寶雞市一次重度污染天氣的衛星遙感監測和氣象條件分析

韓潔 龐翻

摘要：運用環境監測站提供的AQI指數和寶雞渭濱區氣象監測站氣象要素和衛星遙感圖像，對2016年1月5～9日重度污染天氣特征和氣象要素進行了分析。結果表明：污染最重時（晴空）.受地形影響，重污染天氣在關中地區沿地形分布廣泛，顏色為深灰色，分布均勻厚實。重污染天氣持續的主要氣象因素包括長時間無有效降水使得污染物不能有效地迅速清除;地面高壓南下移動緩慢、關中地區地面風速小，天氣靜穩，污染物在關中地區不斷累積;同時低層存在逆溫層、日照時數少，使得污染物很難在垂直方向擴散，相對濕度相對較大，使得污染物吸濕增長，增強污染物質量濃度。

關鍵詞：重污染天氣;衛星遙感監測;地面形勢;逆溫層

中圖分類號：X523

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（ 2019） 24-0105-03

1 引言

隨著經濟的迅速發展，城市環境問題，特別是空氣污染問題，不僅對人們生產生活帶來影響，同時還對人們的身體健康帶來不利影響。目前，對于空氣污染的研究已有很多學者做出了研究。甄莎[1]將包頭市空氣污染影響因素分為氣象因素和經濟因素進行研究，發現經濟發展和城市規模建設對污染物的影響小于廢氣的排放和能源消費總量對空氣質量的影響。蘇慧毅[2]等采用基于MODIS發展的上下文算法提取火點，并收集研究區空氣質量指數并收集研究區空氣質量指數，發現火點增多產生的污染物使空氣質量指數升高。楊文海[3]等利用2015年1月至2017年12月固原市空氣污染監測資料和氣象資料，發現PM10是固原市最主要的污染物，03作為首要污染物天數年際變化呈明顯增加趨勢。胡曉[4]等通過對一次寧波重污染天氣的研究，發現污染過程顆粒物主要集中在近地面800 m以下，北方弱冷空氣南下攜帶的污染物近距離輸送造成寧波地區顆粒物濃度迅速增加。胡琳[5]等人的研究表明，陜西冬季霾日數最多，秋季次之。西安及關中能見度為5～8 km、相對濕度為60%～70%、靜小風時易出現霾天氣。已有的研究多表明空氣污染與氣象要素之間的關系，本文應用遙感檢測圖像和氣象要素等資料，對寶雞地區近年來最強重污染天氣進行分析研究，找出有利于判斷重污染天氣的氣象要素條件。

2 資料與方法

本文采用的污染物的質量濃度和AQI指數資料來自于寶雞市環保局提供的寶雞市8個環境監測站的平均逐日空氣質量日報。氣象資料主要選擇寶雞市渭濱區氣象監測站的溫度、降水量、平均風速、逐時風向風速、相對濕度等氣象要素和MICAPS地面資料。

2016年1月5～9日寶雞連續5d出現了重污染天氣，為近年來罕見的重污染天氣。運用風云3C衛星遙感監測數據對重度污染的范圍進行監測。利用重污染期間氣象要素的統計分析，研究重污染期間氣象要素的特征。

3 2016年1月5～9日重污染天氣的特征分析

3.1 重污染期間AQI指數的變化

2016年1月5～9日寶雞連續5d出現了重度一嚴重污染天氣，由于陜西關中地區為向東開口的喇叭口地形，寶雞位于最西部，依次向東為咸陽、西安、渭南，因此當大氣靜穩時，關中地區污染嚴重。從關中4地市逐日AQI指數來看，寶雞污染程度居陜西關中4市之首。7日關中中東部三地市AQI指數明顯降低，寶雞不降反升，達AQI峰值，即寶雞5、6、7日AQI連續上升，至8日出現明顯下降。而關中中東部三地市則在7日AQI指數明顯下降，較寶雞地區AQI指數下降早一天。通過對比關中四地市AQI指數的相關關系發現，寶雞分別和西安、咸陽的相關關系為0. 36、-0.06，而西安和咸陽、渭南的相關關系為0. 81、0.57。這表明西安、咸陽、渭南的AQI指數變化較為一致，而寶雞和西安、咸陽的AQI指數相關性低。進一步分析寶雞地區主要污染物的濃度可以看出，PM10和PM2.5為此次污染的主要污染物（圖1）。

3.2 重污染天氣的衛星遙感監測圖像

利用風云3C衛星遙感圖像監測重度污染天氣，結合當日關中四地市AQI指數的平均值，可以看出，4日寶雞地區AQI指數為144，從衛星監測圖上可以看出除寶雞地區外，關中其他地區均有云覆蓋，寶雞地區上空霾并不明顯，但有薄云影響。至6日寶雞地區AQI指數上升至376，從衛星遙感圖上可以看出，受地形影響霾在關中地區沿地形分布廣泛，顏色為深灰色，分布均勻厚實，表明霾濃度大，污染重（圖2）。

