天津地區海風對大氣污染物濃度的影響

郝天依,陳樹成,蔡子穎,單曉琳,孟麗紅,韓素芹,東高紅(.天津市環境氣象中心,天津 0007；2.天津市氣象探測中心,天津 0006；.天津市濱海新區氣象局,天津 0057；.天津市氣象科學研究所,天津 0007)

天津地區海風對大氣污染物濃度的影響

郝天依1,陳樹成2*,蔡子穎1,單曉琳3,孟麗紅4,韓素芹4,東高紅1(1.天津市環境氣象中心,天津 300074；2.天津市氣象探測中心,天津 300061；3.天津市濱海新區氣象局,天津 300457；4.天津市氣象科學研究所,天津 300074)

采用污染物濃度監測數據、氣象數據和大氣化學模式WRF-CHEM分析天津地區海風對大氣污染物濃度的影響.結果表明:天津地區東部沿海的空氣質量優于西部內陸及城市中心.在天津地區污染天氣高發的秋冬季,海風對污染物濃度起到了稀釋作用,所以海風有利于天津地區大氣污染的緩解,并且對城郊污染物濃度的影響相對較大,弱氣壓場形勢下有海風存在相對于無海風時PM2.5、PM10和O3的日均濃度減幅分別為14.4μg/m3,22.9μg/m3和8.9μg/m3. 2015年1月4日海風過程的實例分析表明海風鋒可將沿海的部分大氣污染物輸送至所經過的內陸地區,所以處于海風鋒前的地區污染物濃度存在短暫的小幅上升,移至海風鋒后部后污染物濃度呈下降趨勢,市區的 PM2.5小時濃度由342μg/m3上升為399μg/m3,而后再呈下降趨勢,降至160μg/m3左右.海風有利于天津地區大氣污染物的擴散,既將污染物向海風的下游方向輸送,又增強了污染物的垂直擴散能力.此次過程影響范圍較廣,使得天津地區的大氣污染得到了緩解,但并沒有使大氣污染物消散.

天津；海風；大氣污染

天津地處華北平原北部,東臨渤海,是我國北方最大的港口城市.海岸線基本呈東北-西南走向,地勢呈梯次結構,西北高東南低.地處中緯度東亞季風區,該區氣候受海洋影響較為顯著,是海陸風的多發區,所以地理位置決定海陸風環流為影響天津的重要的局地環流.海陸風的發生、發展直接影響著沿海地區溫度場、濕度場和風場的分布,并引起低層大氣層結狀況的改變,與沿海地區的空氣污染有著密切的關系[1-4].

通常認為海陸風期間海風能將海洋上相對清潔的大氣吹向沿海地區,可以改善沿海地區的空氣質量[5-8].同時,陸風向海風轉換階段會導致陸地上的污染物滯留累積[9].陳訓來等[10]的研究指出當背景風為離岸型時,海風與背景風方向相反,造成海風較小,致使整個珠三角洲地區灰霾天氣都比較嚴重.林長城等[11]的研究表明在臺灣海峽西岸的北部,連續的海陸風現象會造成 PM10濃度產生正增長,陸風和海風轉換期間 PM10濃度易聚集升高.吳蒙等[12]研究表明在海陸風的影響下低層風場的有效輸送能力較弱,不利于污染物輸送擴散,并且在夜間海風可導致 PM2.5濃度出現另一峰值.Yoshikado等[13]研究東京灣地區的海風時指出當海風環流與熱島環流耦合時,海風不會到達更遠的內陸地區,可導致輻合區污染物濃度的升高.BischoffGau?等[14]研究巴西圣保羅地區二級環流對空氣污染的影響時指出,白天海風將低層的 SO2輸送至內陸高原,夜間陸風又將 SO2輸送至海岸地區,但由于內陸高原高于沿岸的混合層高度,所以大氣污染物可由邊界層輸送至自由大氣.

