遼寧省兩次持續(xù)性大范圍重污染過程對比分析

摘 要：應用遼寧省環(huán)境空氣質量監(jiān)測數(shù)據，結合韓國實況天氣形勢圖及遼寧省地面常規(guī)氣象觀測資料，對2016—2019年1月遼寧省發(fā)生的2次持續(xù)性大范圍重污染過程進行分析。結果表明，2次過程均呈現(xiàn)西部城市先污染，隨后向遼寧省范圍擴散，西部城市污染相對較重的特征;天氣系統(tǒng)配置為高層暖脊，地面低壓或均壓，靜穩(wěn)的環(huán)流背景是重污染天氣持續(xù)時間較長的重要原因，對重污染天氣發(fā)生和維持的預報有一定的指示意義;污染期間的相對濕度較大、風速較小、溫度偏高;第2次污染過程的弱冷空氣擾動對西部城市污染有一定的清除作用，但助推了東部城市污染，局地氣象要素的分析對不同城市重污染天氣發(fā)展的預報有很好指示性。

關鍵詞：重污染;PM2.5濃度;天氣形勢

中圖分類號：S16

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190630065

引言

城市環(huán)境空氣質量與人們的生活息息相關，城市環(huán)境空氣質量的監(jiān)測和預報也越來越受到社會的廣泛關注和政府部門的高度重視 [1-2]。目前重污染天氣預報是空氣質量預報的重點難點[3]。本文將2016—2019年1月遼寧省典型持續(xù)性大范圍重污染過程作為研究對象，分析其時空變化特征、研究天氣系統(tǒng)配置和氣象條件的演變，探討持續(xù)性大范圍重污染天氣發(fā)生發(fā)展的預報方法，提高對重污染天氣的預報能力，以期為重污染天氣的提前預警和防控提供科學依據[4]。

1 資料與方法

1.1 資料來源

研究使用的空氣質量數(shù)據為遼寧省空氣自動監(jiān)測站點監(jiān)測的PM2.5小時濃度，城市空氣質量評價按照《環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）技術規(guī)定（試行）》（HJ 633—2012）[5]執(zhí)行，得出城市小時及日AQI、首要污染物等相關數(shù)據。氣象數(shù)據來源于遼寧省氣象臺常規(guī)觀測氣象資料，并結合韓國實況天氣形勢圖，從空氣質量、天氣背景和氣象要素等方面綜合對比分析。

1.2 重污染過程選取

本文所選取的重污染過程同時滿足以下2個條件：單日AQI >200的城市個數(shù)為7個或以上;持續(xù)時間為2d及以上。篩選后，2016—2019年1月共發(fā)生2次符合上述條件的重污染過程，分別為2016年12月17—21日及2019年1月11—14日。

2 結果與討論

2.1 污染特征

第1次重污染過程2016年12月17—21日持續(xù)5d，遼寧省13個城市達到重度及以上污染，累計32d，丹東未達到重度污染;第2次重污染過程2019年1月11—14日持續(xù)4d，遼寧省14個城市均達到重度及以上污染，累計27d。與過程1相比，過程2持續(xù)時間減少1d，重度及以上污染累計減少5d，但PM2.5峰值濃度相對較高（表1）。

從PM2.5日均濃度變化來看，2次過程前期呈現(xiàn)比較相似的擴散特點，均為西部城市先污染，隨后向全省范圍擴散;過程后期擴散特點略有不同，過程1為向東南部大連逐步加重，而東部丹東受影響較小，過程2表現(xiàn)為向東部撫順、丹東等逐步加重。過程1各城市PM2.5日均濃度峰值在159～274μg/m3之間，葫蘆島最高，錦州其次。過程2各城市日均PM2.5濃度峰值在155～326μg/m3之間，錦州最高，葫蘆島其次。2次過程均為西部城市濃度較高。

從PM2.5小時濃度變化來看，過程1西部葫蘆島等城市PM2.5小時濃度上升迅速，中東部沈陽、大連等PM2.5濃度緩慢上升。過程2以沈陽、大連、本溪、葫蘆島為例（見圖1），在污染過程前期中西部的葫蘆島、沈陽PM2.5濃度陡升，污染傳輸特征明顯，東部的本溪及大連為緩慢積累;13日沈陽、葫蘆島等PM2.5濃度有所下降，而東部城市污染物濃度明顯升高，污染物帶自西向東推移的特點凸顯。

