開原市2014年2月21—26日霧霾天氣過程分析

陳光輝

摘 要：本文運用遼寧省開原市能見度監測資料、常規觀測資料、自動站資料、探空數據資料及NCEP再分析資料等對2014年2月21-26日開原市持續霧霾天氣過程分析，此次霧霾天氣持續時間長、覆蓋范圍大、危害性強；高空弱西北氣流及低層暖脊同地面高壓后部相配合為霧霾天氣發生提供了有利大氣環流形勢，主要天氣系統為高空西風槽前、低層較強暖區配合地面低壓；影響霾天氣的主要污染物是PM2.5、PM10，分布呈凌晨低、午夜高特征；<4m/s的地面風速是霧霾天氣關鍵風速指標。開原市霧霾天氣出現時，地面風速基本上為1～3m/s ；很小溫度露點差也為持續霧霾天氣提供特別好的氣象要素條件；地面至850hPa出現逆溫是霧霾出現關鍵指標。

關鍵詞：霧霾天氣；環流形勢；能見度；氣象要素

中圖分類號：P458.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0023-01

霧霾天氣是一種災害性天氣現象，不但會造成空氣質量、能將度大幅度下降，造成航班延誤或城市交通受阻，還會加重呼吸系統及過敏等疾病病情，嚴重威脅人們生命健康安全。為此，大量國內外學者分別從不同角度和層面對霧霾天氣進行分析和研究。近些年來，全球氣候變暖，開原市霧霾天氣幾率也在逐年攀升，霧霾對開原市空氣質量、城市交通及農業生產均產生了嚴重影響。因此，本文對2014年2月21-26日開原市霧霾天氣過程，采用天氣動力學及統計學分析方法，通過分析霾顆粒物濃度及氣象要素演變特征，掌握開原市霧霾發生機理、特征，以進一步認識開原市霧霾天氣發生機理及特征，為今后霧霾天氣現象預報預測、大氣污染預測及防治工作提供重要指導依據。

1 霧霾天氣形勢及霧霾特征分析

1.1 霧霾天氣實況

此次持續霧霾天氣，開原市主要污染物為PM2.5，少數時段是PM10。根據開原市PM2.5及PM10濃度變化情況看出（圖1），21-26日霧霾天氣持續期間，PM2.5濃度始終保持較高狀態，霧霾日變化趨勢存在差異，最大值為每天23時左右，最大值范圍是150～230μg/m3。PM2.5濃度變化具備顯著雙峰型，一般在13時通常存在PM2.5濃度次大值，最小值在07時左右，最小值為90～130μg/m3。在整個霾持續期間，PM10濃度在0時左右達到高值，230～300μg/m3；自01時開始，PM10濃度逐漸降低，降至最小值時間不一定，部分為07時前后，部分為19時前后，最小值為140～160μg/m3。

1.2 大氣環流形勢分析

21日前，500hPa上亞歐大陸區域為兩槽一脊形勢，大槽區主要分布在鄂霍次克海區域，淺槽主要處于巴湖至貝湖一帶，槽底處于南太平洋，脊區處于兩槽間東亞一帶，500hPa呈東低西高。850hPa場上東北地區存在暖脊相配合，同時伴隨2～4m/s東南風。22-23日東北地區高空沒有冷空氣活動，850hPa低層暖脊變強，吹向我國北方的東南風逐漸變成南風，風速增強為4～8m/s，開原市霧霾天氣變重。地面場上，高壓后部弱氣壓系統，屬偏東風4m/s。24日巴湖至貝湖淺槽逐步變深且南壓，導致其前部脊開始變形北挺，而我國北方存在低槽持續向東邊移動且不斷發展，低層850hPa我國長江中游存在顯著風場輻合，朝北邊移動的南風風力逐漸變弱，開原市污染程度變弱。25日巴湖大槽迅速向南邊蔓延，前沿至我國東北地區西邊，850hPa暖脊變強，東北中部及偏東區域增暖顯著，南邊高原槽朝東移動，吹向我國北方的南風增至4～8m/s。地面有閉合低壓系統，開原市處在低壓底前部，主要為2m/s西南風，霧霾污染程度開始逐漸增重。

2 促進持續霧霾天氣產生的氣象要素分析

2.1 PM2.5濃度同地面風速的關系

分析開原市地面風速同PM2.5濃度演變，霧霾天氣出現時，開原市地面風速處于1～3m/s。22-23日午夜PM2.5濃度達到峰值，若地面風速為4m/s，就會導致PM2.5濃度變小；14時左右，PM2.5濃度又一次達峰值，若發生4m/s風，PM2.5濃度會再次下降。24-25日，在有PM2.5濃度最大值出現時，風速未增強，霧霾持續。總之，開原市霧霾同<4m/s風具有緊密聯系，若出現>4m/s風時，污染物濃度下降；26日05時有9m/s風，污染物緩慢消散，可以說，5～7m/s風屬空氣質量逐漸變為優良的重要因素。

2.2 PM2.5濃度與地面濕度

T-Td可對測站大氣濕度情況有效反映，直接使用該值分析PM2.5濃度同地面濕度之間的關系可看出，開原市霧霾天氣，地面有很高濕度，溫度露點差≤5℃，霧霾最為嚴重的午夜，開原市地面溫度露點差為最小值，為2.4～3.3℃，表明最低溫度露點差時段正好同大污染物濃度相對應。因而，很小溫度露點差也屬于霧霾天氣出現的一個主要特征。

2.3 PM2.5濃度與近地面溫度垂直分布

分析開原市22-25日高空探測垂直溫度，地面至850hPa高度及溫度垂直分布屬等溫或逆溫，22日08、20時、24日20時開原市均為霧霾顯著增重時段，其溫度垂直分布為地面至低層850hpa的顯著逆溫，逆溫程度是850hPa高空溫度超過地面2～3℃。其他霧霾天氣持續時段，由地面至850hPa高度是等溫或弱降溫1～2℃。總之，從地面及850hpa觀測值不難看出，測站上空溫度垂直分布處于極其穩定狀態，對于霧霾污染物垂直輸送非常不利，地面至850hPa出現逆溫屬開原市霧霾出現的關鍵指標。

3 結論與討論

（1）此次霧霾天氣時間持續較長、覆蓋范圍大、危害性較大。（2）高空弱西北氣流及低層暖脊同地面高壓后部相配合為開原市霧霾天氣發生提供了有利大氣環流形勢，開原市霧霾典型系統為高空西風槽前、低層較強暖區配合地面低壓。（3）影響開原市霾天氣主要污染物是PM2.5、PM10，凌晨低、午夜高。<4m/s的地面風速是開原市出現霧霾天氣關鍵風速指標，霧霾天氣出現時地面風速基本為1～3m/s。（4）很小溫度露點差也為開原市地區出現持續霧霾天氣提供特別好的氣象要素條件。（5）地面至850hPa出現逆溫屬開原市霧霾出現的關鍵指標。霧霾天氣發生期間，開原市地面至850hPa具備明顯逆溫，850hPa溫度超過地面2～3℃。霧霾出現最初時段及后期，地面至850hPa等溫或弱降溫1～2℃。（6）在大氣垂直要素分布上，邊界層逆溫過程特別關鍵，低風速及高濕度大氣環境不利于污染物擴散。低層由微弱北風變為微弱偏東風，導致污染物積聚。另外，低層微風及高層靜風大氣風場垂直構成會增重城市上空霧霾。

參考文獻

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