基于异常天气分析法探究四川盆地冬季大气污染的气象成因
2020-05-21周子涵张小玲
周子涵，张小玲，康 平，张 莹
(1.成都信息工程大学大气科学学院，四川 成都 610225;2.高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都 610225)
自改革开放以来，我国的城市化和工业化发展迅速，能源消耗急剧增加，引起了大量额外污染物的排放[1-2]。近年来气候变暖引起我国大陆近地面相对湿度减小，导致了近50年来大部分地区雾日逐渐减少、霾日逐渐增加的趋势，而霾天气主要发生在我国辽宁中部、四川盆地、华北平原和关中平原[3-5]。四川盆地已经成为继京津冀、长三角、珠三角地区之后的又一大霾污染高发区[6]。已有研究表明，从1981年到2014年，四川盆地区域霾日变化主要呈现轻度霾日数、重度霾日数显著上升，中度霾日数减少的趋势，且盆地南部的霾污染现象日益严重[7]，而细颗粒物(PM2.5)是首要污染物，且主要出现在四川盆地的西部和南部[8-9]。
一个地区的空气质量取决于污染源的空间分布、排放强度以及大气的扩散能力[10]，通过对局地气候条件以及大气污染源、汇时空分布规律的掌握可以有效地控制大气污染[11]。不同的气象条件使得同一污染源排放所造成的污染物浓度差异很大，而大尺度大气环流对局地气象条件具有重要的影响。一些天气系统如东亚季风、厄尔尼诺、东亚大槽、西伯利亚高压等，均会引起如大气对流减弱、相对湿度增加、边界层高度降低等局地气象条件变化，形成有利于大气污染发生的环流形势[12-13]。有研究表明，500 hPa高压、近地层逆温、高湿、低风速共同形成了有利于大气雾霾污染发展的气象条件[9,14-15]。如He等[16]利用主成分分析法(PCA)确定了如冷空气停滞型等与污染密切相关的天气类型；潘月云等[17]通过对广东省空气质量监测和气象观测数据的统计与分析，确定了如高压出海型等4种导致广东省大气重污染的主要天气形势，并利用后向轨迹分析证实了东南及偏西方向的污染气团对珠三角地区PM2.5污染有显著的贡献；马小会等[18]通过研究发现，500 hPa的纬向环流对北京地区重空气污染的形成具有重要的作用。区域性大气污染同样也受地形的影响，比如京津冀地区山谷风、海陆风和城市热岛环流就会造成大气污染物循环累积[19]。
四川盆地受高原大地形的影响，冬季“上暖下冷”的逆温结构尤为显著[20]，受大尺度大气环流的影响使得局地气象因子产生异常变化也成为影响盆地内大气雾霾污染形成的重要原因，如大气污染发生时地面大气风速较小、近地层逆温、产生下沉气流以及弱的风切变等[21-23]。冬半年气候变干、风速减小、降水日数减少、大气层结构稳定使得大气对污染物的清除能力减弱，是造成四川盆地秋冬季大气污染日数增加的有利气象条件[24-25]；蒋婉婷等[26]在研究中提到四川盆地上空500 hPa位于平直西风气流带内且850 hPa高空等值线稀疏的环流形势有助于大气污染的形成。
目前针对影响四川盆地区域大气污染形成的大尺度环流形势的研究相对京津冀、长三角和珠三角等地区较少，且PM2.5又是四川盆地冬季的首要大气污染物，因此本文采用异常天气分析法，利用2014年3月—2019年2月四川盆地常规环境质量监测数据、常规气象观测资料以及再分析资料，分析了2014—2018年冬季四川盆地PM2.5浓度的时空分布特征，并结合对气候平均状态下大气环流形势的分析，探究了大尺度大气环流异常与盆地冬季PM2.5污染之间的响应关系。
1 研究数据与方法
1. 1 研究数据
