5;3)杭州AQI与气象要素密切相关,且不同的时段所依赖的气象因子也不同;4)杭州重污染日时,地面风速小,且68%的重污染日低空存在逆温,71%的重污染日低层存在下沉运动;5)杭州重污染的典型地面形势主要有冷空气影响型、高压影响型和倒槽型3类。     

上海地区空气污染变化特征及其气象影响因素

利用2013—2014年上海地区6种空气污染物小时浓度和逐日空气质量分指数(IAQI)的监测资料,统计分析了上海地区空气污染的变化特征及其气象影响因子。结果表明:2014年上海地区空气质量优良率达77.0%,空气质量总体较2013年明显好转。2013—2014年上海地区AQI具有季节性特征,表现为冬季空气质量较差、秋季空气质量较好的特征,其中12月空气质量最差。由首要污染物分布可知,上海地区最主要的污染物为PM_(2.5),其中冬季PM_(2.5)污染出现最多;O_3则为夏季的主要污染物。由污染物浓度的周循环变化可知,上海地区PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2和O_3浓度均存在周末低于工作日的"周末效应",但PM_(10)和NO_2浓度的"周末效应"更显著。由2014年上海地区霾日与PM_(2.5)浓度的变化可知,当PM_(2.5)浓度达到轻度及以上污染时,霾天气出现的概率大幅提高,但二者并非对应的关系。天气形势对PM_(2.5)污染影响较大,基于上海地区天气形势特点可以将PM_(2.5)污染的地面形势分为7种类型,其中高压中心型和高压楔型为PM_(2.5)污染的主要天气型。由于上海地区冬季冷空气活动频繁,西北风将上游地区颗粒物输送至本地,易造成较严重的污染天气;同时在冷高压的控制下,高压中心型和高压楔型天气频繁出现,导致颗粒物不易扩散,也易造成空气污染。夏季和秋季在副热带高压的控制下,水平和垂直扩散条件均较好,不易出现PM_(2.5)污染,但由于气温较高,光照条件较好,易出现O_3污染。     

气象条件对石家庄PM_(2.5)浓度的影响分析

利用2013~2014年石家庄逐小时PM2.5监测浓度与地面及探空等气象观测资料,从大气的垂直扩散、水平扩散和地面局地环流等方面,探讨气象条件对PM2.5浓度的定量影响关系。结果表明:(1)石家庄PM2.5浓度具有明显的日、月和季节变化特征,早晨08时前后PM2.5浓度最高,下午16时前后浓度最低;冬季PM2.5浓度最高,夏季最低;(2)2 a共出现485 d逆温,其中10~12月出现频率最多,达82.8%~86.2%,逆温致使低层大气垂直运动受阻,不利于污染物扩散;(3)大气混合层高度与PM2.5浓度呈反相关,PM2.5浓度75μg/m3(空气质量优良),对应大气混合层高度平均为1 448 m,而PM2.5浓度≥150μg/m3(空气重污染)的混合层高度降到878 m;(4)受地形影响,石家庄地面风与边界层附近风对污染物的影响明显不同:925 h Pa西南风、地面偏东风不利于污染物扩散;925 h Pa西北风、地面偏西风有利于污染物浓度降低。925 h Pa风速4 m/s、地面偏西风风速2 m/s、地面偏东风风速3 m/s,有利于污染物扩散;(5)降水对污染物有湿清除作用,清除量不仅与降水量有关,还与前期PM2.5浓度有关,且冬季降雪过程对PM2.5的清除作用是降雨的4倍。     

乌海市灰霾天气的气候特征分析

利用乌海市1971—2009年每天4个时次（或3个时次）的常规地面观测资料和2004—2009年的空气质量状况（PM10、SO2、NO2浓度值）,统计分析了乌海市灰霾的分布特征和规律以及出现灰霾时的相对湿度、平均水平能见度、2分钟平均风速、风向特征和空气质量状况。得到：（1）乌海市1971—2009年共出现165次灰霾天气,2004年以后出现了161次,最多出现在2007年和2009年;春季出现次数最多,冬季最少;4月出现最多,1月和2月出现最少;82.4%的灰霾天气出现在08时。（2）当出现灰霾时,相对湿度在60%以下占71%,相对湿度在70%以上时绝大部分是与雾同时出现;灰霾天气出现最多风向是偏南风,最多风速是≤3.0 m.s-1。（3）2004—2006年出现灰霾时92%的空气质量出现了三级轻微或轻度污染,2007年以后出现灰霾时,在冬半年空气质量绝大部分为三级轻微或轻度污染,而在夏半年大部分空气质量为良。     

