辽宁省两次持续性大范围重污染过程对比分析

摘 要：应用辽宁省环境空气质量监测数据，结合韩国实况天气形势图及辽宁省地面常规气象观测资料，对2016—2019年1月辽宁省发生的2次持续性大范围重污染过程进行分析。结果表明，2次过程均呈现西部城市先污染，随后向辽宁省范围扩散，西部城市污染相对较重的特征;天气系统配置为高层暖脊，地面低压或均压，静稳的环流背景是重污染天气持续时间较长的重要原因，对重污染天气发生和维持的预报有一定的指示意义;污染期间的相对湿度较大、风速较小、温度偏高;第2次污染过程的弱冷空气扰动对西部城市污染有一定的清除作用，但助推了东部城市污染，局地气象要素的分析对不同城市重污染天气发展的预报有很好指示性。

关键词：重污染;PM2.5浓度;天气形势

中图分类号：S16

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190630065

引言

城市环境空气质量与人们的生活息息相关，城市环境空气质量的监测和预报也越来越受到社会的广泛关注和政府部门的高度重视 [1-2]。目前重污染天气预报是空气质量预报的重点难点[3]。本文将2016—2019年1月辽宁省典型持续性大范围重污染过程作为研究对象，分析其时空变化特征、研究天气系统配置和气象条件的演变，探讨持续性大范围重污染天气发生发展的预报方法，提高对重污染天气的预报能力，以期为重污染天气的提前预警和防控提供科学依据[4]。

1 资料与方法

1.1 资料来源

研究使用的空气质量数据为辽宁省空气自动监测站点监测的PM2.5小时浓度，城市空气质量评价按照《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》（HJ 633—2012）[5]执行，得出城市小时及日AQI、首要污染物等相关数据。气象数据来源于辽宁省气象台常规观测气象资料，并结合韩国实况天气形势图，从空气质量、天气背景和气象要素等方面综合对比分析。

1.2 重污染过程选取

本文所选取的重污染过程同时满足以下2个条件：单日AQI >200的城市个数为7个或以上;持续时间为2d及以上。筛选后，2016—2019年1月共发生2次符合上述条件的重污染过程，分别为2016年12月17—21日及2019年1月11—14日。

2 结果与讨论

2.1 污染特征

第1次重污染过程2016年12月17—21日持续5d，辽宁省13个城市达到重度及以上污染，累计32d，丹东未达到重度污染;第2次重污染过程2019年1月11—14日持续4d，辽宁省14个城市均达到重度及以上污染，累计27d。与过程1相比，过程2持续时间减少1d，重度及以上污染累计减少5d，但PM2.5峰值浓度相对较高（表1）。

从PM2.5日均浓度变化来看，2次过程前期呈现比较相似的扩散特点，均为西部城市先污染，随后向全省范围扩散;过程后期扩散特点略有不同，过程1为向东南部大连逐步加重，而东部丹东受影响较小，过程2表现为向东部抚顺、丹东等逐步加重。过程1各城市PM2.5日均浓度峰值在159～274μg/m3之间，葫芦岛最高，锦州其次。过程2各城市日均PM2.5浓度峰值在155～326μg/m3之间，锦州最高，葫芦岛其次。2次过程均为西部城市浓度较高。

从PM2.5小时浓度变化来看，过程1西部葫芦岛等城市PM2.5小时浓度上升迅速，中东部沈阳、大连等PM2.5浓度缓慢上升。过程2以沈阳、大连、本溪、葫芦岛为例（见图1），在污染过程前期中西部的葫芦岛、沈阳PM2.5浓度陡升，污染传输特征明显，东部的本溪及大连为缓慢积累;13日沈阳、葫芦岛等PM2.5浓度有所下降，而东部城市污染物浓度明显升高，污染物带自西向东推移的特点凸显。

2.2 环流形势分析

從2次污染过程的环流形势可以看出，500hPa主要受弱脊区控制，高空少云，无明显降水，天气持续静稳，过程2中期有短波槽波动; 850hPa处于暖脊，低层形成逆温，不利于污染物的垂直扩散;地面前期为低压场，以西南风为主，上游西南方向污染物向北输送，随后转为均压场，风速微弱，水平扩散条件不利，过程2中期有弱高压影响辽宁西部，使污染带向东推进，东部城市污染物浓度升高。冷空气活动偏弱，大气层结稳定，地面风速偏小，形成了2次污染过程污染浓度高、影响范围大的态势。

2.3 气象要素分析

利用辽宁省气象台天气实况监测资料，分析2次污染过程的近地面相对湿度、温度、风场等气象要素。从全省平均相对湿度来看，2次过程污染期的相对湿度较非污染期明显偏高，过程1辽宁省平均相对湿度为83%，过程2为68%，略低于过程1。从辽宁省平均地面风速来看，污染期间的风速明显偏小，均低于2m/s，平均风速分别为1.4m/s、1.7m/s。随后地面风速分别迅速增长为4.3m/s、5.5m/s，污染过程结束。从全省近地面平均温度来看，污染期间的温度明显偏高，污染期间平均温度分别为8.6℃、2.9℃，随后受冷空气影响，温度均下降10℃左右，分别降至-1.3℃、-10.9℃。

第2次污染过程中期受小股弱冷空气扰动，中西部城市空气质量有小幅改善。对比城市间气象要素的异同，分析局地气象要素的不同对重污染天气的发展和消散的影响。分别选取西部锦州及阜新、中部沈阳、东部抚顺及丹东，从地面风速变化分析，受冷空气影响，12日沈阳、锦州等城市风速增大，污染略有缓解，抚顺、丹东基本未受影响，污染反而加重。从温度变化上同样可以看出，12日阜新温度首先开始下降，13日其余城市有小幅降温，但受冷空气影响不明显。至15日辽宁省受新一轮强冷空气影响，温度明显降低，风速增大，相对湿度减小，扩散条件转为有利，污染自西向东缓解。

3 结论

2次重污染过程时空变化规律较相似，均呈现西部城市先污染，污染区域随后向辽宁省范围扩散的特征，西部城市污染程度相对较重。

污染过程的天气系统配置为：高层为脊区控制，850hPa暖脊，垂直方向上形成逆温;地面为低压场或均压场，整体为静稳状态，不利于污染物扩散。大尺度天气系统的分析对区域重污染天气发生和维持的预报有一定的指示意义。

从近地面相对湿度、风速、温度等气象条件分析，两次大范围重污染出现前空气都较为干燥，污染期间相对湿度明显偏大，且风速偏小、温度偏高。

第2次污染过程中期的弱冷空气扰动对西部城市污染有一定缓解，但进一步助推了东部城市的污染，局地气象要素的分析对不同城市重污染天气的发展和消散有很好的预报指示性。

参考文献

[1] 李怀川.浙江省空气重污染过程统计特征及浙南重污染预报方法的探讨[D]. 兰州： 兰州大学， 2017.

[2] 周功铤.浙南输入型重污染过程的特征分析[J]. 浙江气象， 2017， 38（2）： 23-30.

[3] 刘娜，胥珈珈.吉林省两次重度污染天气过程对比分析[J].气象灾害防御， 2018， 25（1）： 10-14.

[4] 丁俊男，赵熠琳.中国中东部一次大范围重污染过程特征分析[J]. 中国环境监测， 2018， 34（3）： 1-7.

[5] 环境保护部科技标准司.环境空气质量标准：GB3095—2012[S]. 北京：中国环境科学出版社， 2012.

作者简介：

白璐（1992-），女，助理工程师 ，研究方向：空气质量综合分析及预报。