天津市氣象科學研究所 1983～1984年在渤海灣西岸地區進行了 5次海陸風觀測試驗,系統地揭示了海陸風的氣候特征和三維空間結構[15-17].關于天津地區海陸風的主要特征[15-18]以及其對強對流天氣的影響[22-30],前人已經進行了大量研究.眾所周知,重污染過程易發生在靜穩天氣維持的冬季,而海陸風恰是在這種弱氣壓場的形勢下易于識別出來,從風向與風速量級上都對系統風產生重要影響.盡管大氣污染物的擴散與輸送明顯受到海陸風的影響,并且海陸風在污染擴散問題上的重要性已引起了人們的注意,但由于海陸風易于淹沒在大尺度的系統環流之下,所以僅針對海陸風對大氣污染物濃度的深入研究仍為數甚少,所以開展海風對大氣污染的影響,對準確預報沿海地區污染物濃度的變化具有相當重要的意義.

本文選取2014年9月至2015年8月污染物濃度監測資料和常規、非常規氣象資料,并結合WRF-CHEM模式分析天津地區主要大氣污染物的空間分布特征及其與海風的關聯,并通過典型個例具體分析了海風對天津地區大氣污染物濃度的影響.

1 資料與方法

1.1 站點與資料

如圖1所示,天津地區選取了27個環境監測站點,其中14個為國控站點,主要監測6種主要大氣污染物(PM2.5,PM10,CO,NO2,O3,SO2)的質量濃度.為了比較大氣顆粒物濃度的時間變化,選取同緯度且不受海風影響的保定作為參照站點.另外選取了5個國家級氣象觀測站和273個自動氣象站,其中有一個國家級氣象觀測站位于渤海的 A平臺,為了比較海陸溫差,選取A平臺的溫、濕代表海洋上空的溫、濕.

圖1 氣象站點(△)與大氣污染物監測站點(●)分布Fig.1 Distribution of meteorological stations (△) and air pollutant monitoring stations (●)

環境數據選取2014年9月～2015年8月的PM2.5、PM10質量濃度的小時均值和O3的8h質量濃度,保定AQI數據獲取自國家環境監測總站的網上實時發布結果.氣象數據選取對應時段的逐小時觀測的溫度、相對濕度、風向和風速等數據.同時選取了位于天津市西青區風廓線雷達(CFL-06)的資料以及位于天津市區南部的255m大氣邊界層氣象鐵塔的風梯度資料.風梯度資料來自中國氣象局天津大氣邊界層觀測站(39°04′N,117°12′E,海拔2.2m),屬于商業、居民混合點位,其周圍環境基本代表了大城市復雜下墊面.觀測塔上共設置15層觀測平臺.

模式采用的是大氣化學模式 WRF-CHEM,模式考慮大氣污染的化學過程、平流過程、湍流擴散和干濕沉降過程.模式的化學過程采用CBMZ機制,氣溶膠過程采用MOSAIC模型,其中積云對流方案采用GRELL-3D,微物理過程采用WSM5,長波輻射方案和短波輻射方案均采用RRTMG.另外,模式的水平分辨率為15km,水平網格 121×121,中心經緯度為 39N°、117E°,垂直方向分為41層.模式的人為排放源使用清華大學的MEIC排放源,分辨率0.25°×0.25°,在天津地區使用28個空氣質量監測站實況數據和相關排放源統計信息進行時空的細化.初始場和背景場均使用NCEP的FNL全球1°×1°的氣象數據.

1.2 海陸風的定義及識別標準

海陸風是由局部地區海陸間晝夜溫差而產生的以日周期交替變化為重要特征的中尺度天氣現象.本文的海陸風的識別標準采用高佳琦[31]的方法:

(1)首先選取弱環流天氣形勢:規定在 37～41°N,115～120°E區域范圍內在地面天氣圖上只有≤1條等壓線通過,即滿足梯度風很微弱的均壓場條件,在上述區域范圍內在每日的地面天氣圖上 08:00,14:00,20:00出現兩次以上的弱環流型,則該日規定為弱環流天氣日.

