2018年冬季南京重霾污染特征及气象因素分析

2018年11月底—12月初南京及周边地区发生一次大范围持续性霾污染,利用南京市空气质量监测资料、颗粒物成分逐时观测资料、南京站探空资料等,结合天气学诊断分析、后向轨迹模拟和聚类分析等方法,分析此次重霾事件的污染特征和气象因素.结果表明,此次重霾事件具有峰值浓度高、持续时间长、波动较明显等特点.污染时段PM_2.5浓度变化分为3个阶段,平均浓度为114.7 μg·m^-3,整体达到中度污染.重霾期间南京市大气环境处于富氨条件,颗粒物整体偏酸性,移动源排放比重高于固定源,PM_2.5主要成分的存在形式为硫酸铵、硝酸铵和其他硝酸盐.本次重霾事件中气象条件对污染物的输送和累积影响显著,在PM_2.5浓度极端事件发生期间,均有各气象要素与PM_2.5浓度同步变化.高PM_2.5浓度与对流层低层增暖增湿、弱的西南风相对应.重霾事件的主要天气成因是冬季东部地区出现大面积稳定且持久的均压场,南京及周边地区近地面中高层污染物主要由西北和华北地区输送而来,低层污染物主要来自于本地源排放累积.动力条件和热力条件的相互配合,近地面受高压影响形成暖平流逆温层,且易形成下沉气流,使重霾天气持续发展.     

防霾口罩呼吸阻力的研究

通过对8种常用类型防霾口罩的实验测试,采用回归曲线分析方法得出了防霾口罩呼吸阻力随使用时间的变化函数形式,同时也通过实验数据统计给出了各种类型口罩的建议使用时长,建议N90和N95无纺布防霾口罩在空气轻度污染下使用时长不超过11~12 h,中度污染下不超过8~10 h;而棉布为面料的N95口罩在轻度污染下使用时长不超过7 h,中度污染下不超过6 h。     

江浙沪春节燃放烟花爆竹对垂直大气的影响

基于美国宇航局(NASA)的CALIPSO星载激光雷达L1卫星监测数据,通过分析532 nm总后向散射系数、体积退偏比和色比,对江浙沪地区2009—2014年春节期间大气气溶胶光学与微物理特性进行研究,揭示了江浙沪地区春节期间大气气溶胶散射强度、颗粒规则性与颗粒大小的垂直分布特征.结果表明,燃放烟花爆竹产生的颗粒物主要聚集于对流层中低空,使低层大气散射能力增强、颗粒物尺度增大,使对流层中层大气颗粒物不规则性增强;气溶胶散射能力随高度增大单调减弱,不规则气溶胶在6~8 km高度内占比最大,颗粒随高度增大单调减小;对比各年情况发现,散射能力逐年增强.     

河北霾分布与地形和风速关系分析

使用河北省81个气象台站的常规观测霾资料,对1961-2008年霾出现的年平均日数分布特征和年代际变化进行了统计分析.发现河北霾出现频数分布与地形具有密切联系.山麓地区霾平均出现频数显著高于其两侧的平原和山地,山间盆地霾频数显著高于周边地区.对其原因进行了分析,发现霾出现频数与当地年平均风速和大气污染程度有关.这些结果对于了解河北霾的出现规律及其防治具有积极意义,可供该省某些工厂企业的选址、政府部门的大气环境治理决策参考.     

“2+26”城市治霾方案效果评估:以山东省为案例的研究

以京津冀大气污染传输通道“2+26”城市为对象的区域性雾霾专项治理已经开展两年有余。要判断“2+26”城市治霾方案的实施是否取得了显著成效需要通过科学的实证分析加以验证。采集山东省13个内陆城市2016—2018年每日空气质量指数(AQI)、六种单项污染物(PM 2.5、PM 10、SO 2、NO 2、CO、O 3)浓度以及气象条件等数据,以其中属于“2+26”城市的7城市作为实验组,其余6城市作为对照组,基于双重差分法,对“2+26”城市治霾方案在山东省相关城市的实施效果进行评估,试图分离方案实施所带来的环境效应。结果表明:①“2+26”城市治霾方案的实施总体上有效,对污染传输通道7城市空气质量指数(AQI)指标的降低发挥了显著作用。②“2+26”城市治霾方案对污染传输通道城市的PM 2.5、PM 10、CO浓度的降低有显著贡献,但对SO 2、NO 2和O 3指标的改善贡献并不明显。③对方案进行分时段动态效应分析发现,《京津冀及周边地区2017年大气污染防治工作方案》的发布并未对污染传输通道城市空气质量改善产生立竿见影的效果,而《京津冀及周边地区2017—2018年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》《京津冀及周边地区2018—2019年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》的落实和执行才是“2+26”城市治霾方案显著见效的保障。该研究在严格遵守双重差分法前提条件的同时,还通过了一系列稳健性检验确保评估结果的可靠性。     

