2014年2月下旬京津冀持续重污染过程的静稳天气及传输条件分析

利用常规气象观测资料、空气质量监测资料、再分析资料和数值模式资料,分析了2014年2月20-26日京津冀地区持续重污染天气过程的环流背景、气象要素特征、静稳天气条件和传输条件.结果表明：2月20-26日,亚洲东部受弱高压脊控制,京津冀及周边地区位于地面高压后部,等压线较为稀疏,气压梯度小,造成地面风速较小;与此同时,混合层高度低,通风系数小和逆温存在,构成重污染天气出现和维持的气象条件,均不利于大气中污染物和水汽的垂直和水平扩散.静稳天气指数对于重污染天气有一定的指示意义,高静稳天气指数通常对应高PM_2.5浓度,且二者变化趋势一致性高;2月20-26日静稳天气指数总体上大于2014年1-3月其他几次污染过程,且在高位长时间维持,造成此次污染过程更严重.此外,传输条件也是京津冀重污染天气的主要成因：地面高压西侧的偏南或偏东气流有助于污染物和水汽向京津冀地区输送和聚集,使能见度进一步降低、污染物浓度进一步升高.     

京津冀连续雾霾及重污染天气特征分析

2015年12月19日至26日京津冀多地出现持续性雾霾及重污染天气,部分时段能见度不足50m、AQI值达到500。分析此次过程的成因发现,雾霾期间高空主要影响系统为短波槽和冷涡底部偏西气流,地面为弱气压场。边界层逆温、暖平流及弱的地面风场是雾霾持续的关键原因,其中逆温强度达4.6℃/100m,近地面多风速小于1.5m/s的西南风和偏东风。北京和衡水混合层高度均较低,混合层高度(MLH)普遍在1km以下,尤其是衡水站21~25日MLH普遍不足500m,非常不利于雾霾的消除和污染物的扩散。加之地形影响,容易使污染物堆积在河北平原,形成重污染。     

基于HYSPLIT模型的京津冀地区大气污染物输送的路径分析

以京津冀地区为研究区域,通过HYSPLIT模型后向轨迹、地面气象监测数据和高空观测资料分析2014年11月17—23日重污染天气的形成和消散过程,并对气象因子进行分析。结果表明:京津冀重污染天气的形成过程中,主要为高压或均压状态,该状态下大气层较稳定,大气混合层高度降低形成静稳天气;同时,对流层下的高湿、高压、弱风、逆温层导致其垂直方向无法形成对流,水汽和污染物无明显扩散。利用HYSPLIT模型模拟北京市300 m高度下气流后向轨迹,通过聚类分析方法分析本月气团轨迹的代表性输送路径,与地面气象监测数据和高空观测资料进行对比分析。结果表明:在极端天气条件下,京津冀地区重污染天气形成过程80%受西南方向气流影响,大气污染物的输送轨迹主要是自南向北;京津冀地区重污染天气消散过程90%受北部气流影响,北部气流的快速入境使污染物迅速消散。     

基于255 m气象塔天津地区污染天气高空风特征研究

基于2016年4月—2017年3月天津地区地面、255 m气象塔和风廓线监测数据,结合数值模拟,研究天津污染天气分析中高空风特征,以期进一步提高污染天气预报准确率.结果表明:高空风速和风向分析对污染天气趋势判断有重要作用,如冠层以上高度风速、300~1500 m风向对PM2.5污染程度的指示效果好于近地面同类数据;在选取高空风速指标时,应尽量避免边界层顶附近高度风速数据选取,如使用300 m和600 m风速和作为指标要好于300、600和900 m风速和作为指标.而其是否有利于污染扩散判断的临界阈值为10~15 m·s-1,小于10 m·s-1时水平扩散条件不利于污染物扩散,大于15 m·s-1时有利于污染物扩散.分析高空风向时,需要考虑输送高度和Ekman螺线的影响,与地面不同,300~1500 m高空风分析时,有利于出现污染天气的风向为西风、西南风和南风,而地面仅为南风和西南风;当1500 m高度呈现东风、偏东风和东南风时,天津地区受来自渤海的气流影响明显,污染气象条件有利于污染物扩散,空气质量以良好为主.     