(2)海陸溫差:從日出到日落后這段時間內具有陸海溫差大于0℃時刻的出現.

(3)海風風向與持續時間:以塘沽為準,規定海風風向為 45°～180°.日出時到日落后 2h內,至少有連續3h海風風向出現,并且海風風速＞1m/s.

(4)陸風風向與持續時間:日落后 2h到日出后1h內,有至少連續3h陸風風向的出現,并且陸風風速＞0.5m/s.

海風強度定義為風發展到最強盛時期海風的風速值,即在海風時間內近地面海風風速達到最大時的風速定義為海風強度.

2 結果與討論

2.1 天津地區大氣污染物水平分布的相關性

為了闡明大氣污染水平范圍的相關性,選取了代表天津西部、中部和東部的武清、市區和塘沽站,比較其日均PM2.5、PM10和O3濃度的關系.由圖2可知,就整體而言,全區域PM2.5濃度的相關性最高,也就是相對于 PM10和 O3天津地區PM2.5濃度的水平分布較一致.市區的 PM10濃度與西部武清分布的一致性較高,而O3則是與東部塘沽的一致性較高.相較于塘沽,市區與武清的 3種污染物濃度相關性較高,尤其是 PM2.5的相關系數高達0.94,臭氧相關最低為0.81.市區的3種污染物濃度日均值均高于塘沽,尤以 O3和 PM10的相差程度較大.可見,天津地區東部沿海的空氣質量優于西部內陸及城市中心.天津各區域天氣背景形勢差異不大,所以這一分布特征就與排放源分布和局地環流密切相關.天津地區的下墊面特征決定了海陸風為影響天津地區的重要的局地環流,所以海陸風對天津地區大氣污染的影響就成為了一個重要的問題.

圖2 (a)PM2.5、(b) PM10和(c)O3日均濃度比較(1:天津市區與武清比較,2:天津市區與塘沽比較)Fig.2 The daily concentration comparison of (a) PM2.5、(b) PM10and (c)O3(1: comparison between Tianjin and Wuqing, 2: comparison between Tianjin and Tanggu)

2.2 不同天氣背景下大氣污染物濃度對比

大多數的重污染發生在靜穩形勢下,即梯度風很微弱的均壓或弱氣壓條件下.圖 3給出的是弱環流日、海陸風日與其他形勢下六種污染物日均濃度的對比情況.選取了天津地區4個代表站,其中市區代表城市,東麗代表城郊,塘沽代表沿岸,薊州代表山區.由圖可見,弱環流天氣類型下污染物的濃度最高,并且污染物濃度的大值中心出現在城市,次大值出現在城郊,沿岸地區污染物的濃度最低,其中塘沽地區顆粒物和O3相較其他三站均較低.當弱環流天氣形勢下,有海風發生時,會使整個天津地區的O3濃度增加,這可能是海風對應的O3濃度明顯高于陸風的原因[33].除了O3的濃度,其他五種污染物濃度均有所減輕,并且位于市區與塘沽之間的城郊地區的東麗減幅最大,PM2.5、PM10和 O3的減幅分別為 14.4μg/m3, 22.9μg/m3和8.9μg/m3,這可能與海風所傳播距離的概率相關,環渤海地區海風深入內陸的距離一般為30km左右[16-18].總的來說,海陸風有利于大氣污染的減輕,并且對城郊污染物濃度的影響相對較大.

