灰霾数值预报系统对不同天气型过程数值模拟分析

利用2010年南沙气象探测基地灰霾观测资料,采用灰霾数值预报系统对不同天气型灰霾过程进行数值模拟,研究珠三角地区空气污染的主要控制因子和主要污染成分及不同天气系统影响下各种排放源对珠三角地区的污染贡献。结果表明：灰霾数值预报模式模拟值与实测值趋势基本一致,除个别极值外,模拟结果能较好和定性的反应珠三角地区各污染物浓度变化,是适合珠三角地区的灰霾数值预报系统。在易出现灰霾月的变性高压入海型和不易出现灰霾月的热带气旋外围下沉气流控制时,各污染物浓度均较高,特别是PM₁₀、PM_2.5、元素碳EC（Elemental Carbon）、有机碳OC（Organic Carbon）和CO浓度尤其明显。在易出现灰霾月冷空气南下时和不易出现灰霾月无明显天气系统影响时,元素碳EC、有机碳OC和CO浓度较低,其他污染物浓度接近零。无论是否出现灰霾,相对于空气中的其他污染物,元素碳EC、有机碳OC和CO浓度均较高,说明在珠三角地区碳污染较重。     

哈尔滨一次灰霾天气污染物浓度变化及气象条件分析

2014年10月22-24日,哈尔滨地区发生了一次持续性的灰霾天气过程。本文利用气象观测资料和污染物浓度监测资料,分析了颗粒物的浓度演变特征、气象要素特征及产生持续性灰霾天气的可能原因。研究表明,该次过程中绝大部分时间能见度低于10 km,空气质量指数(AQI)指数最大时达到500。此次灰霾天气高空主要受偏西气流控制,环流较平直,过程前期地面受高压场后部影响,后期位于低压前部,灰霾期间风力较小,空气湿度条件较低,地面空气干燥;近地层虽然没有出现逆温,但气温垂直递减率较小,大气层结较稳定。     

2009年秋季南京地区一次持续性灰霾天气过程研究

2009年10月14—27日,南京地区发生了一次持续性的灰霾天气过程。利用气象观测资料和污染物浓度监测资料,结合焚烧点监测、后向气流轨迹模拟,分析了颗粒物和气态污染物的浓度演变特征、气象要素特征及产生持续灰霾天气的可能原因。研究表明,该次过程中绝大部分时间能见度低于10 km,空气污染指数最大时达到195。地面PM2.5质量浓度有显著增长,在26日达到最大值为0.782 mg/m3。NO2质量浓度日均值在24日和27日超过了环境空气质量二级标准,其含量分别为0.094和0.099 mg/m3,对应NOx质量浓度分别为0.105和0.108 mg/m3。SO2质量浓度在22日达到峰值,最大值为0.161 mg/m3,平均值为0.083 mg/m3,低于环境空气质量二级标准。分析显示:近半个月内南京地区天气形势稳定,处于持续温度偏高、干燥无雨的状态,非常有利于灰霾天气的发生。卫星监测发现24、25、26日江淮之间中部均有火点,其中24日有50个着火点,25日增加为85个,26日减少为38个,表明有秸秆焚烧现象存在。从后向气流轨迹分析来看,在秸秆焚烧最为严重的3 d内,南京地区主要受到来自东到东北方向气流的影响,有利于秸秆焚烧形成的污染物经气流输送影响南京,造成严重灰霾天气。     

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。     

广州番禺区灰霾天气的特征及气象因子诊断

利用1996-2012年番禺地面观测站逐日观测资料,分析了番禺区灰霾天气的特征及其与地面风场、气压场、气温、连续不降水日数等的关系.结果表明,1996年以来番禺的灰霾天数存在着3次波动,20世纪90年代中后期是第一个能见度恶化阶段;2003年开始能见度再次恶化,年灰霾日数逐年增长,于2006年达到峰值;经过了2011年的短暂好转,2012年开始灰霾日数又重新呈上升趋势.10月—次年4月是灰霾天气的高发季节,其中1月份最多,7月份最少.在风场、气压、降水、气温等气象因子中,地面风场对能见度的影响最为明显,灰霾天气往往出现在静风或小风的情况,风向以SSE、SE、NNW、NNE为主;当风力达到3级以上时一般较少出现灰霾天气.气压场的减弱、地面气温的升高增加均有利于灰霾天气的出现,当△p24＞7 hPa或△p24＜-7 hPa以及△t24＜-6℃时,一般不会有灰霾天气出现.     