运城盆地秋冬季PM2.5传输特征和源区分析

利用2017-2019年空气质量监测数据，采用HYSPLIT后向轨迹模式、聚类分析、潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT），对运城市秋冬季大气PM2.5传输路径、对应重污染的天气形势和潜在源区进行分析。结果表明：（1）运城近地层盛行偏东风时污染频率高，弱的偏东风和西南风时，污染物浓度较大。秋冬季PM2.5后向轨迹西北方向最多达53.53%，偏东方向最少为11.25%，偏西方向和西南方向介于两者之间，分别为16.61%和12.06%。（2）不同轨迹对应天气形势不同，西北和偏西轨迹下，500 hPa高度场上为两槽一脊或偏西气流，700～850 hPa受脊前西北气流影响，地面为高压前底部型或均压场型；西南轨迹下，500 hPa高度场上为偏西气流，700～850 hPa运城处于槽前西南气流，地面气压场为高压前底部（底部）或均压场。（3）运城PM2.5潜在源区主要位于陕西南部、四川东部和新疆东南、甘肃的东南部等地区，说明影响运城秋冬季PM2.5的浓度除了来自汾渭平原西南部的颗粒物区域输送，来自西北方向新疆、甘肃的远距离颗粒物传输也是重要来源。     

2012—2014年常州市大气重污染日的气象条件分析

利用常州市环境监测中心的大气污染监测资料、常州市气象局的常规气象观测资料及NCEP/NCAR再分析资料等分析了2012—2014年常州市的大气污染情况,将大气重污染日的地面形势场进行了分型,并重点分析了污染程度极为严重的2013年1月的气象条件,得到以下结论：1)近3年常州市共计出现大气重污染日54天,冬季为重污染日数最多的季节,首要污染物主要是PM2.5。2)可将重污染日的地面形势场归纳为均压场型、高压底部型、高压后部型、变性高压型和低压型5种类型：均压场型扩散条件差,为大气重污染最常见的地面形势;高压底部型一般伴随有冷空气扩散,往往导致上游污染物的输送;高压后部型、变性高压型分别意味着冷高压移出和变性减弱致使污染物累积导致大气重污染发生;低压型一般易出现降水,若前期污染程度较重或降水较弱,往往导致污染维持。3)2013年1月大气污染极其严重,单月共计出现重污染日14天,降水量异常偏少是本月重污染频发的主要原因之一,高温高湿小风环境则有利于大气重污染的形成。4)秋冬季节多冷空气活动,本地往往经历均压场高压底部冷空气冷高压均压场的循环过程,冷空气“间歇期”为大气重污染高发时段,故地面形势场对大气重污染的预报预警有着较好的指示作用。     

南宁市一次中度霾天气过程成因分析

利用南宁城区地面观测站的常规观测数据、欧洲中期天气预报中心ECMWF的ERA-Interim再分析资料、以及南宁全市逐日环境监测数据,对一次中等霾天气过程进行分析。结果表明:此次霾过程主要是由地面受冷高压控制导致长时间段无降水而引起的,在无有利扩散条件的情况下,PM2.5的浓度呈线性增长趋势,当空气质量达到中度污染时,就可能出现霾;较弱的低层风和近地面逆温层都能够加大PM2.5的堆积速度;在无降水但低层和地面风速有一定加大的情况下,PM2.5浓度只是浮动维持在某一数值,而不是呈现明显下降的趋势;中雨及以上的降水天气过程能够快速地降低空气中的PM2.5,结束霾天气过程。     

广州市一次霾污染过程及其气象成因分析

利用空气质量监测资料、地面气象观测及微波辐射计数据,对2017年1月1—8日广州市出现的一次灰霾污染过程进行了分析。结果表明:(1)1月1—8日逐日灰霾时出现6~17个,共出现74个,主要是轻微和轻度级别,占全部灰霾时的95.9%,其中5日出现了3个时次的中度灰霾;(2)灰霾污染期间颗粒物PM2.5和PM10均超标,5日颗粒物PM2.5和PM10质量浓度14:00—17:00 4个时次达到重度污染级别,广雅中学站5日14:00 PM2.5质量浓度最大值达292μg/m3(严重污染),超标3.89倍,颗粒物PM10最高质量浓度达238μg/m3,超标1.59倍;(3)受地面均压场控制,近地层平均风速较小,4和5日平均风速1.5 m/s左右;4和5日多次出现逆温,4日02:00出现贴地逆温,09:00逆温出现在850~1 000 m,5日02:00和09:00均为贴地逆温;贴地逆温高度均为100 m左右。霾污染期间空气相对湿度较大,有88.1%时次达90%以上。     