圖 4為各季節海風對大氣顆粒物濃度的影響,在地面為弱氣壓場的控制下,分別對有、無海風的情況下各季節的大氣顆粒物濃度的日均值進行比較.由圖可知,在弱氣壓場形勢下天津地區冬季PM2.5和PM10的日均濃度均比較高,分別為114μg/m3和 179μg/m3,秋 季 次 之 分 別 為105.7μg/m3和151μg/m3,夏季最小.從海風對顆粒物濃度的影響方面來看,秋、冬季海風有利于PM2.5擴散,其中對秋季PM2.5濃度的擴散作用尤為明顯,在海風存在的情況下,秋季 PM2.5的日均濃度降低了36.1%.在春夏季海風對PM2.5濃度起到了助長的作用,PM2.5的日均濃度上升了12.6%,但總體而言擴散作用大于助長作用.除了夏季其他季節海風對天津地區 PM10均起擴散作用,其中也是秋季尤為明顯,在海風存在的情況下,秋季PM10的日均濃度降低了29.8%.綜上可見,在天津地區污染天氣高發的秋冬季,海風對污染物起到了擴散作用,所以海風比較有利于天津地區大氣污染的緩解.

圖3 不同天氣背景、不同地域大氣污染物濃度對比Fig.3 Comparison of air pollutant concentrations in different weather and different regions

圖4 弱氣壓場下海陸風日與非海陸風日各季節(a)PM2.5和(b)PM10日均濃度對比Fig.4 The contrast of (a) PM2.5and (b) PM10daily average concentration between sea breeze days and no sea breeze days under weak pressure field

2.3 海風對大氣顆粒物影響的實例分析

2.3.1 海風過程概況 以2015年1月4日海風過程為例,分析海風及其對大氣顆粒物濃度的影響.此次過程地面氣壓場較弱,導致系統風較弱,以局地環流為主.圖5為自動站風場的變化,其中紅線表示海風鋒,由圖所示,11:00左右天津東南沿海地區風向開始轉為海風方向,海風鋒逐漸由東南向西北方向推移,直至18:00為海風鼎盛時期,已傳至北京的東部地區.隨后,海風強度開始減弱,伸展范圍逐漸向東南退縮,23:00之后,地面風向逐漸轉為陸風風向,此次海風過程結束.此次海風過程傳播距離較遠,影響范圍較大,持續時間也比較長.

圖5 天津地區(a)海風開始(2015年1月4日11時),(b)海風強盛(2015年1月4日18時)和(c)海風結束(2015年1月5日01時)時期自動站風場(紅線代表海風鋒)Fig.5 Automatic station wind field during the period of (a) beginning (b) strong (c) termination of sea breeze (the red line represents the sea breeze front)

圖6 海風過程溫度、相對濕度和風的時間變化(虛線框為海風時段,雙斷線為海風開始時刻,點線為海風結束時刻)Fig.6 Time variation of temperature, relative humidity and wind in sea breeze process (Box represents the sea breeze period, double line represents the beginning of the sea breeze, the dot represents the end of the sea breeze )

圖7 2015年1月3～5日天津風場的垂直變化( a為西青風廓線雷達監測,b為市區氣象鐵塔監測,雙斷線為海風的影響時段)Fig.7 vertical variation of wind of Tianjin on 3～5 January, 2015 (a: wind profile radar monitoring in Xiqing, b: meteorological tower monitoring in urban, Double dot line represents the influence period of sea breeze)

2.3.2 海風過程溫度、濕度和風的變化 圖 6給出了此次海風過程中溫、濕、風的時間變化,虛線框為海風時段,雙斷線為海風開始時刻,點斷線為海風結束時刻.由圖可知,早上09時后陸地氣溫開始高于海上氣溫,市區氣溫于 12時達到最大值后開始下降,而沒有海風發生的前后兩日氣溫均與14時左右達到峰值.另外,海風日的夜間時段氣溫較前一日明顯升高,且城市熱島強度較前一日減弱.由海風時段相對濕度的變化也可知,當轉為海風時陸地的相對濕度上升速率較快,由中午的20%迅速上升至80%左右,并且塘沽的相對濕度開始上升的時間早于市區.對比3日無海風發生且風向較穩定時,相對濕度變化較平緩并不存在驟升的現象.海陸氣溫差小于0℃后約2h塘沽風向轉為海風方向,市區海風開始時間晚于塘沽約 2h.市區和塘沽的海風強度分別為2m/s和3m/s,市區和塘沽海風的持續時間分別為11h和15h.所以從沿海到內陸海風的影響時間依次縮短,海風強度依次減小.