大运会期间深圳重度灰霾天气特征及环流形势

针对第26届大学生运动会将于2011年8月在深圳市举办,利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料,分析深圳8月份重度灰霾天气的分布特征、环流形势,以期为大运会期间天气服务保障提供科学依据。结果表明:8月是深圳一年中霾天气相对较少的月份;8月份深圳霾和重度灰霾天气均呈上升趋势;霾天气造成能见度明显下降,重度灰霾日平均能见度仅4 km,08:00～14:00是重度灰霾最容易出现的时段;大运会期间重度灰霾天气影响概率较低,且持续时间低于6 h;深圳8月份重度灰霾天气主要发生在副热带高压控制、热带气旋型两种不同的环流形势下,其中热带气旋型是8月份造成深圳重度灰霾天气的主要形势。     

细粒子污染形成灰霾天气导致广州地区能见度下降

用NCAR/NCEP1958～1997年共40年资料对南海夏季风撤退的气候特征进行了分析。8月上旬西伯利亚冷空气开始南进,由于青藏高原的阻挡作用,在我国东部大陆推进得很快,到达南海后继续向南推进,最后导致9月中旬左右南海夏季风从南海撤退。就个别年份而言,最早的撤退时间是8月中,最晚的是10月中,可以差两个月。南海夏季风撤退与建立过程是很不相同的,南海夏季风和夏季风雨带的建立都是爆发性的,在全区域几乎是同时建立,但撤退是由北向南缓慢撤退的,历时一个月左右。在撤退期间,南海降水形势变化不大,但在撤退之后,南海夏季风雨季转变为ITCZ雨季,其相应和雨区随着太阳南移向南推进。南海夏季风撤退后,南海降水30～60天振荡明显减弱,而准两周振荡仍比较活跃。     

珠江三角洲空气质量与能见度数值预报模式系统

珠三角已构建并准业务运行的空气质量与能见度(大气灰霾)数值预报模式系统能反映污染物的产生、聚集和消亡,能模拟大气灰霾的形成过程;预报结果与观测结果随时间演变的趋势比较一致,较好地体现了污染物的日变化特征。通过对2009年11月严重大气灰霾过程的模拟分析表明,广州地区引起灰霾天气的气溶胶主要是细粒子即硫酸盐气溶胶、碳气溶胶(黑碳与有机碳)与铵盐气溶胶的消光作用;在高湿度条件下硫酸盐的消光作用明显增大。     

2013年1月华北平原重霾成因模拟分析

2013年1月华北平原出现了罕见的重污染天气过程,并引发连续多天大范围重霾现象。利用中华人民共和国环境保护部公布的空气污染指数日值数据和气象常规观测数据,结合区域空气质量模式系统RAMS-CMAQ的模拟结果,对1月10~15日污染过程的气象要素和关键气溶胶物种时空分布特征进行了详细分析,并对灰霾成因进行了探讨。结果表明,受本次污染过程影响的区域主要分布在北京-天津-唐山、河北省中南部和山东省大部。这些地区细颗粒物(即PM2.5)日均质量浓度超过120μg m–3,且基本被灰霾覆盖,日均能见度在5~8 km之间。其中在北京、天津、石家庄和济南市及周边地区细颗粒物日均质量浓度可达250~300μg m–3,部分市区可超过300μg m–3,而日均能见度则可下降至3 km以下,形成重度灰霾。此外,对气象场的分析显示,本次污染过程期间华北平原大部分地区水平风速较多年平均值偏小约20%,且有明显逆温层覆盖,北京-天津-唐山、河北省南部和山东省北部的相对湿度则较多年平均值偏高达10%~40%。这样的气象条件不仅造成污染物易于堆积,而且有利于吸湿性粒子消光效应的快速增长,使能见度明显下降,是引发灰霾的重要因素之一。在北京地区引发灰霾的主要气溶胶物种为硫酸盐、硝酸盐和铵盐,这3种无机盐对近地面的消光贡献比率达到50%以上。其中硝酸盐的消光贡献比率最高,可达总体效应的1/4,表明在这次污染过程中除相关工业源排放外,交通源排放也是北京地区主要的污染源之一。     

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。