本文采用的研究数据主要有：①欧洲中心的ERA-Interim逐日再分析资料(水平分辨率为1°×1°)，选取温度、位势高度、比湿、垂直速度、UV风场等气象要素共24个等压面上的数据及海平面气压场数据；②2014年3月—2019年2月四川省和重庆市共22个城市(成都、绵阳、德阳、眉山、雅安、乐山、自贡、宜宾、泸州、资阳、遂宁、内江、巴中、广安、南充、达州、重庆、广元、甘孜、阿坝、凉山、攀枝花)PM2.5浓度日值数据，数据来源于四川省环境监测总站，并严格按照《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)进行质量控制，同时剔除由于停电、仪器校准等原因出现的部分缺测时段，其中四川盆地内代表城市的分布见表1，本文中对四川盆地的数据分析和统计结果均取自这17个城市的资料；③地面气象要素资料来源于国家气象信息中心整编的《中国地面气候资料日值数据集》(http://data.cma.cn/)，选取数据时段为2014年3月—2019年2月。本文中提到的春季、夏季、秋季、冬季均采用气候学上的定义方法，即每年的3～5月份为春季，6～8月份为夏季，9～11月份为秋季，12～次年2月份为冬季。
表1 四川盆地内代表城市的分布
1. 2 研究方法
(1)
式中：λ、φ分别表示研究目标地理位置所处的经、纬度；F为变量，既可以表示温度，也可以表示位势高度，根据具体研究内容而定。
通常以一段时间内某气象要素的气候平均值表示该要素的多年平均气候场，即：
(2)
其中，M≥30。世界气象组织规定，一般取某气象要素最近三个整年代(即30 a)的气候数据平均值作为该气象要素的标准气候平均值，以最近的规定(2012年)为准，启用1981—2010年的气候数据来计算标准气候平均值，每10 a修正1次[30-34]。因此，本文取M=30，即使用1981—2010年各气象要素的气候数据统计值或平均值计算标准气候平均值作为该气象要素的多年平均气候场。例如已知某一气象要素的多年月平均气候值、季平均气候值或年平均气候值，根据公式(1)、(2)，可得随时间产生变化的异常气候场的计算公式如下：
(3)
这种从整体气候状态中挑选出气象场异常变化的方法即为异常天气分析法，也叫中心化方法。
2 研究结果与讨论
2.1 2014—2018年四川盆地不同季节PM2.5浓度的时空分布特征
2014—2018年四川盆地不同季节PM2.5浓度的均值及其变化特征，见表2和图1。
表2 2014—2018年四川盆地不同季节PM2.5浓度均值
由表2可知，2014—2018年四川盆地各季节PM2.5浓度均值均有明显的下降，其中夏季PM2.5浓度均值较低，但PM2.5浓度均值整体下降比例最显著(37.0%)，其次为春季和秋季，冬季PM2.5浓度均值最高，其整体明显降低了(25.4±8.5) μg/m3，但PM2.5浓度均值整体下降比例相比于其他季节较低(为28.4%)；四川盆地春季、秋季、冬季PM2.5浓度均值均呈现2015年下降、2016年反弹后逐年降低的变化趋势，而夏季PM2.5浓度均值的变化特征主要表现为逐年降低。
图1 2014—2018年四川盆地不同季节PM2.5浓度均值的 变化特征Fig.1 Seasonal variation characteristics of PM2.5 concen- tration averages in Sichuan Basin from 2014 to 2018
由图1可见，2014—2018年四川盆地各季节PM2.5浓度分布主要表现为冬季最高，PM2.5浓度均值为(78.7±11.8) μg/m3，夏季最低，PM2.5浓度均值为(31.9±5.1) μg/m3，冬季PM2.5浓度均值较夏季高出一倍左右，说明四川盆地内PM2.5污染主要集中在冬季,因此本文选取四川盆地冬季作为主要研究时段。
2014—2018年四川盆地冬季不同强度PM2.5污染的逐年变化特征，见图2。
图2 2014—2018年冬季四川盆地不同强度PM2.5污染 天数逐年的变化特征Fig.2 Year-to-year variation characteristics of days of different intensity PM2.5 pollution in winter in Sichuan Basin from 2014 to 2018