圖8 天津地區(39oN,117oE)溫度(紅線:℃),相對濕度(陰影)和風場的時間-高度剖面圖(虛線為海風影響范圍)Fig.8 Time and height section of temperature (red line:℃), relative humidity (shadow) and wind in Tianjin (39°N, 117°E)

圖 7為海風日及其前后日天津市區風場的垂直變化,雙斷線為海風的影響范圍.由圖所示,可監測到風向明顯的轉變,海風起止時間與上述結果一致,為4日12:00左右至22:00左右,海風傳輸到市區所到達的高度為 800m左右.海風結束后可以看出明顯的陸風時段,且風速明顯加大,并且地面相對高空略早轉為陸風方向,陸風高度也達到了1300m左右.

為較全面掌握海陸風時期氣象要素場的配置,利用WRF-CHEM模式模擬分析了海陸風時段的溫度,相對濕度和風場,取 39°N,117°E的時間-高度剖面(圖8).結果表明,4日早晨出現了逆溫,1500m與地面之間的逆溫強度達到了8℃,隨著地面溫度的升高,白天逆溫消失,夜間隨著海面的暖濕氣流到達陸地,抵消了部分輻射冷卻作用導致的降溫強度,從而降低了 1500m與地面之間的逆溫強度.同時暖濕平流也導致地面的相對濕度逐步增大,并且此次模擬的海風高度與實測基本一致達到了700米左右.在海風到達時海風強度最大,隨后海風強度減弱并且影響高度也降低.地面風向于 23點左右率先轉為陸風風向,此時海風的影響高度僅300米左右,2小時后高空風向也全部轉為陸風風向,此次海風過程結束.

圖9 2015年1月3～5日天津(a)PM2.5和(b)PM10濃度變化(黑框為海風時段)Fig.9 Concentration variation of (a)PM2.5and (b)PM10of Tianjin on 3～5 January, 2015 (Black box represents the sea breeze period)

2.3.3 海風對顆粒物濃度的影響 圖 9給出了2015年1月3～5日天津地區顆粒物濃度的變化.結合圖7可知,3日以系統風西南風為主,為污染物的輸送累積時期,顆粒物濃度在4日的凌晨至上午這一段時間達到頂峰并維持,PM2.5峰值濃度達 410μg/m3,PM10峰值濃度為 507μg/m3.在 4日的海風時段,PM2.5濃度迅速下降至 160μg/m3左右,且3個站點下降時間的先后順序為塘沽,東麗和市區,與海風到達的順序一致.并且在塘沽PM2.5濃度開始下降的時段市區 PM2.5濃度先有小幅上升后,由 342μg/m3上升為 399μg/m3,而后再呈下降趨勢,降至 160μg/m3左右.另外,圖中參照站保定的AQI變化可知保定并未受到此次海風的影響,在天津的海風時段保定的AQI沒有出現下降,可見,天津大氣顆粒物濃度的下降并不是由系統風造成的.5日凌晨海風結束后,顆粒物濃度不再繼續下降,而是維持在海風結束時的污染物濃度,5日夜間來自東北偏北的冷空氣結束了此次污染過程.

圖10 (a)海風前期(2015年1月4日06時),(b)海風時期(2015年1月4日12時), (c)海風時期(2015年1月4日15時)和(d)陸風時期(2015年1月5日03時)自動風場和PM2.5濃度的空間分布(雙紅線代表海風鋒)Fig.10 Spatial distribution of wind field and PM2.5concentration of (a) sea breeze early period, (b) sea breeze period and (c) land breeze period (Double red line represents the sea breeze front)

