2015年12月廊坊市一次持续重污染天气过程分析
2017-09-15王亚明石林芝
王亚明 石林芝
摘要 本文以廊坊市2015年12月19—26日一次连续重污染天气过程为例，运用相关性研究和MICAPS系统分析其特点及成因。结果表明，污染物以PM2.5为主。廊坊上空大气层结稳定，受海平面高压控制，风速较小，大气层结稳定，不利于污染物扩散，重污染过程持续时间较长；廊坊市特殊的地形地貌，冬季燃煤污染物易累积；逆温层抑制空气垂直运动，污染物不易扩散，天气形势稳定，造成廊坊连续重度污染天气。
关键词 持续重污染天气；污染物；成因；河北廊坊；2015年12月
中图分类号 X513 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）15-0203-01
污染天气的发生主要受污染源和气象条件的影响，气象条件直接决定污染物的扩散和积累。近年来，随着社会各界对大气污染问题的重视，许多专家学者开展了大量研究[1-2]，但仍不能满足连续重污染天气预报预警业务开展，难以提供精准服务。因此，对持续性重污染天气过程气象条件及形成原因开展深入研究探讨，可为今后重污染天气预报预警提供科学参考依据。
1 资料来源
选取廊坊市区及所辖三河市、香河市、大厂县、霸州市、永清县、固安县、文安县、大城县等9个观测站点空气质量指数（AQI）、首要污染数、空气质量指数级别和空气质量指数类别等资料，气象资料为同期廊坊站常规观测数据资料及逐日MICAPS数据资料。将200
2 污染天气过程概况
2015年12月廊坊市出现连续重污染天气，文安、霸州环境监测站一度达到爆表程度。AQI≥5级日数最多达21 d，出现在固安；AQI≥6级日数最多达11 d，出现在固安、香河、文安，其中最长连续重污染日数8 d，出现在12月19—26日，首要污染物为细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10），以细颗粒物（PM2.5）为主。
这8 d中空气质量等级均超过国家空气质量标准5级，为重度污染。此次重污染天气特点：一是范围广，廊坊全区及周边地区均出现严重污染；二是强度大，21—25日达6级以上水平，部分站点AQI数值达500；三持续时间长，从19日开始，部分站点达5级以上，持续到26日才结束，历时8 d。
3 污染成因
3.1 人为因素
每年12月正值廊坊地区入冬期，天气渐冷，农村燃煤取暖用户增多，导致本地污染物排放浓度高、强度大，空气质量大幅下降[3]。
3.2 天气条件
3.2.1 地面形势。此次过程主要影响系统为地面冷高压。20日8：00海平面气压场中，廊坊市为高压控制，下沉气流控制，地面和低空风速较小，低层大气层结稳定，不利于污染物扩散，近地面污染物聚积。海平面气压场中，21日8：00廊坊市位于高压底部，下沉气流，不利于污染物扩散；22日8：00廊坊市受高压控制，大气层结稳定；23—24日8：00，廊坊市均位于深厚冷高压底部，下沉气流；25日8：00，廊坊市位于高压前部，盛行偏北风，空气干冷，大气层结稳定，不利于污染物扩散。
3.2.2 高空形势。500 hPa高度场上，19—20日廊坊持续受高空槽前较强西南气流控制，有利于高空水汽输送，水汽含量增加，云量增多，地面温度不易升高，不利于大气上下交换；21日，廊坊上空为高空槽后部较强西风环流控制，无水汽输送；22日小槽东移，廊坊被西南偏西气流控制，高空有暖湿气流输送；23日8：00廊坊位于槽后西北气流中，干冷空气输送；24—25日8：00廊坊位于脊线，空气干冷，无水汽输送，下沉气流，天气晴好；26日8：00廊坊位于高空槽线附近，西风急流控制，地面污染物扩散，空气质量变好。
3.2.3 大气稳定度。22日8：00北京观象站探空曲线（图1），北京上空整层大气稳定，850 hPa有逆温层，这是由于近地面层西南暖湿气流作用的结果。大气层结稳定，特别是低空逆温层，抑制空气垂直运动，污染物不易向上扩散，天气形势稳定，致使廊坊连续重度污染天气[4]。
3.3 气象要素
空气质量与气象要素密切相关。12月19—25日廊坊风速均在1级以下，对本次31个样本检测，发现气温、气压与AQI相关性不明显，而AQI 与相对湿度、风速、日照时数存在明显相关（表1、2）。
由表2可知，AQI与相对湿度成正相关，相关系数0.87。相对湿度较大时，空气污染物粒子吸湿增长，污染物粒子直径增大，成分复杂，对PM2.5、PM10增长有较高贡献。AQI与风速大小成负相关，相关系数-0.71。风速大小对污染物扩散能力影响明显，风速较小时，PM2.5质量浓度变化不大；当风速较大时，浓度下降。AQI与日照时数成负相关，相关系数-0.75。当AQI较大时，空气中PM2.5等颗粒物浓度较大，对太阳光散射、反射增强，到达地面辐照度减弱，日照时数变少。
4 结语
此次天气过程首要污染物以PM2.5为主，廊坊地区大气层结稳定、受海平面高压控制、风速较小，不利于污染物扩散，因而形成长时间重污染的天气过程[5]。廊坊市处于南北走向太行山山脉及东西走向燕山山脉包围的山前喇叭口区，冬季燃煤废气易在此累积。逆温层抑制空气垂直运动，污染物不易向上扩散，天气形势稳定，造成廊坊地区连续重度污染天气。
5 参考文献
[1] 刘新春，钟玉婷，何清，等.乌鲁木齐市不同天气条件下TSP水溶性离子特征分析[J].沙漠与绿洲气象，2012（5）：60-66.
[2] 张建忠，孙瑾，王冠岚，等.北京地区空气质量指数时空分布特征及其与气象条件的关系[J].气象与环境科学，2014（1）：33-39.
[3] 尉鵬，任阵海，王文杰，等.2014年10月中国东部持续重污染天气成因分析[J].环境科学研究，2015（5）：676-683.
[4] 郭立平，乔林，石茗化，等.河北廊坊市连续重污染天气的气象条件分析[J].干旱气象，2015（3）：497-504.
[5] 刘伟东，江玉华，李炬，等.北京地区一次重污染天气气溶胶分布与传输特征研究[J].气候与环境研究，2010（2）：152-160.