福建省沿海典型霾天气过程特征和成因分析

文章选取2016年3月28日-4月4日(积累型)及2016年1月18-21日(输送型)两次霾天气过程,分析福建省沿海典型霾天气过程特征和成因结果表明:积累型过程持续时间长,福建沿海受地面倒槽暖区天气形势控制,不利于污染物扩散,ρ(PM_(2.5))积累升高导致霾天气出现,受到较高ρ(PM_(2.5))和相对湿度的共同影响,能见度最低降至2 km以下,从霾生成、维持到消散具有增温、增湿、风速小的特点,大气垂直结构中出现逆温层更加不利于污染物扩散,加剧霾的严重程度。输送型霾天气过程持续时间较短,受东北冷涡和高空槽影响,低层PM_(2.5)受东风回流影响输送至福建省沿海,导致福建省沿海自北而南出现霾天气,在污染物输送过程中,大气垂直结构中出现低层逆温不利于污染物向地面输送,会延迟霾天气出现的时间。     

新冠疫情防控期京津冀重污染气象成因分析

针对2020年2月8—13日新冠疫情防控期间京津冀地区一次持续的区域性重污染天气过程,利用地面、高空气象观测资料和欧洲中心ERA5数据,从环流背景、温度平流变化、地面气象要素和边界层风场分布等方面,分析了本次重污染天气过程的气象成因。结果表明:1)本次过程大气环流稳定,污染前期高空以西北气流为主,10日开始陆续有短波槽东移,850 hPa及以下转为偏南风,地面多次出现闭合低压,气压场整体较弱,天气形势静稳。2)中部地区冷空气活动不显著,大部分时段中低层为暖平流或弱冷平流。逆温出现次数明显偏多,且逆温层厚度和强度均大于南部,污染物不易扩散。3)中部地区地面风力较小,且边界层1 000 m以下风向较不稳定,通风性能差,加之南部污染物输送,导致该地区及周边重污染加强。4)重污染区域与地面辐合线分布相一致,出现在地面辐合线和湿区的北侧。5)对比2014年2月京津冀重污染天气过程,本次过程气象要素更加不利于污染物扩散,但防控减排在一定程度上减弱了污染程度。     

京津冀地区重污染天气过程的污染气象条件数值模拟研究

通过采用全球再分析格点资料的统计分析和WRF中尺度数值模拟,从天气学和大气边界层气象学角度分析了2013年12月和2014年2月两次重污染过程中京津冀地区天气尺度大气停滞气象条件和大气污染扩散气象条件的特征及其作用,并根据WRF模式精细化模拟结果分析了太行山和燕山对京津冀地区城市大气污染形成的作用.研究结果表明,两次重污染天气过程中京津冀地区500 h Pa等压面上的平均风速均表现为明显的气候异常特征,500 h Pa平均风速较近10年同期分别下降了约30.8%和50.4%,大气停滞系数较近5年同期分别偏高10%和20%以上;京津冀地区发生严重污染时,WRF模式模拟的日平均混合层高度低于200 m,日平均地面10 m风速低于2 m·s-1,日平均通风量可降低到1000 m2·s-1以下,空气质量指数与日平均通风量成负相关,重污染期间的平均通风量比近5年同期平均通风量偏低29.3%~52.8%,这些不利于污染扩散的天气条件持续数日,导致了重污染天气的发生.此外,太行山对西风气流的阻挡是河北中南部地区大气污染加剧的一个重要原因,而当主导风向为偏南风时,偏南气流遇燕山后或转向回流、或爬坡,导致近地面风速减小,不利于污染物扩散,亦加剧了京津冀地区中南部城市的大气污染.     

上海市一次重雾霾过程的天气特征及成因分析

2013年11月30日至12月9日上海地区出现入冬以来一次最严重的持续性雾霾天气过程,严重影响了该地区人们的生活健康.本文借助空气质量数据、地面气象要素、卫星遥感数据并结合后向轨迹模式反映了此次重污染过程的污染特征及其成因.结果表明,污染期间,PM2.5与PM10小时浓度变化趋势基本一致,高浓度值出现在早晚8时左右,主要是由该时段的逆温现象造成的;来自西北方向污染物的远距离输送影响了本地空气质量状况,气团在不同高度层做下沉运动,造成大气层结稳定;该地区在西北方向的弱高压控制下,地面风速较小,能见度低,天气条件静稳,不利于污染物扩散,造成持续性重污染事件;卫星遥感数据显示此次污染为区域性污染.     