由图2可见，2014—2016年冬季，四川盆地内PM2.5轻度污染(75 μg/m3
根据四川省重污染天气应急预案的规定，四川省重污染天气预警分级中以日均PM2.5浓度>115 μg/m3(即中度及以上污染等级)作为判别依据，因此本文定义若某一城市某日日均PM2.5浓度>115 μg/m3，就将该日定作重污染日。通过统计分析近五年四川盆地冬季逐月PM2.5浓度均值及大气重污染日天数可知(见图3)，四川盆地冬季PM2.5污染主要集中发生在12月份和1月份，与中国大多数城市的PM2.5污染变化特征基本相同[35-38]；其中，四川盆地2015年1月份的PM2.5污染最严重，重污染日平均出现14 d，其次是2017年1月份，重污染日平均出现12 d；2018年冬季是近五年四川盆地冬季PM2.5污染最轻的时段，重污染日共出现6 d；2019年2月份重污染日平均仅出现1 d且未出现PM2.5浓度>150 μg/m3的污染。
图3 2014—2018年冬季四川盆地逐月PM2.5浓度均值 及大气重污染日天数的分布特征Fig.3 Distribution characteristics of monthly averages of PM2.5 concentration and heavy pollution days in winter in Sichuan Basin from 2014 to 2018
2014—2018年冬季四川盆地PM2.5浓度均值的空间分布特征，见图4。
由图4可见，2014年冬季四川盆地内90%以上的地区PM2.5浓度均值在90 μg/m3以上，存在大范围区域性PM2.5污染的现象；2015年冬季四川盆地内大部分地区PM2.5浓度均值虽集中在75 μg/m3以下，但在盆地西南部及东北部城市群依然有小强度的PM2.5污染发生；2016年冬季PM2.5污染较严重的区域则主要集中在盆地西部近高原山体一侧及盆地南部；2017年冬季四川盆地PM2.5浓度均值较2015年冬季略高，但较2016年冬季PM2.5污染强度已明显减弱；2018年冬季四川盆地PM2.5污染强度是近五年最弱的，可明显看出自2016年之后盆地空气质量开始逐年好转；PM2.5高浓度的污染主要集中在四川盆地西南部及东北部城市群，而PM2.5污染较严重的城市主要有成都、眉山、乐山、自贡、宜宾、达州，其与已有的研究结果基本相符[39]。
图4 2014—2018年冬季四川盆地PM2.5浓度均值的空间分布特征Fig.4 Spatial distribution characteristics of the average PM2.5 concentration in winter in Sichuan Basin from 2014 to 2018
2.2 地面气象要素变化对四川盆地PM2.5污染的影响
已有研究表明，雾霾污染期间气溶胶对太阳短波辐射的吸收及散射在加热大气的同时也使地面冷却，形成逆温层，抑制了混合层的发育，使得混合层厚度降低，延缓混合层的演变，因此雾霾产生时大气层结构稳定且近地面温度较低[40-41]；相对湿度则与PM2.5的浓度呈正相关性[42]，因此低温高湿气候对雾霾污染的形成具有促进作用；降水增加对大气污染物具有湿沉降和湿清除效应[43]。
本文对四川盆地近五年冬季逐月平均大气温度、大气相对湿度、大气风速、降水量等气象要素进行了统计分析，见图5。
