本溪地区一次霾天气产生的气象条件分析

吴荷++高艳波++崔耀鹏

摘要 利用欧洲中心数值产品中高空、地面等气象要素资料、本溪市环境监测站AQI指数、本溪市气象观测站的能见度资料，分析了此次霾天气过程的气象条件及污染物浓度变化与霾天气可能存在的关系。结果表明，此次霾天气过程期间，辽宁上空以平直纬向环流为主，没有明显的冷空气南下影响本溪地区，对流层中低层盛行暖湿的西南气流，地面为不利于污染物扩散和稀释的弱气压场，大气层结稳定、风速小，地面上空出现逆温层，边界层内污染物的水平和垂直扩散能力差，污染物逐渐积累，造成此次霾天气，污染物浓度变化与霾天气过程存在密切关系。在霾发生前期AQI指数存在升高趋势，在霾发生、消散过程中与能见度呈显著相反变化特征。

关键词 霾天气；气象条件；污染物浓度；辽宁本溪

中图分类号 P467 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0207-02

Analysis on Meteorological Conditions of Haze Weather in Benxi Area

WU He GAO Yan-bo CUI Yao-peng YU Tian-chong QIN Yu JIANG Lin-shan

（Benxi Meteorological Bureau in Liaoning Province，Benxi Liaoning 117000）

Abstract Based on the high altitude and ground meteorological data of European Center numerical products，Benxi City Environmental Monitoring Station AQI index and Benxi Meteorological Station visibility data，the paper analyzed the meteorological conditions of haze weather process，as well as the relationship between the pollutant concentration change and haze.The results showed that during the haze weather process，the flat zonal circulation was mainly above Liaoning，there was no obvious cold air southward to affect Benxi area，the southwest air flowed in low troposphere was warm and wet，the ground for the weak pressure was not conducive to pollutant dispersion and dilution，the atmospheric stratification was stable，the wind speed was small，the inversion layer appeared on the ground，the horizontal and vertical diffusion capacity of pollutants in the boundary layer was poor，and the pollutants accumulated gradually，which resulted in the haze weather.There was a close relationship between the pollutant concentration and haze weather process. In the early stage of haze，there was an increasing trend of AQI index，which was significantly opposite with that of visibility during haze occurrence and dissipation.

Key words haze；meteorological condition；pollutant concentration；Benxi Liaoning

近年來，随着本溪地区城市化、工业化进程的加速发展，灰霾天气频繁发生。灰霾天气是指大于10 km的空气普遍浑浊现象[1]。严重的灰霾天气不仅对人类身体健康造成严重的威胁，而且其引起的能见度下降也会对城市经济活动和市民的日常生活带来不利影响[2-3]。因此，研究霾天气产生的气象条件将有利于治理霾污染。

关于中国雾霾天气与气象条件之间的联系，前人的研究一方面集中在雾霾长期变化趋势与气象因子变化趋势之间的关系，另一方面集中在局地气象条件与雾霾天气的联系[4-5]。一些研究分析了雾霾天气与大气环流的联系。在珠江三角洲地区，当大气对流层中层出现较强的纬向环流、对流层低层在弱高压脊控制下并且出现较弱的表面风时，有利于严重霾天气的发生[6]。灰霾天气不仅受气象条件制约，与污染物组成及浓度变化密切相关[7-9]。魏 欣等[10]研究发现，天津地区灰霾天气与非灰霾天气细颗粒物浓度显著不同。王 宏等[11]分析得出形成霾天气的影响因素主要包括污染排放和气象条件两方面，大气中污染物的增加，加上大气层结稳定等不利于污染扩散的气象条件，导致霾天气的形成和持续。

因此，本文在研究此次霾天气过程时主要分析了环流背景在霾天气演变过程中的作用，同时也详细分析了AQI的变化特征，得出了污染物因子浓度变化与霾天气过程的关系。

1 资料来源

本文采用的高空、地面资料采用欧洲中心数值产品，AQI指数资料来自本溪市环保监测站，能见度资料来自本溪气象观测站。

2 环流背景分析

2.1 500 hPa高空形势场分析

分析500 hPa高度场和风场资料可以看到，从2016年10月18日20：00开始，本溪地区上空受较为平直的西北偏西风控制，无明显的冷空气南下影响本溪地区，10月19日白天本溪地区处于温度脊控制，这种高空形势场有利于污染物的积累。至19日20：00，环流形势表现为北风分量增大，本溪地区受西北偏北风向控制，冷空气南下影响本溪，利于污染物的扩散。因此，19日白天出现霾天气，19日夜间霾天气趋于结束。

2.2 850 hPa高空形势场分析

从850 hPa高空形势场分析得出，18日20：00至19日8：00本溪地区低空形势场逐渐为弱低压控制，850 hPa高空盛行风向为暖湿西南气流，有利于霾天气的出现，至19日20：00本溪地区才逐渐转为弱高压控制，风向转为西北风，利于污染物扩散，此次霾天气趋于结束。

2.3 地面形势场分析和T-lnP图分析

结合图1、2分析，10月18日20：00本溪地区地面开始受低压前部影响，10月19日14：00地面完全受低压中心控制，气压梯度较弱，有利于辐射降温形成逆温层。从19日8：00沈阳地区温度对数压力图可以看到，沈阳站已经存在明显的逆温层，且空气接近饱和，低层大气受偏南风控制，19日20：00全地区逐渐转为高压底部控制，比湿明显减小，虽然仍有逆温层存在，但低层风向转为西北风，受冷空气影响，霾天气趋于结束。

3 污染物浓度变化分析

AQI指数能客观反映当前污染物浓度的变化[12]。结合图3从AQI指数变化可以看出，17—18日污染物逐渐积累，浓度逐渐升高，19日白天结合偏南的暖湿气流以及静稳的天气形势场，AQI平均值达到最高，能见度则呈现由17—20日显著下降后又升高的变化特征，在19日降到最低，日平均能见度仅有5.2 km，日最低能见度仅为2.5 km，本溪地区出现明显的霾天气，19日夜间随着霾天气的消散，20日的AQI指数显著下降，能见度也随之升高，空气质量显著提高。

4 结论与讨论

综上所述，此次霾天气过程主要受稳定的环流背景影响，污染物浓度变化对霾的发生和消散也存在重要影响。

（1）本溪此次霾天氣过程，高空形势以平直的西风气流为主，低空受弱的偏南暖湿气流控制，同时地面处于弱气压场控制，而边界层又存在明显逆温层结，这种静稳的形势场有利于污染物浓度短时间增大，不利于污染物扩散，产生霾天气。

（2）霾天气发生之前AQI指数存在逐渐升高的过程，前期污染物积累为此次霾天气提供有利条件。在霾当天AQI指数达到最高，能见度为最低，霾消散后，AQI指数显著降低，能见度逐渐升高。

（3）当形势场转为受偏北气流控制，冷空气南下影响本溪地区，静稳层结被破坏，地面转为高压控制，污染物扩散条件转好，AQI指数显著降低，霾天气逐渐消散，天气逐渐转为晴好。

在具体预报过程中，利用欧洲中心等数值产品能够分析出天气系统的演变过程，但由于霾天气受多种因素相互作用产生，对于能否出现霾及其强度很难把握，本次过程仍不够深入。

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