北京秋季一次先污染后沙尘现象成因分析

利用卫星监测资料、气象站的观测资料和北京市环境保护监测中心的PM₁₀监测资料,通过对天气图进行分析,对发生在2000-11-01—07这一污染天气过程的成因和性质进行了解析。结果表明:在此期间PM₁₀呈现准正态分布。污染过程由2个性质完全不同的阶段构成:第一阶段(11月1—3日)属于雾型污染,污染物是SO₂,NO₂等经过化学转化而成的硫酸盐和硝酸盐微粒;第二阶段(11月4—7日)属于沙尘型污染,该阶段的污染物是受上游沙尘天气影响而形成的黄土、浮尘。这2个阶段的气象过程及天气形势也完全不同,沙尘暴爆发前(前一阶段)的天气受均压场控制,呈现双层逆温结构,相对湿度较大;沙尘暴期间(后一阶段)的天气受高压前部西北气流控制,相对湿度大幅度下降,空气干燥度从地面到高空基本一致。      

深圳市夏季臭氧污染研究

以2009年8月为例分析了深圳市夏季臭氧污染情况及污染气象特征,基于二维空气质量模式对臭氧污染控制进行数值模拟. 结果表明:深圳市８月各监测点均存在臭氧超标现象,污染形势严峻;副热带高压控制和热带气旋外围下沉气流是造成夏季出现高浓度臭氧的主要天气过程,此时大气边界层混合层高度在500～800 m,且近地面风速约在5 ms以内,不利于污染物扩散;臭氧的生成受前体物挥发性有机物(VOC)和氮氧化物(NO_x)排放的共同影响,其中VOC排放的影响较大,深圳市臭氧控制应以降低VOC排放量为重点,模拟得出对VOC和NO_x按25∶1～40∶1的比例协同减排可有效降低臭氧污染.      

沈阳地区一次颗粒物重污染天气过程的气象成因分析

为探究沈阳地区重污染天气成因,文章利用地面、高空气象观测资料、风廓线雷达资料、NECP再分析资料以及大气污染物监测资料,对2019年3月1～6日沈阳地区出现的一次持续性重污染天气过程,探讨了大气污染物质量浓度、地面气象要素变化特征、大气环流配置与外来输送等特征.结果表明,均压场、地面风场弱及辐合、高温高湿是本次重污染天...     

沈阳市一次PM2.5污染天气过程成因分析

利用气象与环境监测数据,对沈阳市2015—2018年PM_2.5的污染事件、浓度变化特征和污染物相关性进行分析;并利用WRF-Chem模式、HYSPLIT模型,从气象要素、高空环流形势和污染传输特征等方面对沈阳市2018年一次污染天气过程进行分析。结果表明:PM_2.5月浓度变化呈冬季>春季>秋季>夏季的“V”形特征,日浓度变化呈“双峰”特征。相关性分析显示,气温(-0.3666)和相对湿度(-0.1158)是影响PM_2.5浓度主要的气象因子,PM₁₀(0.9964)和NO₂(0.7242)是影响PM_2.5浓度的主要污染物。2018年1月26—28日沈阳地区出现了一次持续重污染过程,在重污染开始过程中,高空环流平直,浅槽前暖平流占主导地位,地面为弱高压均压场控制,地面风速以静小风为主,风场辐合,气象条件有利于污染物积聚。在重污染发展的过程中,地面相对湿度增大有利于颗粒物吸湿增长,贴地和高空逆温层厚度较大,污染加剧。在重污染减弱的过程中,逆温层消失,大气层结稳定,垂直扩散条件变好。“静稳”气象条件下本地污染物以及外部传输的积累是导致沈阳市此次重污染过程的主要原因。     

2018年沈阳市一次空气重污染过程分析

采用数值模拟与观测资料相结合的方式,对沈阳市2018年1-3月发生的1次重污染过程的气象条件、天气形势和潜在来源进行初步分析.结果表明:重污染过程与当地的气象条件密切相关,沈阳市重污染期间的PM2.5和PM10浓度与风速和气温呈负相关,与气压和相对湿度呈正相关.中度、重度及以上污染主要集中于相对湿度为50％～70％条件...     

