2018-2019年冬半年德州市生态环境条件分析评估

胡雪红 刘春红

摘要：2018年10月-2019年3月31日，德州市气象局参加大气污染防治每日2+26城市“一市一策”（德州）跟踪研究会商，分析本地大气扩散条件。本文将从高空环流形势、地面气压场、逆温层、地面气象要素及雾霾日数等方面，结合AQI指数，对这段时间德州市生态环境条件进行分析评估，为今后我市冬季大气污染防治攻坚工作提供更有利的气象保障。

关键词：高空环流形势;逆温层;AQI指数;雾霾

中图分类号：X16 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）10-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.006

Abstract： Analyzing the air diffusion conditions from October 2018 to March 2019 when Dezhou Meteorological Bureau participated the follow-up research consultation about air pollution prevention and control of the 2 + 26 cities daily “One City One Policy” （Dezhou） . In this paper，basing on conventional meteorological data and AQI index， temperature inversion layer and surface meteorological elements and fog and haze days were analyzed. Ecological environment condition of the wintertime over the Dezhou Basin was evaluated. We hope to provide more favorable meteorological guarantee at work of air pollution prevention and control in the future.

Key words： Upper air circulation;Temperature inversion layer;AQI index;Fog-Haze

1 概述

着力提升生态文明建设气象保障能力，认真履行大气污染防治工作赋予的职能，深化与生态环境部门的合作，是近两年德州气象局工作的重点之一。2017年10月开始，我局参加秋冬季（10月-次年3月）每日2+26城市“一市一策”（德州）跟踪研究会商，对大气扩散条件分析，进行周、月、季环境气象条件评估，共同做好我市冬季大气污染防治（简称“冬防”）攻坚工作。以下对2018年10月1日-2019年3月31日即“冬防”期间，德州市生态环境条件进行分析评估。

2 实况

2018年10月1日-2019年3月31日即“冬防”期间，德州市气象条件情况为：冷空气活动25次，平均相对湿度52%，平均风速1.6m/s，小风日数101天。空气质量等级在重度以上的有13天，其中在2019年1月和2月各4天，占总日数62%。

3 生态环境条件评估

3.1 大气环流背景

大气环流状况的变化，可用经向环流和纬向环流强弱和转换来表示，纬向环流转为经向环流，南北气流交换增强。当环流形势趋向于长期的平均状况时，气候是正常的;当环流形势在个别年份或个别季节出现异常时，就会直接影响该时期的天气和气候。

2018年11月，500hPa上30°-50°N为纬向环流;12月上空环流经向度加大（图1a），西北气流影响到华北北部，华北中南部为西西北气流，平均气温-25℃，较11月下降4℃;2019年1月西北气流携带冷空气向东南方向发展，华北中南部仍为西西北气流，平均气温-24℃，較12月上升了1℃，较去年同期高2℃;2月华北中南部仍为西西北气流，平均气温-23℃，较去年同期高5℃;3月上空为西北气流，平均气温-24℃，较2月低1℃。1-2月属异常月份，对应我市重污染日数也较多。

2018年11月-2019年3月蒙古冷高压比较稳定地位于95°E、50°N附近，比常年同期（100°～105°E、45°～55°N）[1]明显偏西。2018年11月-2019年2月均处于高压前部弱气压场控制，其中12月气压场略强，河北中南部到山东气压值1033～1032hPa，2月气压场最弱，华北南部到河南北部为弱气压场控制，影响范围较大，3月为华北地形槽控制（图1b）。2月份的弱气压场不利于污染物的扩散。

3.2 德州与衡水气象条件对比分析

为了对德州生态环境有比较客观的评估，以下对德州和处于上游的衡水市气象条件进行对比分析。

3.2.1 AQI指数分析

“冬防”期间，德州和衡水各月的AQI指数（http：//www.tianqihoubao.com/aqi/提供 ）实况为：各月变化趋势基本一致，其中，2月份平均指数最大，分别为144μg˙m-3和148μg˙m-3，1月份次之，均大于140μg˙m-3，10月份最小，分别为80μg˙m-3和81μg˙m-3;10月、11月和1月两地指数接近，12月和2月衡水较德州高5μg˙m-3以上，而3月德州较衡水高8μg˙m-3。从AQI指数逐日变化看出，11月12日开始出现重度污染（图2），这与市区供暖时间比较一致。结合各月高空环流形势和地面平均气压场情况看出， 2月气温异常偏高，两地AQI指数最大。