由图5可见，四川盆地2014年和2016年冬季大气温度均值整体相较于其他三年偏高，2015年2月份尤为明显，PM2.5污染较重的2015年1月份、2017年1月份、2016年12月份大气温度均值分别为8.4 ℃、8.9 ℃、9.8 ℃，大气相对湿度均值保持在80%左右，2016年12月份和2017年1月份的降水均相对较少(月平均降水量在10 mm左右)，但PM2.5污染最重的2015年1月份，盆地的月平均降水量达到16.4 mm，降水主要集中在盆地的东部及南部城市，而盆地的西北部城市群(成都、绵阳、德阳、眉山)的月平均降水量则在5 mm左右；PM2.5污染较轻的2016年1月份、2018年1月份、2018年12月份，四川盆地的月平均降水量均在15 mm以上且2018年12月份盆地内的月平均降水量最大，达到26 mm，且月平均大气温度较低。整体上看，四川盆地2015年和2018年冬季降水较多，累计降水量均达到50 mm以上，2017年冬季累计降水量最少，为30 mm；四川盆地冬季逐月平均风速差异不大，基本维持在1.0～1.5 m/s之间，2014年冬季月平均大气风速相对偏小，之后缓慢增加，2017年和2018年冬季月平均大气风速大于1.5 m/s的情况明显增加。
图5 2014—2018年冬季四川盆地逐月平均大气温度、大气相对湿度、大气风速、降水量的变化特征Fig.5 Monthly variation characteristics of average temperature,relative humidity,wind speed and precipitation in winter in Sichuan Basin from 2014 to 2018
总体上看，2014—2018年冬季四川盆地各气象要素的变化特征主要表现如下：2014年和2016年冬季四川盆地均表现为大气相对湿度较高、降水量相对较少且大气风速偏小，这两年冬季盆地也呈现出重污染日较多且PM2.5浓度月均值较高(均达到90 μg/m3)的大气污染形势；2015年和2018年冬季盆地气象要素的变化特征表现为低温、多降水且风速相对较大，这两年冬季盆地PM2.5浓度月均值也均在75 μg/m3以下，空气较为清洁；而2017年冬季盆地气象要素的变化特征则表现为大气温度和大气相对湿度相对偏低且降水较少，且PM2.5污染强度弱于2014年和2016年冬季，但强于2015年和2018年冬季。
2.3 大气动力-热力结构异常变化的垂直分布特征
为了深入了解气象条件变化对PM2.5污染的影响，本文进一步探究了水平和垂直方向上大气环流、气象要素的异常变化与PM2.5污染之间的响应关系。
2.3.1 大气热力结构——大气温度距平垂直剖面
四川盆地冬季对流层中下层“上暖下冷”的“逆转”型大气温度距平垂直结构使得盆地冬季大气垂直对流受到限制，大气污染物被压缩在近地面。2014—2018年冬季四川盆地大气温度距平垂直分布的异常变化特征，见图6。
由图6可见，2014年、2016年冬季盆地上空600 hPa处的大气温度较下层出现暖化，较多年大气温度均值增加0.3 ℃左右。2014年冬季盆地上空925 hPa附近的大气温度正距平可达0.5℃左右，存在近地面的“距平逆温”[见图6(a)]；2016年冬季盆地上空500～600 hPa之间的大气暖化趋势增加，925 hPa附近存在较弱的“距平逆温”[见图6(c)]，间接增强了大气稳定度，利于大气污染的形成。2015年冬季盆地上空500～850 hPa之间大气温度较多年大气温度均值低0.5℃左右，冷空气较为活跃，大气稳定度减弱，不利于大气污染的形成[见图6(b)]；2017年和2018年冬季盆地平流层以下至600 hPa处的大气增温明显，但未有大气温度正距平中心分布[见图6(d)、(e)]；2017年冬季盆地上空700～850 hPa之间存在大气温度负距平中心，且700 hPa以上大气温度较2015年冬季明显偏高，而700 hPa以下的大气温度则随高度降低而明显降低，因此2017年冬季与2015年冬季相比盆地上空存在明显的“上暖下冷”温度垂直结构，大气温度层结构较2015年冬季稳定，PM2.5污染浓度也略高于2015年冬季；而2018年冬季盆地近地层的大气温度负距平中心可达-0.6 ℃左右，盆地上空对流层600～700 hPa之间大气暖化趋势远小于700 hPa以下大气冷却趋势，整个盆地区域冷空气活跃，间接削弱了大气稳定度，增强了大气对流，这种大气温度垂直结构不利于大气污染的形成。
