2018年江西中北部区域一次重污染天气过程分析

邓京 钟思奕

摘 要：本文通过地面常规观测资料、探空资料和大气污染物监测数据等资料，对江西中北部2018年11月30日至12月2日的一次重污染天气的大气污染过程、天气形势和相关气象要素进行分析。结果表明，本次重污染天气的首要污染物为PM2.5，空气质量呈现出自西北向东南减轻的特点;本次大气污染过程的地面形势是入海高压后部，等压线较稀疏，地面风力较弱;本次大气污染过程中的污染输送，九江市和南昌市受偏东风影响而萍乡市受西南风影响，风速均较小，不利于污染物的水平扩散;地面相对湿度较高，加速污染物的吸湿增长;近地面层一直存在逆温层，抑制大气污染物的垂直扩散，后期有效的持续性降水对污染物有明显的清除作用;九江市和南昌市地处鄱阳湖平原，易受到北路和东北路污染物的直接影响，而萍乡市处在山脉的夹缝中，外来污染影响主要来自湖南中部。

关键词：重污染天气;PM2.5;气象要素

中图分类号：X51文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）10-0125-03

Analysis of a Heavy Pollution Weather Process in Central and Northern Jiangxi Province In 2018

DENG Jing ZHONG Siyi

（Yichun Meteorological Bureau，Yichun Jiangxi 336000）

Abstract： Based on the conventional observation data， radiosonde data and air pollutant monitoring data， this paper analyzed the air pollution process， weather situation and related meteorological elements of a heavy pollution weather in central and northern Jiangxi from November 30 to December 2， 2018. The results show that PM2.5 is the primary pollutant in this heavy pollution weather， and the air quality is reduced from northwest to Southeast; the ground situation of this air pollution process is at the back of the high pressure into the sea， the isobars are sparse， and the ground wind is weak; Jiujiang City and Nanchang city are affected by the easterly wind， while Pingxiang City is affected by the southwest wind， and the wind speed is low Jiujiang City and Nanchang city are located in Poyang Lake Plain， which are easy to be directly affected by the pollutants from North Road and Northeast Road， while Pingxiang City is located in North Road In the crevice of the mountains， the external pollution mainly comes from central Hunan.

Keywords： heavy pollution weather;PM2.5;meteorological elements

随着社会经济的高速发展，社会化、工业化进程的加快，大气环境形势严峻，雾霾天气频发。大气污染时，空气中会含有大量气溶胶粒子，导致能见度降低，影响人们出行，危害人体健康。这引起了社会各界的广泛关注，大气污染的治理工作刻不容缓。

顾沛澍等人的研究发现，重污染天气的形成及持续一方面取决于污染物排放强度，另一方面也与当地天气形势、大气边界层特征和气象条件密不可分[1]。李莉等分析了影响上海市2013年12月PM10质量浓度的潜在源区，并探讨了不同源区对上海市PM10质量浓度贡献的差异。结果表明，西北路径和北路径是污染事件中的主要输送通道[2]。张恒德等按照京津冀地区静稳天气所对应的典型边界层特征，通过统计确定各气象因子阈值和权重，建立了静稳天气指数（Stable Weather Index，SWI）。結果表明，SWI对重污染天气有一定的指示意义，高静稳天气指数通常对应高PM2.5质量浓度，且二者变化趋势一致性高[3]。

2018年11月30日至12月2日，江西省中北部出现了一次重污染天气过程，受静稳天气影响，污染持续时间较长。本文从环流形势、气象要素条件、污染来源等方面，分析此次重污染天气过程，为江西省大气污染的预报预警提供参考。

1 资料来源

所用资料为2018年11月30日至12月2日九江市、南昌市和萍乡市的常规地面观测资料，包括逐小时相对湿度、能见度、10 min平均风向和风速、降水量等数据。同时，还包括江西省生态环境厅提供的相应时间段逐小时空气质量指数（Air Quality Index，AQI）以及PM2.5浓度。

2 大气污染过程概况

2018年11月30日至12月2日，江西省经历了一次大气污染过程，赣北、赣中部分城市分别出现了不同程度的污染：11月30日，赣北北部九江市空气质量由轻度污染迅速转为重度污染;12月1日，赣北大部分地区转为轻度污染，赣西局部地区达到重度污染;12月3日，江西省大部地区空气质量转为优或良，大气污染物得到有效清除。分析各城市主要大气污染物逐小时浓度可知，PM2.5是影响此次污染过程的主要颗粒物。

在此次大气污染过程中，不同地区存在较明显差异，自西北至东南方向，污染程度由重度向轻度逐渐减轻。其中，九江市是污染级别最重、持续时间最长的地区，重度和中度污染时间分别为45 h和16 h，排名次之的萍乡市则分别为20 h和4 h。

3 天气形势分析

地面形势上，11月30日至12月1日江西省处于入海高压后部，等压线较稀疏，地面风力较弱，12月2日，入海高压逐渐减弱并东移至日本海，中心值达1 040 hPa的地面高压西移至新疆北部，但冷空气主体尚未到达江西省，地面风速依然较弱，并不利于污染物的扩散。

中低层形势上，500 hPa上江西省以西有高空槽东移，江西省处于槽前辐合区，低层850 hPa江西省北部存在弱切变，西南气流逐渐加强北推，低层辐合有利于污染物堆积。赣北地区850 hPa露点温度差为2 ℃，湿区深厚，有利于堆积的污染物吸湿增长。

