一次重污染天气过程的监测分析

利用地面气象观测和激光雷达监测资料,对聊城市2018年11月21—22日一次持续重污染天气过程中天气形势、气象条件和污染物浓度的变化特征进行了分析。结果表明,该次重污染过程发生近地面受弱气压场控制,大气层结相对稳定,不利于污染物扩散,污染物累积速度快、污染物浓度峰值高,有明显的日变化。聊城上空单站点激光雷达图与相应时段能见度变化相符合,可以区分雾与霾的出现时段,21日入夜后,聊城由霾转雾。     

辽宁地区一次大范围霾天气过程成因分析

霾天气是近年来备受关注的天气现象,辽宁省近几年霾天气现象时有发生,造成空气污染程度日益加重,大气能见度水平越来越差,加强对霾天气形成发展机制的研究具有十分重要的理论和实践意义。为研究辽宁地区霾污染天气的成因,以2015年11月6～10日辽宁地区发生的一次大范围霾天气过程为例,综合利用环境监测数据、卫星遥感监测资料、常规气象观测资料和探空资料,结合HYSPLIT4模型后向轨迹模式,分析此次大范围霾天气过程中的污染来源、污染气体的输送方向和路径、环境和气象要素的变化以及霾天气的形成发展机制。分析结果表明:黑龙江、吉林地区大范围秸秆焚烧产生的气体污染物(CO、NO2)和颗粒物(PM2.5、PM10)是本次辽宁地区霾天气过程的主要污染来源,后向轨迹分析表明污染物在偏北风作用下吹向辽宁地区。霾天气发生期间,辽宁地区受弱高空槽控制、近地面存在深厚逆温层、地面受稳定低压天气系统控制、大气层结稳定、近地面风速小,维持在2m·s-1、相对湿度大,使污染物垂直和水平扩散能力受到抑制,污染物在辽宁地区不断积聚。加上辽宁地区大范围弱降水过程使空气湿度变大,相对湿度保持在80%以上,污染物吸湿增长,加重了空气污染程度。同时,对霾天气期间6种污染物和3种气象要素与能见度的相关性分析结果表明,颗粒污染物(PM2.5、PM10)和气体污染物(CO、NO2)浓度与能见度呈现显著相关,在气象要素中,相对湿度与能见度相关性最高。说明颗粒物浓度升高、相对湿度增大是导致此次大范围重霾污染过程能见度大幅下降的重要原因。     

扬州市一次持续霾天气的诊断分析

利用环保监测站数据和能见度自动观测数据,对2017年12月扬州市一次持续霾天气进行了研究。结果表明,此次持续霾天气是在重污染、高AQI值背景下产生的,本地污染物有一定的作用。利用NECP再分析数据分析天气尺度背景发现,高低空均为不利于污染物扩散和稀释的天气类型,长时间维持风速较小或者静风的状态,导致污染物的持续积累和霾的形成与发展。利用ECMWF的ERA-Daily再分析资料诊断边界层气象要素,发现大气扩散能力较差,风速偏小,逆温层的存在均有利于污染物在低层的积累,近地面风向和风力的变化是霾结束的重要原因。通过HYSPLIT模式模拟不同高度层气团后向轨迹后发现,污染物随冷空气经西北路径自北向南输送,外界污染源主要是中低层的污染物输送与沉降带来的。     

锦州市一次持续性雾-霾过程转化影响因子研究

利用常规气象资料、污染物监测资料以及高空气象探空资料对2016年12月17—22日在辽宁省锦州市出现的一次持续性雾-霾天气过程的高低空环流形势、地面气象资料特征、空气污染物浓度以及大气边界层稳定度进行了分析,以期揭示该次雾-霾过程的转化机理。结果表明,高空纬向型环流配合地面均压场是形成雾-霾天气的先决条件。相对湿度变化是雾-霾天气转化条件,当空气未达到饱和时,随着湿度增长,污染物吸湿增长,霾过程加剧;空气饱和时,污染物粒子活化形成雾滴,完成霾转化为雾的过程。近地面风速小、较强的逆温层是雾-霾天气的维持因素,混合层厚度与污染物浓度呈负相关,混合层厚度越小,污染物浓度越高,能见度越差;能见度变化和污染物浓度变化都滞后于混合层厚度变化,并且霾发生时混合层厚度大于雾发生时混合层厚度。通过分析V-3θ图中的滚流效应可知,雾转化为霾时,逆滚流转变为顺滚流。     