图6 2014—2018年冬季四川盆地大气温度距平垂直分布的异常变化特征(在28°～32°N的范围内纬向平均后 沿31°N的剖面)Fig.6 Vertical distribution of temperature anomaly in winter in Sichuan Basin from 2014 to 2018 (a section of 31°N in the latitudinal average trailing edge in the range of 28°～32°N)注：黑色为青藏高原东部地形遮挡区；曲线表征温度距平。
2.3.2 大气动力结构——流场和散度距平垂直剖面
四川盆地冬季大气多做下沉运动且低层大气风速较小，盆地上空850 hPa至近地面存在一个顺时针环流[44]，同时高原大地形和冬季深厚逆温层导致盆地中低空大气辐合区下压至700 hPa以下[45-46]，因此大气垂直运动被压缩在一定高度之下，容易造成大气污染物在盆地内回流，形成区域性大气污染。
2014—2018年冬季四川盆地流场和大气风速距平垂直分布的异常变化特征，见图7。
图7 2014—2018年冬季四川盆地流场和大气风速距平垂直分布的异常变化特征(范围同图4)Fig.7 Vertical distribution of flow field and wind speed anomaly in winter in Sichuan Basin from 2014 to 2018(the range is the same as in Fig.4)注：黑色为地形遮挡区；填色及曲线表征风速距平；箭头表征大气流场的运动方向。
由图7可见，2015年冬季盆地近地面大气风速较大，大气主要以上升运动为主[见图7(b)]；2014年和2016年冬季盆地大气呈现较强的下沉运动且近地层大气风速较小[见图7(a)、(c)]，抑制了大气污染物的水平和垂直扩散，促使PM2.5污染加重；2017年冬季盆地对流层中下部大气运动较多年平均主要以弱的斜上升运动为主[见图7(d)]，但近地层大气风速仍然偏小，且2017年冬季盆地内大气运动与2015年冬季相比主要以下沉运动为主，整个盆地内的大气风速也相比于2015年冬季偏小，因此大气对污染的削弱作用弱于2015年冬季，PM2.5污染物浓度较2015年冬季略高；2018年冬季盆地上空对流层中低层的大气上升运动相对于2017年冬季增强，且盆地中部低层大气风速逐渐增加，有利于大气污染物向外扩散[见图7(e)]。
2014—2018年冬季四川盆地大气散度距平垂直分布的异常变化特征，见图8。
由图8可见，2014年和2016年冬季四川盆地上空850 hPa以下大气层稳定，整层有弱的辐合运动，大气污染物不断被抽吸转而被强下沉气流压缩回地面，不断循环，造成了这两年冬季盆地内高PM2.5污染的发生[见图8(a)、(c)]；2015年冬季四川盆地内上空600 hPa以上大气以辐散运动为主，600 hPa以下大气以辐合运动为主，这种上下配置增加了大气的垂直对流交换，有利于削弱PM2.5污染强度[见图8(b)]；2017年冬季四川盆地上空700 hPa以下大气的辐散运动较多年平均气候状态略有增加，700 hPa以上大气为辐合运动，低层的大气辐散运动及弱的斜上升运动有助于大气污染物的水平扩散，且与2015年冬季相比盆地上空700 hPa以下的大气依然以辐散运动为主，且大气辐散运动最强处位于盆地上空700～850 hPa之间，低层较强的大气辐散运动与较2015年冬季偏强的大气下沉运动相互配合，使得2017年冬季大气的垂直扩散条件弱于2015年冬季，因此2017年冬季盆地PM2.5污染物浓度略高于2015年；2018年冬季四川盆地大气主要为辐散运动，较强的斜上升运动将大气污染物向上抽吸，整层大气均向外辐散，700 hPa在盆地西部近高原一侧存在一个辐散中心[见图8(e)]，大气污染物在此被抽吸到高空进行扩散，不易在盆地内堆积，因此PM2.5浓度较低。