4 重度污染的氣象條件分析

4.1 地面形勢

從地面圖上可以看出，1月5～7日，冷空氣中心位于西伯利亞，寶雞地區一直處于蒙古高壓前沿（圖3a（1》，維持偏北風。使得北方的浮塵、揚塵等污染物輸送到寶雞，受寶雞南部山地阻擋，污染物在寶雞地區不斷聚集，其中5日北風顯著（圖3a（2）），對應污染物濃度快速升高。至7日11時（圖3b（1）），有冷空氣東移南下，關中轉為東風，且關中中東部地區維持東風，且風速>4 m/s，而寶雞的東風風速≤2 m/s，在風場上具有輻合特征，有污染物自東輸送到寶雞地區并聚集。8日寶雞轉為西風，對污染物的擴散較為有利，9日又轉為東風，但關中地區風速均較小，無明顯的污染物輸送，污染物濃度持續下降。由此可見，地面高壓的移動和南下形勢、關中地區地面風速和風向對寶雞重度污染天氣的影響明顯。

4.2 逆溫層

逆溫層是重度污染天氣形成的有利因素。在1月5～9日的探空圖上可以看出，6日、8日、9日西安的探空站上出現了明顯的逆溫層，穩定的逆溫層與較小的風速相配合，有利于逆溫層以下大氣的垂直混合作用，使得污染物在逆溫層以下充分混合，有利于重度污染天氣的維持（圖4）。

4.3東、西風對重度污染天氣的影響

在寶雞特殊地形的影響下，西風有利于污染物的擴散，而東風則不利于污染物擴散。但在此過程中.5～9日風向有明顯的日變化，夜間西風維持時間分別為13、5、14、6、9小時，風向以西北風為主，平均風力在0.7 m/s左右，風速極小，表明在西風極小的情況下，仍然不利于污染物擴散。只有風速達到能夠使污染物擴散的風速值時，才有利于污染物的水平擴散。

4.4 日照時數和相對濕度對重污染日的影響

從1月5～9日寶雞的重污染日中，日照時數均小于3小時，其中3天日照時數為O小時，4日輕度污染日照時數為6.2小時，10日重度污染為5.1小時。從相對濕度上來看5-9日相對濕度在60% - 80%之間，相對4日、10日相對濕度明顯偏大，表明日照時數越少、相對濕度相對較高，有利于污染物的聚集和重度污染天氣的維持。

4.5 連續無降水日數與重污染天氣的關系

研究表明[6]，重度污染天氣與平均最長連續無降水日數具有較好的一致性，呈正相關關系。統計此次重度污染天氣之前的連續無降水日數，發現2015年12月14日至2016年1月5日連續23天寶雞地區無有效降水，使降水對污染物的沖刷作用無法體現，這也使得污染物不斷聚集造成重度污染天氣。

5 結語

（1）寶雞分別和西安、咸陽的相關關系為0.36、一0. 06，而西安和咸陽、渭南的相關關系為0.81、0.57。這表明西安、咸陽、渭南的AQI指數變化較為一致，而寶雞和西安、咸陽的AQI指數相關性低。寶雞地區主要污染物PM10和PM2.5。

（2）從衛星遙感圖像監測重度污染天氣圖上可以看出，污染最重時，受地形影響霾在關中地區沿地形分布廣泛，顏色為深灰色，分布均勻厚實。

（3）地面高壓的移動和南下形勢、關中地區地面風速和風向對寶雞重度污染天氣的影響明顯。

（4）逆溫層的存在、地面東西風維持時間、長時間無有效降水為重度污染天氣提供了有利條件，日照時數少，相對濕度相對較大，有利于污染物的聚集，增強了污染物濃度。

參考文獻：

[1]甄 莎.包頭市城區空氣質量評價及影響因素分析[D].呼和浩特：內蒙古科技大學，2012，

[2]蘇慧毅，翟夢真，王文林，等，基于MODIS數據的山東省秸稈焚燒與空氣質量關系探析[J].生態與農村環境學報.2019 ，35（9）：1127-1135.

[3]楊文海，韓世昌，馬興明.固原市空氣質量特征及其與氣象條件的關系[J].甘肅農業，2019（9）：69-73.

[4]胡曉，徐璐，俞科愛，等，寧波地區一次重污染天氣過程的成因分析[J].高原氣象.2017，36（5）：1412～1421.

[5]胡琳，張俠，蘇靜，等.陜西省霾天氣變化特征及氣候成因分析[J].干旱區地理，2019，42（4）：707-714.

[6]龐翻，韓潔，王婷，寶雞市重度灰霾天氣氣候特征及氣象條件分析[J].陜西氣象，2013（6）：22—25.

收稿日期：2019-1卜20

作者簡介：韓潔（1986-），女，碩士，高級工程師，主要從事天氣預報與服務。