河谷型城市风场及污染物扩散的CFD数值仿真

为研究河谷型城市地形及其引起的风场和污染物扩散的复杂问题,利用CFD（计算流体力学）方法和复杂地形网格生成技术,建立河谷型城市风场及大气污染分布的数值仿真模型,实现CFD方法在复杂地形空气运动和污染物扩散方面的应用.分别使用LES（large eddy simulation）模型和mixture模型研究兰州市地面风场特征和污染物扩散形态,计算得到的污染物分布结果与实测结果分布一致.结果表明:复杂地形对空气运动的影响很大,如风速因山体屏障作用会呈现带状分布特征,山体后侧易出现弱风区域;同时,风场会密切影响污染物扩散,决定了污染物扩散形态,如幅散能够影响污染物扩散范围及污染水平.而给定西北风条件下,如地面以上10 m、风速为5 m/s、不受地形阻挡情况下,工业区污染物浓度被稀释10倍,约扩散2.2 km;山体阻挡会抑制污染物纵向扩散,表现在山体阻挡情况下污染物稀释100倍时的扩散长度约为相对平坦区域的1/3.此外,不同的入口风向会引起空气运动与山体相互作用发生变化,进而会使得地面风速、局部风场存在差异,造成污染物扩散及分布形态差异.研究显示,CFD方法可行,模型可靠,可以用来研究地形对风场和污染物扩散的影响.      

乌兰浩特地区大气污染成因与防治对策研究

近年来,随着乌兰浩特地区经济社会的迅速发展,空气污染日趋严重,已经影响到了经济、社会发展和市民的生活。文章阐述了大气污染对人类健康的影响,研究探讨了国内关于城市大气污染的现状,结合乌兰浩特地区大气污染的调查分析。以鸟兰浩特市2008、2009、2010年大气环境质量监测数据为依据,详细研究了乌兰浩特地区大气污染的主要污染源及污染物,归纳总结特征及其变化,采用了空气污染指数（API）分析和评价了大气污染的原因。研究结果表明,乌兰浩特地区空气质量状况2009年比2008年明显好转,但PM10仍有超标现象;通过特征分析可知大气污染有逐年上升趋势,随季节变化相对明显,可吸入颗粒物、二氧化硫和二氧化氮的浓度在春冬季分别是夏秋季的0．5倍到1．5倍;采用空气污染指数（API）对乌兰浩特地区的大气污染进行评价结果表明,煤炭燃烧后的污染物是鸟兰浩特市空气污染物的主要来源,同时地理环境对鸟兰浩特地区空气质量有较大影响,山风产生的局地环流不利于污染物的扩散,特别是遇到静风、逆温等不利于污染物扩散的气象条件时,就会加重环境空气污染,导致污染物浓度大幅度升高。造成乌兰浩特地区大气污染的原因较复杂,通过分析研究得到了主要原因是工业和能源结构不合理、冬季取暖燃煤、汽车尾气、特殊地形气候、相关政策法规不太健全及环保宣传监督工作做不到住。并针对鸟兰浩特地区的实际情况提出了控制大气污染的对策措施。总之,该研究找到了乌兰浩特地区大气污染的问题,为乌兰浩特市环境污染综合治理提供了一定的参考依据。     