2.4 不同高度等压面上气象场异常变化的空间分布特征
2.4.1 对流层中高层(500 hPa)
本文选取中高空500 hPa等压面上的温度场和高度场，分析了2014—2018年冬季四川盆地上空500 hPa等压面上大尺度环流形势的异常变化特征，见图9。
图8 2014—2018年冬季四川盆地大气散度距平垂直分布的异常变化特征(范围同图6)Fig.8 Vertical distribution of atmospheric divergence anomaly in winter in Sichuan Basin from 2014 to 2018(the range is the same as in Fig.6)注：黑色为地形遮挡区;曲线表征大气散度距平(106/s)的垂直分布，实线代表散度距平为正，虚线代表散度距平为负。
图9 2014—2018年冬季四川盆地上空中高层500 hPa等压面上大气温度距平和位势高度距平场的空间分布Fig.9 Spatial distribution of 500 hPa temperature anomaly and geopotential height anomaly field in winter in Sichuan Basin from 2014 to 2018注：黑点标注的地方为成都；等值线为高度场，间隔0.5 gpm；实线代表500 hPa等压面上位势高度距平为正，虚线代表 500 hPa等压面上位势高度距平为负；填色图为大气温度场，间隔0.4 ℃。
由图9可见，2014年和2016年冬季控制四川盆地上空的大尺度环流系统相较于气候常态偏暖偏强[见图9(a)、(c)]，高空500 hPa等压面上几乎没有等值线穿过盆地，高空大气主要呈静稳态，不利于大气垂直交换，大气污染物易在盆地内堆积引起高浓度大气污染现象发生；且2016年冬季盆地上空500 hPa等压面上控制盆地的暖中心较2014年冬季更为强盛，因此大气污染物浓度再次反弹；2015年冬季，盆地则受冷低压控制，冷中心相较于气候常态异常偏冷[见图9(b)]，冷空气的频繁活动使得气层趋于不稳定，且冷气团与盆地中暖湿气团交汇易诱发降水，不利于PM2.5污染的形成；2017年冬季盆地上空西南部的大尺度环流系统较气候常态偏暖偏强，在华北一带存在强冷低压系统，盆地位于暖高压边缘，暖高压对盆地的控制减弱且向南偏移[见图9(d)]，且2017年冬季盆地上空500 hPa等压面上位势高度比2015年冬季偏高8～9 gpm，大气偏暖2.5℃～4 ℃左右，在盆地西南方向上存在中心值达4 ℃的正差值中心，控制盆地上空的大尺度环流系统较2015年冬季偏暖偏强；2018年冬季盆地上空500 hPa等压面上有一强冷高压系统位于盆地东北部[见图9(e)]，高空500 hPa等压面上等值线密集，在高压影响下盆地区域内多为晴好天气形势，太阳辐射增强，不利于PM2.5污染的形成。
2.4.2 对流层中低层(700 hPa、850 hPa)
2014—2018年冬季四川盆地上空中低层700 hPa等压面上气象场的异常变化特征，见图10。
由图10可见，2014年冬季盆地上空700 hPa
图10 2014—2018年冬季四川盆地上空中低层700 hPa等压面上风场距平和比湿距平的空间分布Fig.10 Spatial distribution of 700 hPa wind field anomaly and specific wet field anomaly in winter in Sichuan Basin from 2014 to 2018注：黑点标注的地方为成都;填色为比湿距平，间隔为0.1 g/g；箭头为风场距平(m/s)。