安徽省霾时空分布特征分析

利用安徽省78个气象台站1971～2010年能见度和相对湿度资料，统计出历年各站霾发生日数并分析其时空分布特征，通过历年霾日数变化趋势、EOF分析等方法对安徽省近40 a霾的气候变化特征进行分析。结果表明：安徽省霾日数存在显著的增多趋势；霾高发期在秋冬季，1月更是一年中霾发生最多的月份；5～6月是霾发生的次高峰，6月的极重霾为全年中最多；白天出现霾的几率高于夜晚，早上8时是一天中最容易出现霾的时刻。安徽省霾年平均日数的空间分布很不均匀，平原多于山区，主要城市及周边地区的年平均霾日数较多，山区很少；沿淮淮北的极重霾日数最多。2007年前后霾的年平均日数达到40 a来的最高值。霾日数EOF前4个模态累积方差贡献为793％,说明安徽省绝大部分地区霾日数随年代的变化都是呈增长趋势；时间系数表现为明显的年代变化，以3～4 a周期震荡增长为主     

基于后向气团轨迹的区域大气污染颗粒物来源分析

大气污染区域间的联防联控是解决区域性灰霾产生的关键手段之一。如何确定目标控制区大气污染外源的相对位置和影响程度是实现联防联控的前提。基于后向气团轨迹理论,运用拉格朗日混合单粒子轨道模型,以桂林市全境作为研究对象,对研究区域2013年冬季的污染物传输进行了模拟。结果显示:研究区冬季大气污染主要来源于东北方向,轨迹与"湘桂走廊"相符。以数字矢量图的方式量化表示了大气污染来源区及数量,成果可为区域间大气污染联防联控措施提供决策支持依据。     

无锡城市化对气象要素的影响

近20a来,无锡城市化和工业化发展较快,建成区面积显著增加,耕地面积锐减;能源消耗量、汽车拥有量以及工业废气排放量逐年增加。利用1955~2012年无锡市气象资料,对无锡市近60a来的气候变化特征进行分析,并讨论了气候变化特征对城市化的响应。结果表明:(1)近60a来无锡市平均气温、最高和最低气温、极端最高和最低气温都呈上升趋势,高温日数逐年增加,且1980年后尤为明显,低温日数减少,气温日较差减小。(2)年平均相对湿度呈下降趋势,2000年以后下降明显,年平均相对湿度≤75%的年份有10a,全部都出现在2002年后。年平均降水量变化不大,小雨频次减少,雨量区域性分布不均匀;极端降水年增加,且雨量较为集中。低云量和日照时数减少,2002年以后低云量基本在25%以下,90年代日照时数降幅最明显,平均日照时数减少了129.1h。(3)城市热岛效应全年都较显著,冬季更为显著,城市气温高于区域均值0.3℃~0.8℃,沿湖地区和乡村则基本低于区域均值0℃~0.8℃。(4)霾日数明显增多雾日数显著减少,2003年后霾日数大都在30d以上,雾日数在10d左右。(5)城市化和工业化发展引起了城市热岛效应和城市浊岛效应,改变了下垫面条件,影响了气温、相对湿度和降雨的时空分布,也导致了霾日的增加和雾日的减少。     

1961~2013年长江三角洲地区霾日季节特征及变化分析

选取长江三角洲146个观测站1961~2013年的地面观测资料,分析了霾日季节性的年际、年代际长期变化及空间分布规律。结果表明,长江三角洲霾多发时段随年际增长逐渐由冬季蔓延至春季,秋季和夏季。长三角平均霾日的季节变率从60~70年代的72.5%~78.5%,80年代跌至61.2%,到90年代跌至55.3%,而在本世纪的13 a低达52.3%,体现了长三角霾日变化季节性的年代际特征,即近53 a季节差异在不断减小,霾趋于常年化发生。霾日季节性的空间分布及年际变化特征还表明:近53 a长三角霾日呈持续上升趋势,1980年以前的2个年代增长缓慢,并维持低霾日水平,尽管1980年以后仍然增长缓慢,但维持多霾日的较高水平。霾日高发区域主要集中在南京-镇江一带、上海西南部地区、湖州-杭州-绍兴-金华一带、宁波西北部地区,高值中心依次为金华西北部兰溪市的70.2 d,江苏南京市的 40.0 d,上海金山的38.0 d以及宁波余姚市的35.5 d。长三角中部的霾日年增长率整体低于南部和北部地区,江苏中部及南部、浙江南部及东部沿海、安徽东南部地区是霾日年际增长高值区。长三角霾日年际变化趋势以夏季增长率最高,其次是秋季、春季,冬季霾日年际变化趋势普遍增长率最低,近53 a来长江三角洲大部分地区出现了霾日季节性差异变小的季节性变异特征。     

基于激光雷达分析一次重霾过程混合层高度

为深化对冬季重霾天气大气混合层高度的认识,利用Mie散射激光雷达观测了成都市2014年1月23日至2月4日一次典型重霾天气过程。基于Mie散射激光雷达探测获取的后向散射系数,使用SBH99算法计算了该过程的混合层高度,并系统分析其演变特征及其与气象因子的关系,研究结果表明:将激光雷达探测的混合层高度与探空曲线表征出的混合层高度进行对比分析,结果显示两者具有较好的一致性,相关系数为0.893 4;此次重霾过程中,混合层高度平均值较低,约378 m;霾天气发生后,混合层高度显著下降,并且混合层高度的最大值与最小值之间差距缩小,日变化波动不明显;混合层高度的发展与空气温度的变化趋势呈正相关关系,与相对湿度呈负相关关系。