2016年9月河北省南部環境氣象評估分析

張珺+宋曉輝

摘要 以河北南部城市邯鄲、邢臺、石家莊為例，利用2016年9月的邯鄲、邢臺、石家莊環境監測資料、地面觀測資料以及邢臺南宮站探空資料，結合數值模擬進行綜合分析。結果表明，2016年9月空氣質量比周邊的邢臺、石家莊好，空氣質量有所改善，達標天數22 d，重污染天氣出現1 d；主要污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2平均濃度均比邢臺、石家莊偏低。靜穩指數、風、氣溫、降水、混合層高度、相對濕度等氣象條件綜合分析表明，2016年9月大氣污染物擴散的氣象條件總體比2015年同期不利，但是空氣質量有所改善。

關鍵詞 環境氣象評估；擴散條件；空氣污染；河北邯鄲；河北省南部；2016年9月

中圖分類號 X823 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）23-0219-03

近年來，工業化進程的不斷加快，導致污染物排放增加，空氣污染現象越來越嚴重，引起了廣大學者的普遍關注。陳靜、郭衛紅等[1]通過對石家莊市空氣污染預警天氣背景進行研究，建立了對重污染天氣預警的判斷指標，并對造成石家莊重污染的環流形勢和氣象條件進行了分析；徐曉峰、李青春等[2]通過對北京一次局地重污染過程的氣象條件進行分析，發現此次持續的重污染天氣過程是由本地的污染源和大尺度的環流背景共同造成的；董繼遠、王式功等[3]通過分析降水對中國部分城市空氣質量的影響，得出降水可以有效去除PM10、SO2和NO2等污染物濃度的結論。

邯鄲、邢臺、石家莊均位于華北南部，西倚太行山脈，東接華北平原，以邯鋼為主的工業發展模式導致大量污染物的排放，持續的重污染天氣時有發生。本文以邯鄲市為研究對象，通過對比周邊城市石家莊、邢臺兩地的污染狀況和氣象條件進行綜合分析。

1 資料與方法

1.1 資料來源

采用河北省環境氣象中心2016年9月PM2.5、PM10、O3、CO、SO2、NO2濃度資料，氣象資料源來自河北省環境氣象中心的地面觀測資料和邢臺南宮站探空資料。

1.2 分析方法

采用統計方法，結合數值模擬，對邯鄲市9月環境污染狀況及氣象條件影響因子進行分析。

2 結果與分析

2.1 空氣質量概況

2.1.1 2016年9月空氣污染物濃度情況。2016年9月邯鄲市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3平均濃度較2015年同期分別下降了18.7%、12.3%、15.3%、19.5%、9.8%；CO平均濃度較2015年同期上升了23.4%。

2016年9月邯鄲市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3平均濃度與同期石家莊相比偏低，分別偏低23.9、23.8、2.6、13.2、16.9 μg/m3；CO平均濃度比石家莊偏高451.1 μg/m3。2016年9月邯鄲市PM2.5、PM10、SO2、NO2平均濃度與同期邢臺相比偏低，分別偏低10.0、8.8、5.5、18.4 μg/m3；CO與O3平均濃度比邢臺偏高251.5、19.9 μg/m3（圖1）。

2.1.2 2016年9月空氣質量達標和重污染天數。通過對邯鄲、邢臺、石家莊3個城市逐日的空氣質量指數（AQI）進行統計分析得出，2016年9月邯鄲市達標天數22 d，比8月少9 d，比2015年同期多9 d，比石家莊2016年9月多7 d，比邢臺多4 d；邯鄲市出現重污染天氣1 d，石家莊出現4 d，邢臺出現1 d（圖2）。

2.2 氣象條件分析

2.2.1 靜穩天氣指數。邯鄲市9月靜穩天氣指數大于2015年同期，氣象條件較不利于空氣污染物擴散。靜穩天氣指數綜合了多項氣象要素用來表征氣象條件對大氣污染物的擴散能力，其值越大，天氣形勢越靜穩，越不利于污染物擴散。2016年9月邯鄲市靜穩指數10.71，比8月偏大0.93，比2015年同期偏大0.88；石家莊2016年9月靜穩指數11.27，比邯鄲市偏大0.86；邢臺靜穩指數11.21，比邯鄲市偏大0.5。從靜穩天氣指數分析，2016年9月邯鄲市大氣污染物氣象擴散條件比石家莊和邢臺有利，與邯鄲市8月相比不利，與邯鄲市2015年同期相比不利。

2.2.2 風速分析。平均風速較2015年同期偏小0.18 m/s，小風日數較2015年偏多。日平均風速≤1.5 m/s，記為一個小風日。通過2016年9月河北省各地市平均風速（圖3）可以看出，邢臺的平均風速明顯高于其他地市。2016年9月邯鄲平均風速為1.66 m/s，較8月偏小0.06 m/s，較2015年同期偏小0.18 m/s，較石家莊2016年9月平均風速偏大0.14 m/s，較邢臺偏小1.33 m/s。平均風速2016年較2015年同期的變化率邯鄲、邢臺、石家莊分別為-9.78%、-10.02%、-8.27%。從平均風速來看，邯鄲2016年9月污染物水平擴散條件較8月略差，較2015年較差，較石家莊2016年同期較有利，較邢臺2016年同期不利；小風日數18 d，較8月偏多5 d，較2015年同期偏多6 d，較石家莊2016年9月偏多3 d，較邢臺多18 d。從小風日數看，氣象擴散條件與8月相比不利，較2015年同期不利，較石家莊和石家莊2016年同期不利。