等压面上大气异常偏湿，盛行较强的东南风，向盆地低层输送湿润水汽[见图10(a)]，满足大气污染发生时的高湿条件；2016年冬季盆地上空700 hPa等压面上盛行西南风，但水汽较2014年冬季干燥，与盆地上空600 hPa等压面上大气温度暖化趋势的增强有很大的关系，且2014年和2016年冬季盆地上空850 hPa等压面上大气温度均较为偏暖，在盆地东北部存在暖中心，对流层低层暖平流活跃，同时海平面气压较多年均值明显偏低，在地面上周围气流向低压区辐合，容易使得大气污染物在盆地中心汇聚，易增加大气污染强度；2015年冬季盆地上空700 hPa等压面上异常干燥，盛行偏东气流[见图10(b)]；2017年冬季盆地上空700 hPa等压面上的异常天气形势与2015年冬季较为相似，盆地上空850 hPa等压面上大气温度较多年均值未有明显异常，但2017年冬季较2015年冬季盆地上空700 hPa等压面上大气偏湿且主要盛行偏南风，盆地低层大气与2015年冬季相比较为湿润，且海平面气压也偏高且低层大气偏暖，大气水平方向上的扩散条件亦较2015年冬季有所变差，因此大气污染物浓度略高于2015年冬季；2018年冬季盆地上空700 hPa等压面上大气较干燥且盛行偏北风[见图10(e)]。由此可见，2015年、2017年和2018年冬季四川盆地的海平面气压相较于2014年和2016年冬季均较为偏高，而2015年和2018年冬季盆地上空850 hPa等压面上大气温度则较多年均值偏低，尤其在2018年冬季盆地上空850 hPa等压面上大气温度负距平中心可达-7 ℃左右，对流层低层冷空气活跃，破坏了盆地大气层结构的稳定度，且冷空气与盆地中原有的暖湿空气相遇易诱发降水，对大气污染物具有削弱和清除作用。
3 结 论
(1) 2014—2018年四川盆地春、秋、冬季PM2.5浓度的变化趋势均表现为2015年减小、2016年再次反弹后逐年降低，夏季盆地PM2.5浓度逐年降低。综合来看，2014年和2016年冬季四川盆地PM2.5污染较为严重,PM2.5浓度均值分别为(89.3±16.6) μg/m3、(88.6±15.8) μg/m3；其次是2017年冬季，盆地PM2.5浓度均值为(77.8±11.3) μg/m3，2018年冬季盆地空气质量最好，PM2.5浓度均值为(63.9±8.2) μg/m3。
(2) 2014年和2016年冬季四川盆地PM2.5污染相对较重时气象要素的变化特征均表现为大气相对湿度偏高、降水量相对较少且大气风速偏小； 2017年冬季盆地PM2.5污染相对较轻时气象要素的变化特征表现为温度相对偏低、相对湿度相对偏低且降水较少；2015年和2018年冬季盆地空气质量较好时气象要素的变化特征多表现为低温、高湿、多降水且大气风速相对较大。
(3) 冬季污染较重的年份四川盆地上空600 hPa大气温度暖化趋势明显，近地面附近存在“距平逆温”，大气垂直运动偏弱，近地面大气风速偏低，盆地上空500 hPa受强暖高压控制，700 hPa盛行偏南风，低层850 hPa处几乎无等值线穿过，地面气压较低，天气形势静稳，大气污染物不易扩散；2017年冬季则为盆地空气质量由重污染(2016年冬季)向良好(2018年冬季)转变的一个过渡阶段，盆地上空500 hPa高空暖高压减弱南移，低空风向转为偏东风，大气较为干燥，冷暖空气活动较多年平均未有明显异常，但整层大气较2015年冬季偏暖，低层大气相比于2015年冬季表现为辐散下沉运动及较强的暖湿气流输送，大气扩散形势较2015年冬季有所变差，PM2.5污染浓度略高于2015年冬季。
(4) 2014—2018年冬季四川盆地空气质量较好时主要对应两种环流形势，一种为500 hPa上高空受冷低压影响，盆地内对流层低层冷空气活跃，大气稳定度削弱，大气辐合抬升运动的高度增加到600 hPa左右，对流增强易产生降水；另一种为受500 hPa冷高压的控制，盆地上空700 hPa高空盛行北风带来干冷空气南下，这两种环流形势均有利于大气污染物的扩散和清除。