圖10為海風前期、海風時期和陸風時期自動站風場和PM2.5濃度的空間分布.由圖可知,在海風開始之前,PM2.5濃度的大值中心位于市郊靠近沿海地區.當海風開始幾小時后,沿海地區的PM2.5濃度有所下降,PM2.5濃度的大值中心隨海風鋒推移至市區.所以在塘沽污染物濃度開始下降時段,海風鋒可將沿海的部分污染物經輻合作用移至所經過的內陸地區,處于海風鋒前的地區污染物濃度存在短暫的小幅上升,移至海風鋒后部后污染物濃度呈下降趨勢.此次實例表明海風減輕了該次過程的污染程度,有利于污染物的擴散,但由于海風強度 和發生時間的限制,并沒有結束此次污染過程.

圖11 1月4日(a)12:00,(b)17:00,(c)19:00, (d)20:00,1月5日(e)00:00和(f)03:00PM2.5濃度和風場的39°N垂直剖面Fig.11 The 39°N vertical profile of PM2.5concentration and wind field at (a) 12:00,(b)17:00,(c)19:00Jan. 4, (d)20:00, (e)00:00Jan.5and (f)03:00Jan.5

結合 WRF-CHEM的模擬結果,分析 PM2.5濃度的垂直變化情況.圖11為海陸風時段PM2.5濃度和風場的39°N垂直剖面圖.由圖11a可知,在海風影響之前,PM2.5濃度的大值中心位于沿海地區靠近塘沽,并且污染物(PM2.5濃度＞175μg/m3)主要集中在 600m以下.在海風的鼎盛時期(圖11b～d),在海風的影響下污染物濃度的大值中心逐漸向西移,海風經過的地面上的污染

物濃度逐步降低 .同時由污染物濃度的垂直分布也可見,在海陸風時期污染物的垂直擴散能力增強,甚至強于正午 12:00,這可能是海陸風局地環流中位于陸地的上升氣流所造成的.整個海風過程使天津地區地面的 PM2.5濃度降低了150μg/m3左右.當海風結束,地面風轉為陸風方向(圖 11f),污染物濃度大值中心的濃度有所增大,并且市區的污染物濃度略有回升.綜上,海風有利于天津地區大氣污染物的擴散,既將污染物向海風的下游方向輸送,又增強了污染物的垂直擴散能力.

3 結論

3.1 天津地區東部沿海的空氣質量優于西部內陸及城市中心.相對于PM10和O3天津地區PM2.5濃度的水平分布較一致.市區的 PM10濃度與西部地區分布的一致性較高,而O3則是與東部地區的一致性較高.

3.2 海風可增加天津市區臭氧的濃度,但是有利于大氣顆粒物濃度的降低,并且對城郊污染物濃度的影響相對較大.在天津地區污染天氣高發的秋冬季,海風對大氣污染物起到了擴散作用,有利于大氣污染的緩解.

3.3 對2015年1月4日的天津地區一次冬季污染過程分析表明海風可減輕所經過地區的大氣污染,海風鋒可將沿海的部分污染物輸送至所經過的內陸地區,所以處于海風鋒前的地區污染物濃度存在短暫的小幅上升,移至海風鋒后部后污染物濃度呈下降趨勢.海風有利于天津地區大氣污染物的擴散,既將污染物向海風的下游方向輸送,又增強了大氣污染物的垂直擴散能力.此次海風過程影響范圍較廣,使得天津地區的大氣污染得到了緩解,但并沒有使大氣污染物消散,這可能是由于海風強度和發生時間的限制.

[1]Ueda H, Mitsumoto S, Kurita H. Flow Mechanism for the Long-Range Transport of Air Pollutants by the Sea Breeze Causing Inland Nighttime High Oxidants [J]. Journal of Applied Meteorology, 2010,27:2(2):182-187.

[2]Yoshikado H, Kondo H. Inland penetration of the sea breeze over the suburban area of Tokyo [J]. Boundary-Layer Meteorology, 1989,48(4):389-407.