3.2.2 逆温层分析

低层逆温有利于形成霾天气[2]，逆温一般出现在夜间和早晨，一日之中，凌晨时近地面层气温最低，此时逆温层进一步加厚，各种污染物积聚至最大浓度;同时气温的降低又使相对湿度增大，空气中的气溶胶颗粒、水滴及各种附着物使能见度下降至 10 km [3，4]。探空站选取邢台站，应用08时ΔT（850-925）值作为判断有无逆温层的标准，当ΔT（850-925）≤0℃时有逆温，当ΔT（850-925）>0℃时无逆温。从冬防期间逐日ΔT（850-925）分布看出，逆温层主要出现在三个时段：11月28日-12月2日、1月2-7日、2月2-6日，当有逆温层出现，之后2-3天就对应有重污染天气发生，逆温层越强，污染越严重。

3.2.3 地面要素分析

大气环流引导着不同性质的气团活动，对气候的形成有着重要的意义。由于环流异常，就必然引起气压场、温度场、湿度场和其他要素出现偏差，从而导致降水和冷暖异常。对气压、湿度、气温、风速等要素进行分析。12月德州平均气压1028.6hPa，较衡水高1.4hPa，为6各月中的最高，与本月高空冷空气较强相对应，而AQI指数是2018年11月-2019年2月中的最小值，也较衡水明显偏小，可见冷空气势力越强，越有利于污染物扩散。11月德州平均相对湿度最大为68.2%，2月次之，其中3月较衡水大1.1%，AQI指数较衡水明显高，这主要是由于受地面华北地形槽影响，偏南风，不利于污染物的扩散。各月平均气温1月最低为-0.2℃，但较常年同期偏高1.5℃、较去年同期偏高1.7℃，冷空气明显偏弱，导致污染指数就比较高;3月平均风速最大为2.1 m˙s-1，其他各月小于1.6m/s，各月均较衡水大0.1～0.2m˙s-1，从两地AQI指数比较看出，风速对污染物的水平输送与扩散影响较大。

3.2.4 雾霾日数分析

“冬防”期间，德州大雾28天、霾日80天，各月霾日分别为：2018年11月-2019年2月份各月为13-17天，10月和3月份均为9天。衡水大雾15天、霾日28天，其中2月霾日最多为10天，10月份全月无霾。德州大雾和霾日数较衡水分别偏多13天、52天，且11月中旬开始供暖后霾日明显增多。

气象意义上的雾和霾都是视程天气现象，与能见度和相对湿度有关：当能见度低于1 km、相对湿度大于90%，记为雾;当能见度在1～10 km之间、相对湿度大于80%，记为轻雾;当能见度在1～10 km之间、相对湿度小于80%，记为霾。雾、霾天气通常发生在静稳条件下，经比较看出，它和AQI指数的相关性不大。杨文峰[5]等对气溶胶质量浓度、粒子谱分布及散射系数的变化在雾霾天气的形成、发展、维持与变化中的作用研究发现，雾霾过程中细颗粒浓度增加最明显。从文献[6]可知，灰霾期间吸湿增长对大气能见度降低的贡献可能达到60%。因此，雾霾天气有利于污染物的积累，污染程度取决于细颗粒的浓度。从目前情况来看，我市冬季大气污染防治期间攻坚工作效果比较明显。

4 小结

（1）“冬防”期间，德州AQI平均指数2月份最大，1月份次之，10月份最小。（2）2018年12月500hPa上空环流经向度较大，其他各月30°-50°N为纬向环流或西西北气流。1-2月冷空气偏弱，气温偏高，属异常月份，对应我市重污染日数也较多。逆温层与重污染天气的发生有较好的对应关系，逆温层越强，污染越严重。（3）地面气压、气温、湿度、风速与污染关系比较密切。气压高，气温低，冷空气势力强，有利于污染物扩散。地面为华北地形槽影响，偏南风，相对湿度增大，不利于污染物的扩散。（4）气象意义上的雾、霾天气通常发生在静稳条件下，虽然它和AQI指数的相关性不大，但是有利于污染物的积累。

参考文献

[1]朱乾根.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社， 2007.

[2]何心河，马建中，徐敬，等.2014年10月京津冀地区一次PM2.5污染过程的数值模拟[J].气象，2016.42（7）：827-837.

[3]徐红，陈军庆，何斗太，等.1980-2015年沈阳地区采暖期霾天气气候特征[J].气象与环境学报，2017.33（2）：87-94.

[4]叶兴南，陈建民，灰霾与颗粒物吸湿增长[J].自然杂志，2013.35（5）：334-341.

[5]杨文峰，李星敏，陈闯，等.西安市两次雾霾期间气象要素和气溶胶特性分析[J].中国环境科学，2015.35（8）：2298-2306.

[6]林俊，刘卫，李燕，等.大气气溶胶粒径分布特征与气象条件的相关性分析[J].气象与环境学报，2009.25（1）：1-5.

收稿日期：2019-07-21

作者简介：胡雪紅（1969-），女，天气气候高级工程师，研究方向为短期天气预报。