辽宁地区一次中到重度霾天气过程分析

2017年11月1日夜间到2日傍晚,辽宁省部分地区出现中到重度霾天气。应用自动站观测资料、Mi-caps实况数据以及沈阳市环保局空气质量监测数据资料,对此次霾天气过程进行了分析,结果表明:此次中到重度霾天气过程形成的天气形势为500h Pa平直西风气流和海平面均压场,近地面层存在逆温层,风力小且相对湿度小;黑龙江省和吉林省秸秆焚烧污染物的长距离输送是此次霾天气过程形成的主要原因;后期的大风过程对污染物的清除效果显著,导致霾天气过程结束。     

沈阳地区一次持续性霾过程的综合分析

利用常规气象资料、污染物浓度资料、风廓线雷达资料和L波段探空资料分析了2015年11月6~10日沈阳地区持续性霾天气的环境背景场、地面气象要素演变、大气层结特征。得到以下结论:本次重污染过程出现的西侧低压阻碍冷空气东移吹散污染物,地表风速持续较低不利于污染物扩散,地面相对湿度在55%到90%之间有利于污染物颗粒的增长,当PM2.5浓度在50μg/m~3以下并且地面相对湿度大于85%时能见度达到5km以下。通过分析水平风垂直切变发现,水平风垂直切梯度的减小减弱了天气尺度扰动的发展和大气的垂直混合,导致大气对流层中低层的垂直混合动力不足,不利于污染物的扩散。     

黑龙江省一次严重霾天气特征及成因分析

为了找到霾污染天气的特征和成因,笔者利用地面和高空气象要素、污染物成分观测资料,以及后向轨迹的方法,分析了黑龙江省2016 年11 月一次罕见的霾天气。结果表明：地面弱的气压场、中低空弱的低压槽、对流层中低层湿度和温度的增加、逆温条件、近地层弱的涡度平流,这些气象条件有利于大气污染聚集,浓度上升,能见度下降,引起严重的霾天气,而冷高压前部的偏北气流有利于霾天气消散。因此,比较弱的气象条件是造成霾天气的重要原因,而预报弱的天气条件是预报霾天气的关键。     

德州市区空气质量与气象条件的关系

选取德州市区2008年7月~2014年6月逐日的空气质量监测数据和同期的逐日气象观测资料,分析近40年来气候变化特征和近6年德州市区空气质量变化特征,研究了气象要素与空气质量指数之间的关系。结果表明,德州市区空气质量与气象因子关系密切,最为密切的主要因子有相对湿度、能见度、雾、霾。通过线性逐步回归分析建立AQI预报模型,得出德州市区影响AQI的气象影响因子在4个季节中均有霾入选,秋季除了霾之外还有平均能见度、大雾,而全年、夏季、冬季除了平均能见度、大雾之外均有轻雾、霾、平均相对湿度。     

冬季典型灰霾天气过程的特征分析

利用辽宁中部地区2008年1月的气象与环境监测资料,对该地区发生的一次灰霾天气过程进行了分析。结果表明,由于冬季地面、高空稳定的天气条件,特别是地面500m以下的城市边界层区域的大气扩散能力的较弱,造成了空气中污染物不能扩散,导致环境空气质量恶化,颗粒物浓度增高,能见度下降,形成灰霾过程。     

济南地区霾污染天气气溶胶和逆温层特征

利用逐小时的气溶胶、探空、ERA5气象数据,分析了2020年年底济南地区3次严重霾污染天气过程,结果表明：2020年年底的3次霾污染过程中AQI的变化趋势与PM_2.5、PM₁₀和NO₂基本一致,说明PM和NO₂是造成济南地区冬季霾污染天气的主要污染物,而CO、SO₂和O₃不是济南地区霾污染天气的主要污染物,其中PM与O₃呈明显的错峰趋势;1 000 hPa风场特征：a过程,在12月8日前后,济南地区受高压反气旋影响,风力微弱以晴好天气为主,不利于污染物的沉降和扩散,11日开始受西北冷空气影响,雾霾过程结束。b过程,12月26日前后济南地区受东南暖湿气流影响,到27日达到最强,然后减弱,使得这次短暂的霾污染过程减弱。c 过程,1 月 20 日前后济南地区受东南暖湿气流影响,23 日开始减弱,使得 AQI 下降,然后在 27日受东北风影响,此次长达8 d的霾污染天气结束。济南地区几次霾污染过程均出现逆温层,贴地逆温和脱地逆温均影响了霾的形...     