[3]Tsai HsiehHung, Yuan ChungShin, Hung ChungHsuang, et al. Influence of sea-land breezes on the tempospatial distribution of atmospheric aerosols over coastal region [J]. Journal of the Air & Waste Management Association, 2011,61(4):358-76.

[4]Chen X L, Feng Y R, Li J N, et al. Numerical Simulations on the effect of sea–land breezes on atmospheric haze over the Pearl River Delta Region [J]. Environmental Modeling & Assessment, 2009,14(3):351-363.

[5]Papanastasioua D K, Melasb D. Climatology and impact on air quality of sea breeze in an urban coastal environment [J]. International Journal of Climatology, 2009,29:305-315.

[6]莊延娟,王伯光,劉 燦.珠江口西岸冬季海陸風背景下羰基化合物的初步研究 [J]. 中國環境科學, 2011,31(4):568-575.

[7]馮 琨,苑魁魁,李王鋒,等.空氣污染物遠程傳輸對海島型城市污染的影響 [J]. 中國環境科學, 2014,34(6):1410-1419.

[8]王莉莉,王躍思,吉東生,等.天津濱海新區秋冬季大氣污染特征分析 [J]. 中國環境科學, 2011,31(7):1077-1086.

[9]Evtyugin M G, Pio C, Nunes T, er al. Photochemical ozone formation at Portugal West Coast under sea breeze conditions as assessed by master chemical mechanism mode [J]. Atmospheric Environment, 2007,41:2171-2182.

[10]陳訓來,馮業榮,范紹佳,等.離岸型背景風和海陸風對珠江三角洲地區灰霾天氣的影響 [J]. 大氣科學, 2008,32(3):530-542.

[11]林長城,吳 濱,陳彬彬,等.海峽西岸海陸風特征及對大氣污染物濃度影響 [J]. 環境科學與技術, 2015,38(6P):56-60.

[12]吳 蒙,羅 云,吳 兌,等.珠三角干季海陸風特征及其對空氣質量影響的觀測 [J]. 中國環境科學, 2016,36(11):3263-3272.

[13]Yoshikado H, Tsuchida M. High levels of winter air pollution under the influence of the urban heat island along the shore of Tokyo Bay [J]. Journal of Applied Meteorology, 1996,35(10): 1804-1814.

[14]BischoffGau? I, Kalthoff N, Fiedler F. The impact of secondary flow systems on air pollution in the area of S?o Paulo [J]. Journal of Applied Meteorology, 2010,37(3):269-287.

[15]陳焱源,魏敏捷.海陸風研究的進展 [J]. 氣象科技, 1985, (1):13-18.

[16]于恩洪,陳 彬,白玉榮.渤海灣西部海陸風的空間結構 [J]. 氣象學報, 1987,45(3):379-381.

[17]于恩洪,等.海陸風及其應用 [M]. 北京:氣象出版社, 1997: 1-46.

[18]陳 彬,于恩洪.渤海灣西部海陸風的天氣氣候特征 [J]. 海洋通報, 1989,8(1):23-29.

[19]許啟慧,苗峻峰,劉月琨,等.渤海灣西岸海陸風特征對城市熱島響應的觀測分析 [J]. 氣象科學, 2013,33(4):408-417.

[20]許啟慧.天津地區海陸風時空變化特征及其對熱島效應的響應研究 [D]. 南京:南京信息工程大學, 2012.

[21]邱曉暖,范紹佳.海陸風研究進展與我國沿海三地海陸風主要特征 [J]. 氣象, 2013,39(2):186-193.

[22]劉彬賢,王 彥,劉一瑋.渤海灣海風鋒與陣風鋒碰撞形成雷暴天氣的診斷特征 [J]. 大氣科學學報, 2015,38(1):132-136.

[23]王 彥,高守亭,梁釗明.渤海灣海風鋒觸發雷暴的觀測和模擬分析 [J]. 高原氣象, 2014,33(3):848-854.