造成北京PM10重污染的二类典型天气形势

利用北京空气质量监测资料和NCEP再分析资料,分析了北京发生PM10重污染的天气形势。研究表明:1)虽然北京地区PM10重污染(API指数3级以上)每年只有10 d左右,但与之关联的轻微或轻度空气污染(API指数3级)天数,却可能占全年3级污染总天数的40%-50%。因此,分析研究造成北京PM10重污染的天气形势,对于空气污染的预警预报以及污染源的控制和管理,都具有十分重要意义。2)通过海平面气压场的主观分析,确定了二类北京PM10重污染的典型天气形势,即高压南下东移阻滞型和与北上台风(或热带低压)相关联的弱高压控制型,并指出了后者在2008年奥运会期间,对开展北京空气污染预报和污染控制的指导作用。     

秦皇岛2019年冬季重污染过程PM2.5来源数值模拟

秦皇岛地处河北省东北部,是环渤海重要的港口城市,在近几年京津冀地区减排效果较好的情况下,于2019年1月出现了多次持续细颗粒物(PM2.5)污染过程.因此本文利用耦合了数值源解析模块ISAM(Integrated Source Apportionment Method)的区域空气质量模式RAMS-CMAQ(Region...     

贵港市污染天气分型及污染气象特征研究

污染天气分型研究对空气质量预报预警等具有重要的意义,基于2015年1月~2018年12月欧洲数值预报中心（ECMWF）再分析资料和国家气象站常规资料,采用聚类分析法按高空及地面天气形势划分了贵港市的污染天气类型,并探讨各天气类型下的污染天气特征和空气质量状况。结果表明,发生大气污染时,按高空(500 hPa)环流形势可分为两槽一脊型、一槽一脊型、副热带高压型,其中两槽一脊发生在秋冬季的频率最高。按地面环流形势可分为冷高压脊底部型、冷高压控制型、冷高压后部型、西南暖低压型、热带气旋型、均压场型共6种类型,并构建天气学模型。其中冷高压脊底部控制下的污染天气天数最多(61天);但冷高压控制型空气质量最差(AQI为163),是造成颗粒物(PM2.5/PM10)超标的类型;西南暖低压型次之(AQI为135);热带气旋型和均压场型常常表现为高温多日照,容易造成O3污染。大气污染发生时环流形势和气象要素表现为大气稳定度升高,水平和垂直扩散条件变差,地面平均风速不超过1.5m/s,相对湿度大于50%,日雨量皆为不超过5mm的零星小雨。     

石家庄市污染日特征及其天气背景分析

对石家庄市2002年1月到2004年12月空气质量达到中度及以上典型污染日进行了统计分析,得出典型污染日的分布特点、对应的气象要素特征及3种天气型。结果表明:典型污染日多出现在采暖季节,出现时间具有相对连续性;污染日分为沙尘和非沙尘两类,气象要素特征前者表现为风速大、湿度小、多正变压等锋后特征;后者则表现为地面风小、湿度高、多逆温层、大里查逊数等稳定大气层结,这些均为锋前特征;还侧重指出由于石家庄的特殊地形作用,高压前部型是石家庄重污染出现几率最多的天气类型。并由此提炼出中度以上污染日的预报要点,可供空气质量预报业务参考。     

长江三角洲地区四省会城市PM10污染特征

对长江三角洲地区四省会城市(上海、南京、杭州、合肥)2001-2005年逐日大气污染指数资料进行统计分析,并采用HYSPLIT轨迹模式,分析了各城市中度以上大气污染过程的输送特征。结果表明:2002年以后,四省会城市的大气质量都有好转的趋势;大气污染发生频率最高的季节是春季(南京)和冬季(其他城市);11月和3月是大气污染出现频率最高的月份。上海PM10与NO2和SO2浓度之间存在非常显著的正相关,合肥PM10与NO2和SO2浓度之间的相关性比上海略差。两城市都是PM10与NO2之间的偏相关系数远大于与SO2之间的偏相关系数。各城市的PM10浓度都与另外三个城市之间存在显著的正相关,尤其是3,4月份。后向轨迹分析表明,造成本地区中度以上大气污染的气团以西北来向为主。     