2013年株洲市环境空气质量变化特征及其与气象条件的关系

采用2013年株洲市大气污染物逐时监测资料及同时段的气象观测资料,分析了株洲市空气污染的时间变化特征及其与气象条件的关系.结果表明,2013年株洲市首要污染物为PM2.5,全年有158 d空气质量达到优、良,其中5～9月空气质量较好,其余时段空气质量较差;总的看来夏半年AQI小于冬半年,除03污染物外,其余污染物较大浓度值主要出现在冬季,夏半年污染物浓度明显小于冬半年;除O3污染物外,其余污染物均为白天浓度小于夜晚,下午为一日中浓度最低时段.风速、降水量、能见度与AQI均呈反相关关系,即风速越大越有利于污染物的扩散、降水对污染物有冲刷作用、能见度越高扩散条件越好;混合层高度越高、逆温出现概率越小,污染物被稀释、扩散的范围越广,对应污染物浓度越低,空气质量较好.     

河北南部空气污染特征及其气象条件分析

在一定条件下,空气污染物浓度除与污染源排放程度有关外,也受气象条件影响。文章以河北省南部城市邯郸为研究对象,采用邯郸市环境监测站质量浓度资料及同期气象资料,利用统计方法,结合邯郸市空气污染物时空变化特征,对空气污染及其气象条件影响进行分析。结果表明,邯郸市的空气质量总体以轻度污染为主,空气质量指数AQI和空气污染物SO2、NO2、NO、PM10、PM2.5质量浓度变化趋势一致,均为秋冬季污染严重,O3变化情况与之相反,夏季严重;邯郸市空气质量指数AQI有一个高值中心、一个低值中心,刮东南风时不利于污染物扩散,污染最大;降水和适量的风对空气污染物有明显的扩散稀释作用,但均有一个临界值;气温与AQI呈负相关。     

霾与清洁天气的特征及气象影响因素分析

利用江苏省宿迁市气象观测资料和空气污染物浓度数据,分析了霾与清洁天气的气候变化特征、霾天气过程的污染物特征以及两者的气象影响因素。结果表明:(1)宿迁市2000年之前霾日相对平稳,之后突增,2008—2010年为下降期。10月至翌年1月及6月霾日较多,由于夏收秋收期间秸秆燃烧的影响,导致6月、10—11月霾日和污染事件增多。2006—2009年清洁天气较多,2010年以后清洁天气相对较少。夏季清洁天气最多,冬、秋季次之,春季最少。(2)霾天气过程发生时空气质量良至严重污染,空气质量越差,出现频率越小。10月至翌年3月及6月出现霾天气过程时,空气质量能达到中度污染及以上级别,其他月份出现霾天气过程时,空气质量均为良或轻度污染。霾天气过程首要污染物有PM_(2.5)、PM_(10)、O_3和NO_2,PM_(2.5)贡献最大,其次是PM_(10)和O_3。(3)静风出现霾的频率最高,其次为SE风,NE风出现清洁天气的频率最高,其次为ENE风。风速越小,霾出现频率越高,风速大,清洁天气出现频率高。降水日与霾日的变化基本呈反位相,而与清洁天气日数的变化有较好的一致性。相对湿度90%时,相对湿度越大,霾出现频率越高,相对湿度大,清洁天气出现频率也高。(4)宿迁地区出现重度霾时,高空多受西北或偏西气流控制,地面处于均压场中。77.3%的重度霾伴有低层逆温,逆温层的高度很低,对污染物的扩散起抑制作用,其他5、6月的重度霾低层多为相对稳定的等温层结。     

上海市霾与非霾期间PM_(2.5)中水溶性阳离子污染特征对比

霾污染是颗粒物和气体污染物导致的可察觉到的能见度降低的天气污染现象,主要为PM2.5污染,水溶性阳离子是PM2.5的主要成分。为了探讨霾与非霾期间PM2.5水溶性阳离子污染特征,对上海市的PM2.5颗粒物连续采样1个月,利用离子色谱分析了K+、Na+、NH+4、Ca2+、Mg2+5种水溶性阳离子。结果表明,上海市霾天气期间PM2.5的日均质量浓度(103.03μg/m3)是非霾天气日均质量浓度(37.64μg/m3)的2.74倍,Na+、NH+4、Ca2+、Mg2+和K+的质量浓度分别为6.28、1.74、1.42、0.20和0.23μg/m3,PM2.5中水溶性阳离子组分占PM2.5质量浓度的20%左右。对大气气溶胶污染物、水溶性阳离子及气象因素相关性进行分析显示各污染物之间的相关性存在显著差异,其中NOX、NO和CO,SO2和NO2,Na+和CO,Mg2+和CO、NOX,可能存在共同来源。霾动态变化过程分析表明,水溶性阳离子浓度在霾与非霾天气时发生较大变化,Na+、Ca2+和Mg2+是霾天气的主要污染阳离子。     