乌兰浩特地区大气污染成因与防治对策研究

近年来,随着乌兰浩特地区经济社会的迅速发展,空气污染日趋严重,已经影响到了经济、社会发展和市民的生活.文章阐述了大气污染对人类健康的影响,研究探讨了国内关于城市大气污染的现状,结合乌兰浩特地区大气污染的调查分析,以乌兰浩特市2008、2009、2010年大气环境质量监测数据为依据,详细研究了乌兰浩特地区大气污染的主要污染源及污染物,归纳总结特征及其变化,采用了空气污染指数（API）分析和评价了大气污染的原因.研究结果表明,乌兰浩特地区空气质量状况2009年比2008年明显好转,但PM10仍有超标现象;通过特征分析可知大气污染有逐年上升趋势,随季节变化相对明显,可吸入颗粒物、二氧化硫和二氧化氮的浓度在春冬季分别是夏秋季的0.5倍到1.5倍：采用空气污染指数（API）对乌兰浩特地区的大气污染进行评价结果表明,煤炭燃烧后的污染物是乌兰浩特市空气污染物的主要来源,同时地理环境对乌兰浩特地区空气质量有较大影响,山风产生的局地环流不利于污染物的扩散,特别是遇到静风、逆温等不利于污染物扩散的气象条件时,就会加重环境空气污染,导致污染物农度大幅度升高.造成乌兰浩特地区大气污染的原因较复杂,通过分析研究得到了主要原因是工业和能源结构不合理、冬季取暖燃煤、汽车尾气、特殊地形气候、相关政策法规不太健全及环保宣传监督工作做不到住.并针对乌兰浩特地区的实际情况提出了控制大气污染的对策措施.总之,该研究找到了乌兰浩特地区大气污染的问题,为乌兰浩特市环境污染综合治理提供了一定的参考依据.     

2020年春节期间京津冀及周边地区2次大气重污染过程分析

基于环境空气质量监测数据、天气实况资料、能源与主要大气污染物排放量数据,分析了2000年以来我国主要大气污染物的排放量和能源结构的演变,讨论了我国申请排污许可证企业主要污染物允许排放量空间分布,揭示了2020年1月下旬—2月中旬京津冀及周边地区发生的2次大气重度污染过程的形成原因。结果显示:全国取得排污许可证的企业中,73%的VOCs排放企业、62%的NO_x排放企业、48%的颗粒物排放企业聚集在京津冀及周边地区,密集的排放源为重污染形成提供了充分的污染物和前体物;气象条件对2次典型大气重度污染过程起着至关重要的作用,第一次(1月25—28日)是高压主导型的污染过程,高压抑制了污染物水平扩散,同时大气低层有逆温,抑制了污染物垂直扩散;第二次(2月9—13日)是低压前部型污染过程,由于地面伴有弱低压,并有较强逆温,抑制了污染物扩散;烟花爆竹燃放对PM_2.5浓度的影响基本只有5~10 h,对2次重度污染过程的影响有限。京津冀及周边地区改善环境空气质量任重道远,提出科学的大气污染防治政策,研发适宜的污染防治技术,采取可持续的措施与行动,完善相关标准体系等是真正实现大气环境质量改善的关键。     

大气扩散高斯模式的灵敏度系统分析

对大气扩散高斯模式各参数进行灵敏度分析 ,了解各因素对大气污染物扩散的灵敏程度 ,结果表明提高烟囱高度对于降低污染源附近的浓度是行之有效的方法 ,而要降低污染源远处的浓度 ,则必须着重于削减污染物的排放量     

基于WRF-Chem和EMI指数的新冠肺炎疫情期间沈阳市大气污染物浓度变化原因分析

利用2015—2020年沈阳市空气质量监测数据、地面气象观测资料、环境气象评估指数（EMI）产品、NCEP再分析资料及WRF-Chem数值模式,分析新冠肺炎疫情防控期间沈阳市主要大气污染物和气象要素的变化情况,研究空气质量对污染物减排和气象要素变化的响应.结果表明：疫情防控导致沈阳市PM_2.5、PM₁₀和NO₂质量浓度下降,但O₃质量浓度小幅增加;PM_2.5和NO₂对人为减排的响应更敏感;防控期内沈阳市气象条件有利于污染物的清除,气象条件使PM_2.5质量浓度下降16.37%,防控减排措施导致PM_2.5质量浓度下降22.96%;在疫情防控的背景下,不利的气象条件和污染物排放的突然增加共同造成重污染天气发生,其中不利气象条件的贡献大于排放增加的贡献;减排措施对防控期间重污染天气过程污染物峰值浓度有明显的削弱作用.