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。     

2014－2022年新疆库尔勒市空气质量特征及沙尘天气影响分析

基于2014－2022年库尔勒市空气质量监测数据,分析了库尔勒市空气质量水平和污染特征,并进一步探究了沙尘天气对空气质量的影响。结果表明：2014－2022年库尔勒市年均优良率为65.3%,春季空气污染最严重,夏季空气质量最好;大气污染主要是颗粒物超标,PM10年均浓度值超过二级标准限值127%,PM2.5超31%,SO2、NO2、CO、O3均达标;首要污染物为PM10,占总超标天数的92.2%,PM2.5为首要污染物占比8.0%;受沙尘影响天气年平均100.4d,污染日79.7%受到沙尘影响;按环境监测要求剔除沙尘天气,PM10和PM2.5平均浓度分别减少18.6%和13.0%;沙尘天气对AQI平均贡献率为31.8%,对PM10贡献率为41.9%,对PM2.5贡献率为23.3%。沙尘天气对库尔勒空气质量影响明显,大气污染防治根本是沙尘天气综合治理。沙尘天气对库尔勒市空气质量影响明显,大气污染防治根本是沙尘天气的综合治理。     

2016年1月我国中东部一次大气污染物传输过程分析

利用常规气象数据和空气质量模式CAMx对2016年1月15—19日一次冷空气影响下郑州、武汉、南京的大气污染物传输过程进行了分析。观测发现,本次过程中武汉和南京在地面锋线到达后出现明显的PM2.5浓度的快速增长。通过分析发现,两地在1000~950 hPa高度层上偏北风的侵入带来上风向的大气污染物,同时在垂直方向上锋区内的稳定性层结抑制了大气污染物的扩散,两种作用共同导致污染物快速增长。在冷空气主体影响下,尤其是950~900 hPa高度层上弱风区消失后,污染物得到清除。大气污染物的传输作用主要发生在1000~950 hPa高度上。模式PM2.5来源示踪模拟结果表明,武汉(17日夜间至18日)和南京(17日夜间)在本次污染物快速增长过程中区域污染物输入的贡献在51%和58%左右。由于模式对PM2.5传输过程的低估,区域输送贡献率仍存在不确定性。但是,与1月15—19日平均相比, PM2.5的本地贡献明显减少,上风区域贡献明显增加。     

北京市房山区大气污染物时空分布特征及气象影响因素分析

利用北京市房山区良乡镇和琉璃河镇内的区域自动气象站和环境监测站观测数据,对2013年至2015年PM_(2. 5)、PM_(10)、NO_2、SO_2、CO 5种大气污染物浓度变化特征进行了统计分析。结果显示,近3年来,两个镇综合污染物指数呈现逐年下降趋势,各污染物对房山区整体大气污染的贡献率从大至小依次为PM_(2. 5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO,PM_(2. 5)已取代传统大气污染物SO_2成为房山区的主要大气污染贡献体。两个站点各污染物浓度均表现出明显的季节、月、日变化特征。在不同季节条件下,局地气象要素与污染天气发生概率之间有着很好的相关关系。因此,可根据气象要素分级方法找出各季节污染天气发生时最敏感的气象因素,为局地污染天气预报提供参考指标,也为防范空气污染、制定科学的综合管理措施提供科学参考。     

连续雾霾天气污染物浓度变化及天气形势特征分析

利用MICAPS资料、地面观测资料、NCEP资料和衡水市环境监测站细颗粒物(PM2.5)及PM10浓度资料,对2013年1月衡水市出现的连续雾霾天气从PM10及细颗粒物浓度演变、雾霾天气污染物浓度与地面要素关系、中低层环流形势特征进行了分析,结果表明:1)雾霾天气期间06:00(北京时间,下同)至07:00和16:00至21:00为PM10和细颗粒物浓度较低时段,PM10最大值出现在15:00,细颗粒物最大值出现在02:00,两者并不同时达到极值。2)雾霾天气污染物浓度与地面湿度并不是简单的正相关或负相关关系,还和许多其它因素有关。3)衡水市污染源主要来源于工业污染源、扬尘污染、冬季燃煤采暖、局部污染源及区域性污染。4)雾霾天气相对湿度和能见度基本呈负相关,气压变化不大,风向频率最多为北到东北风,平均风速一般都在2 m/s以下。雾日时大部分时段为雾和霾的混合物。5)重污染日期间500 hPa为平直偏西气流或西北偏西气流,没有明显的槽脊活动。而污染较轻的时段500 hPa为明显的西北气流控制或有槽脊活动。6)雾霾天气期间大部分日数08:00在850hPa以下都存在逆温层;地面气压场偏弱,尤其河北平原一带基本为均压场。最后对雾霾天气影响及对策进行了简单探讨。