[24]梁釗明,高守亭,王東海,等.京津冀地區與海風鋒相互作用的對流系統的發展預判分析 [J]. 氣象學報, 2014,(1):116-132.

[25]東高紅,劉一瑋,孫蜜娜,等.城市熱島與海風鋒疊加作用對一次局地強降水的影響 [J]. 氣象, 2013,39(11):1422-1430.

[26]易笑園,張義軍,沈永海,等.一次海風鋒觸發的多單體雹暴及合并過程的觀測分析 [J]. 氣象學報, 2012,70(5):974-985.

[27]盧煥珍,劉一瑋,劉愛霞,等.海風鋒導致雷暴生成和加強規律研究 [J]. 氣象, 2012,38(9):1078-1086.

[28]東高紅,何群英,劉一瑋,等.海風鋒在渤海西岸局地暴雨過程中的作用 [J]. 氣象, 2011,37(9):1100-1107.

[29]王 彥,于莉莉,朱男男,等.渤海灣海風鋒與雷暴天氣 [J]. 高原氣象, 2011,30(1):245-251.

[30]王 彥,李勝山,郭 立,等.渤海灣海風鋒雷達回波特征分析[J]. 氣象, 2006,32(12):23-28.

[31]高佳琦.渤海西部海陸風識別方法及其時空分布特征研究 [D].南京信息工程大學, 2011.

[32]韓素芹,馮銀廠,邊 海,等.天津大氣污染物日變化特征的WRF-Chem數值模擬 [J]. 中國環境科學, 2008,28(9):828-832.

[33]黃志新.上海市郊春季臭氧及其前體物觀測研究 [J]. 環境科學與技術, 2011,34(5):87-89.

Influence of sea breeze on atmospheric pollutant concentration over Tianjin.

HAO Tian-yi1, CHEN Shu-cheng2*, CAI Zi-ying1, SHAN Xiao-lin3, MENG Li-hong4, HAN Su-qin4, DONG Gao-hong1(1.Tianjin Environmental Meteorological Centre, Tianjin 300074, China；2.Tianjin Meteorological Observation Centre, Tianjin 300061, China；3.Tianjin Binhai New Area Meteorological Bureau, Tianjin 300457, China；4.Tianjin Institute of Meteorological Science, Tianjin 300074, China). China Environmental Science, 2017,37(9)：3247～3257

The influence of sea breeze on the concentration of air pollutants in Tianjin was analyzed by using the monitoring data of pollutants concentration, meteorological data and WRF-CHEM model. Research results show that the air quality in the eastern coastal areas of Tianjin was better than that in the west inland and urban center. In the autumn and winter of high pollution weather in Tianjin, sea breeze played a role in reducing the concentration of pollutants. Therefore, the sea breeze was beneficial to reduce the air pollution, and the impact on the concentration of pollutants in the suburbs was relatively obvious. The daily average concentration of pollutants was lower in the presence of sea breeze than that without sea breeze in weak pressure field. The daily average concentration reduction of PM2.5, PM10and O3were 14.4μg/m3, 22.9μg/m3and 8.9μg/m3respectively. The sea breeze episode in January 4, 2015 shows that the pollutants in the coastal area could be moved to the inland areas by sea breeze front. The pollutants concentration increased slightly in the front of the sea breeze front. When the sea breeze front moved, the pollutants concentration showed a downward trend. As a result of the wider impact of this sea breeze process, air pollution in Tianjin has been eased.

Tianjin；sea breeze；air pollution

X51

A

1000-6923(2017)09-3247-11

2017-01-23

天津市氣象局科研項目(201736bsjj02);環保公益性行業科研專項(201409001);國家科技部科技支撐計劃項目(2014BAC23B00);天津市氣象局課題(201718ybxm12);天津市重大科技專項(14ZCDGSF00027)

* 責任作者, 工程師, csc_zhuce@126.com

郝天依(1985-),女,吉林省吉林市人,工程師,博士,主要從事環境氣象學研究.發表論文4余篇.