2.2.3 風向分析。風向以北風為主。2016年9月邯鄲風向以N（北風）為主，占比25.1%，其次為S（南風），占比13.9%；8月風向以N（北風）為主，占比26.1%，其次為NNE（北北東風），占比18.6%；2015年9月以N（北風）為主，占比28.6%，其次為S（南風），占比14.9%。2016年9月石家莊以W（西風）為主，占比17.5%，其次為N（北風），占比16.2%；邢臺以WNW（西西北風）為主，占比36.4%，其次為N（北風），占比8.6%。從風向上來看，邯鄲2016年9月、8月和2015年9月主導風向均為北風，較有利于污染物擴散；石家莊、邢臺2016年9月主導風向均為偏西風，不利于污染物擴散（圖4）。

2.2.4 氣溫分析。平均氣溫較2015年同期偏低2.0 ℃。2016年9月平均氣溫為23.5 ℃，較上月偏低3.0 ℃，較2015年同期偏低2.0 ℃，較石家莊2016年9月平均氣溫偏高0.6 ℃，較邢臺偏高1.4 ℃。除O3外，就其他5種主要污染物而言，氣溫越高邊界層高度越高，對流交換越多，越有利于污染物擴散。從氣溫分析，邯鄲2016年9月較8月和2015年同期氣象擴散條件略差，與石家莊、邢臺相比，氣象條件有利于污染物擴散。就O3而言，受氣溫影響，氣溫越高，日照越強，越有利于氮氧化物的光化學反應[4-7]，導致O3濃度升高，從氣溫分析，邯鄲2016年9月氣溫較8月和2015年同期偏低，對O3的形成不利。

2.2.5 降水分析。降水量較2015年同期偏少31.2 mm，降水日數與2015年同期持平。從降水量分析：2016年9月降水量為7.5 mm，較8月（898.7 mm）偏少891.2 mm，較2015年同期（38.7 mm）偏少31.2 mm，較石家莊2016年9月降水量（24.0 mm）偏少16.5 mm，較邢臺（52.8 mm）偏少45.3 mm。從降水日數分析：2016年9月邯鄲降水日數為7 d，較8月（13天）偏少6 d，與2015年同期降水日數持平，較石家莊2016年9月降水日數（4 d）偏多3 d，較邢臺降水日數（9 d）偏少2 d。降水對空氣污染物有一定的稀釋、清除作用，一般情況下，降水量越大、降水日數越多，氣象擴散條件越好[8-12]。從降水量和降水日數綜合來看，邯鄲2016年9月氣象條件較8月和2015年同期差，不利于污染物的稀釋、清除。

2.2.6 混合層高度分析。全市平均混合層高度較2015年同期有所降低（由于邯鄲沒有探空站，故采用邢臺南宮站數據）。2016年9月混合層高度967 m，較8月870 m升高97 m，較2015年同期1 004 m降低37 m。石家莊混合層高度為1 202 m，比邢臺南宮站混合層高度偏高235 m。從混合層高度來看，2016年9月污染物垂直擴散條件較8月有利，較2015年同期不利，與石家莊2016年9月相比不利（圖5）。

2.2.7 相對濕度。全市平均相對濕度較2015年同期偏低。2016年9月全市平均相對濕度65.7%，比8月偏低20.6%，比2015年偏低6.1%，較石家莊2016年9月偏高1.2%，較邢臺偏低5.6%。從相對濕度來看，2016年9月邯鄲市相對濕度較8月和2015年同期偏低，氣象條件較為有利，較石家莊2016年9月不利、較邢臺有利[13]。

3 結論

本文利用統計方法，結合數值模擬，對華北南部城市邯鄲大氣環境氣象條件因素及與周邊石家莊、邢臺對比分析得出結論：2016年9月邯鄲市從平均風速上來看，氣象條件好于石家莊，但是較邢臺相比較差；就小風日數而言，氣象條件與石家莊、邢臺相比較差。2016年9月、8月和2015年9月邯鄲市主導風向均為北風，2016年9月石家莊以西西南風為主，邢臺以西西北風為主，風向上邯鄲占優勢。邯鄲市平均氣溫較8月和2015年同期均偏低，較石家莊、邢臺2016年9月偏高，氣象條件上對除O3外的其他5種污染物有利。2016年9月邯鄲降水量偏少，降水條件不利于污染物的稀釋以及清除。2016年9月混合層高度低于石家莊，垂直擴散條件不利。2016年9月全市平均相對濕度65.7%，高于石家莊，低于邢臺，相對濕度越高越不利于擴散，從相對濕度條件分析，邯鄲的氣象條件不利于石家莊，好于邢臺。

4 參考文獻

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