河南濮阳一次严重雾霾天气成因分析

利用常规气象资料、地面自动站数据和大气环境监测等资料,从环流形势、地面气象要素变化、维持机制等方面,对2015年12月23—25日河南濮阳一次严重雾霾天气成因进行分析。结果表明,雾霾期间高空以纬向环流为主,无明显冷空气影响。中低空下沉气流的存在有助于近地层弱风条件和稳定层结的建立,中低层弱的冷暖平流的交替出现以及持续稳定的地面均压场分布,为此次严重雾霾天气提供了有利的环流形势;在持续较低气压和较小地面风速的大背景下,PM_(2.5)浓度稳定升高,以及入夜后气温降低而相对湿度增大的地面气象条件,是此次严重雾霾天气过程产生和维持的主要原因;边界层逆温的长时间存在是这次严重雾霾天气得以维持近60 h的重要原因,雾顶高度与逆温层顶的高度变化有很好的对应关系,对雾霾天气形成、发展、维持、消散的预报具有较好的指示意义;受地形阻挡作用,冷空气在东移南下过程中,分股扩散南下,造成华北平原气压梯度小;能见度下降和持续性污染与PM_(2.5)和PM_(10)浓度增长有关,较高的PM_(2.5)、PM_(10)值的同时出现和长时间维持是导致严重雾霾天气的又一原因。     

轻雾与霾的判别与观测

随着城市经济的发展,霾的出现越来越频繁。地面气象观测中,由于轻雾和霾在能见度影响方面存在共性,使其辨认仍存在一定的难度,容易混淆。基于此,从轻雾与霾的成因、性质、颜色及与之相关的气象要素等方面分析两者的区别,并探讨这两种天气现象的观测记录,确保此类天气资料观测的准确性。     

持续性霾天气与大气边界层气象条件的关系分析

利用地面气象观测资料以及气象探空资料,从环流形势特点、边界层风速、逆温强度、湿度垂直分布特征、混合层高度、通风系数等方面分析了2013年1月11 ～ 17日长春市持续霾天气的气象条件.结果发现,此次霾天气发生在高空不断有弱槽扰动、冷空气总体较弱的天气背景下,大气边界层逆温强、风速偏小、湿度大、混合层高度持续＜800 m、边界层通风系数持续＜3 000 m2/s,致使大气水平扩散能力和垂直交换能力弱,引发了此次持续霾天气.     

开化灰霾气候特征及与空气质量相关性分析

以能见度和相对湿度作为灰霾主要判别依据,辅以PM2.5和PM10监测数据,分析灰霾气候特征。开化以轻微霾为主,霾日呈缓慢上升态势,以冬季最多,稳定时间较长。同时能见度和PM2.5,PM10浓度及相对湿度都有关系,但PM2.5浓度对空气质量影响较PM10明显。从冬季污染物南北变化可以看到,冬季污染物存在由北往南的输送的可能。     

一次极强霾过程分析

利用NCEP1°×1°逐6 h再分析资料,通过WRFV3.7.1模式针对12月22—23日德州市出现的一次极强霾过程进行分析,结果表明:1从大气形势分析,地面气压场弱,天气形势静稳,地面存在一条辐合带,PM2.5浓度增大;2冷锋南下,地面辐合线南压,污染物也随之往南移动;3混合层高度低,湍流弱,污染物难以向高层扩散,导致PM2.5浓度持续上升。     

视程障碍观测中霾与轻雾的区别

随着城市经济的发展,霾出现的天数越来越多,对空气质量好坏有着重要的指示意义,越来越多的受到公众的关注,气象业务中也将霾作为重要天气报。由于轻雾与霾在能见度影响方面存在着共性,对地面观测有时容易造成判断失误,因此结合二者的成因、特征及其相互转化方面进行了讨论,供地面观测参考。