2.2 環(huán)流形勢分析

從2次污染過程的環(huán)流形勢可以看出，500hPa主要受弱脊區(qū)控制，高空少云，無明顯降水，天氣持續(xù)靜穩(wěn)，過程2中期有短波槽波動; 850hPa處于暖脊，低層形成逆溫，不利于污染物的垂直擴散;地面前期為低壓場，以西南風為主，上游西南方向污染物向北輸送，隨后轉為均壓場，風速微弱，水平擴散條件不利，過程2中期有弱高壓影響遼寧西部，使污染帶向東推進，東部城市污染物濃度升高。冷空氣活動偏弱，大氣層結穩(wěn)定，地面風速偏小，形成了2次污染過程污染濃度高、影響范圍大的態(tài)勢。

2.3 氣象要素分析

利用遼寧省氣象臺天氣實況監(jiān)測資料，分析2次污染過程的近地面相對濕度、溫度、風場等氣象要素。從全省平均相對濕度來看，2次過程污染期的相對濕度較非污染期明顯偏高，過程1遼寧省平均相對濕度為83%，過程2為68%，略低于過程1。從遼寧省平均地面風速來看，污染期間的風速明顯偏小，均低于2m/s，平均風速分別為1.4m/s、1.7m/s。隨后地面風速分別迅速增長為4.3m/s、5.5m/s，污染過程結束。從全省近地面平均溫度來看，污染期間的溫度明顯偏高，污染期間平均溫度分別為8.6℃、2.9℃，隨后受冷空氣影響，溫度均下降10℃左右，分別降至-1.3℃、-10.9℃。

第2次污染過程中期受小股弱冷空氣擾動，中西部城市空氣質量有小幅改善。對比城市間氣象要素的異同，分析局地氣象要素的不同對重污染天氣的發(fā)展和消散的影響。分別選取西部錦州及阜新、中部沈陽、東部撫順及丹東，從地面風速變化分析，受冷空氣影響，12日沈陽、錦州等城市風速增大，污染略有緩解，撫順、丹東基本未受影響，污染反而加重。從溫度變化上同樣可以看出，12日阜新溫度首先開始下降，13日其余城市有小幅降溫，但受冷空氣影響不明顯。至15日遼寧省受新一輪強冷空氣影響，溫度明顯降低，風速增大，相對濕度減小，擴散條件轉為有利，污染自西向東緩解。

3 結論

2次重污染過程時空變化規(guī)律較相似，均呈現(xiàn)西部城市先污染，污染區(qū)域隨后向遼寧省范圍擴散的特征，西部城市污染程度相對較重。

污染過程的天氣系統(tǒng)配置為：高層為脊區(qū)控制，850hPa暖脊，垂直方向上形成逆溫;地面為低壓場或均壓場，整體為靜穩(wěn)狀態(tài)，不利于污染物擴散。大尺度天氣系統(tǒng)的分析對區(qū)域重污染天氣發(fā)生和維持的預報有一定的指示意義。

從近地面相對濕度、風速、溫度等氣象條件分析，兩次大范圍重污染出現(xiàn)前空氣都較為干燥，污染期間相對濕度明顯偏大，且風速偏小、溫度偏高。

第2次污染過程中期的弱冷空氣擾動對西部城市污染有一定緩解，但進一步助推了東部城市的污染，局地氣象要素的分析對不同城市重污染天氣的發(fā)展和消散有很好的預報指示性。

參考文獻

[1] 李懷川.浙江省空氣重污染過程統(tǒng)計特征及浙南重污染預報方法的探討[D]. 蘭州： 蘭州大學， 2017.

[2] 周功鋌.浙南輸入型重污染過程的特征分析[J]. 浙江氣象， 2017， 38（2）： 23-30.

[3] 劉娜，胥珈珈.吉林省兩次重度污染天氣過程對比分析[J].氣象災害防御， 2018， 25（1）： 10-14.

[4] 丁俊男，趙熠琳.中國中東部一次大范圍重污染過程特征分析[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測， 2018， 34（3）： 1-7.

[5] 環(huán)境保護部科技標準司.環(huán)境空氣質量標準：GB3095—2012[S]. 北京：中國環(huán)境科學出版社， 2012.

作者簡介：

白璐（1992-），女，助理工程師 ，研究方向：空氣質量綜合分析及預報。