4 气象条件分析

2018年11月29日至30日，湖北省、安徽省等长江以北中部地区经历了一次大范围重污染天气过程，武汉市、合肥市的空氣质量均达到重度污染水平，江西省北部重污染地区的污染物随弱冷空气向南输送，是此次江西省大气污染过程形成并持续一段时间的主要原因。对此次连续性大气污染过程中九江市、南昌市和萍乡市三个代表市的气象要素变化特征进行分析可知，相对湿度、地面风向和风速、逆温条件等均对污染天气的形成、维持存在影响。

4.1 地面风向和风速

2018年11月30日至12月2日，地面水平风速较小，小风速不利于污染物在本地的水平扩散。11月30日，九江市受风力大于2 m/s持续偏东北风的影响，北方污染物不断输入。这一阶段，九江市空气质量在8 h内迅速由轻度污染转为重度污染，而南昌市和萍乡市则仍然保持在良到轻度污染之间。12月1日白天，九江市地面风速普遍低于2 m/s，风力较小，风向仍为偏东北风，九江市空气质量一直处于重度污染。12月1日晚上，九江市地面风速增大，并保持在2～3.6 m/s，空气质量略有好转。12月2日00：00—08：00，风速转小，AQI重回峰值。12月1日，萍乡市盛行风为偏西风，随着风力加大至2～3 m/s，AQI也迅速由轻度污染（107）增至重度污染（269），并一直处于重度污染，持续到12月2日凌晨。12月2日03：00之后，地面受弱偏东北风控制，地面主导风向的转变，与污染源传输风向形成对冲，对本地空气污染的消除有一定缓解作用。而南昌市的地面主导风向一直为偏东风，平均风速为1 m/s，偏东风为南昌市易出现污染天气的风向，风速较弱时，出现污染天气的频率较高。此次南昌市污染天气的出现与多年污染天气统计结果相吻合[4]。

4.2 地面相对湿度

分析发现，地面相对湿度在此次污染天气过程中与大气AQI有较明显的正相关关系。大气污染过程发生期间，九江市地面相对湿度一直保持在80%～99%的高值区，而其相应的能见度在2 km以内，相对湿度较高，导致污染颗粒物吸湿增长，这也是九江市污染度迅速升高且基本稳定在重度污染的原因之一。与九江市相比，南昌市和萍乡市的地面相对湿度并没有一直保持在高湿度状态，而是出现波动。在空气质量较好时，相对湿度对污染物质量浓度影响不大;而在污染物输入本地引起重度污染时，相对湿度与空气质量指数（AQI）呈正相关，波动走势基本一致，如图1所示。可见，外来污染物输入时，相对湿度较大且没有产生降水的情况下，重污染天气更加容易形成并保持。

4.3 逆温条件

从南昌站11月30日08：00至12月1日20：00探空发现，700 hPa以下湿度逐渐由干转湿，而中高层则表现为干区，地面至925 hPa始终存在1～3 ℃的逆温，浅薄的逆温层限制了边界层内大气的垂直运动，有利于污染物在近地面层与水汽聚集，从而造成污染进一步加重与持续。直到12月2日，近地面层的逆温消失，静稳天气结束，垂直输送加强之后污染物浓度逐渐降低，重污染天气情况得到缓解。

4.4 降水的清除作用

降水对污染颗粒物具有冲刷和清除的作用，是减轻重污染天气的主要途径之一。在2018年12月1日00：00和06：00，萍乡市有两次小时雨强，分别为0.2 mm和0.1 mm的弱降水，而PM2.5质量浓度却在持续上升，如图2所示。12月2日05：00—08：00，南昌市出现小时雨强小于1 mm的持续弱降水，PM2.5质量浓度并未出现明显波动。12月2日白天，赣北大部分地区出现小雨，持续性的有效降水对污染物有较明显的清除作用。在持续性降水出现12 h后，九江市和萍乡市的空气质量均由重度污染转为良。这表明12月2日已经无明显外来输送污染物，且持续性有效降水对污染物的清除速度远大于其增长速度。

5 地理条件对重度污染天气形成的影响

江西的丘陵主要分布在赣西和赣南，赣西分布有幕阜山脉、九岭山脉和罗霄山脉等，赣北则是鄱阳湖冲积平原，山脉的高低和走向对风向和风速有很大影响。九江市、南昌市城区处于鄱阳湖平原地带，而萍乡市城区处于赣西山脉的夹缝中。位于赣西北的九岭山呈东北至西南走向，对西北路冷空气输送的北方污染物有一定的阻挡作用，所以湖北省的污染物南下需要绕道鄱阳湖平原和洞庭湖平原。九江市位于鄱阳湖平原的北部，率先受到北方重污染传输的影响。而另一个受到重度污染影响的萍乡市，由于地处山脉的夹缝里，在四周群山屏障的影响下，风力往往较小，不利于大气污染物的扩散，受到洞庭湖平原传输来的污染物影响时，空气质量往往迅速转差，并且重污染天气容易保持一段时间。

6 结语

利用地面常规观测资料、探空资料和大气污染物监测数据等资料，对2018年11月30日至12月2日江西省中北部一次重污染天气的大气污染过程、天气形势和相关气象要素进行分析，结果表明：①本次重污染天气过程的首要污染物为PM2.5，九江市和萍乡市分别受重度污染影响并持续45 h和20 h，空气质量呈现自西北向东南减轻的特点，此次污染的AQI峰值均在12月1日晚上至12月2日凌晨;②本次过程的地面形势是入海高压后部，等压线较稀疏，地面风力较弱，低层850 hPa江西省北部存在弱切变，西南气流逐渐加强北推，低层辐合有利于污染物堆积;③本次过程中，九江市和南昌市污染输送受偏东风影响，而萍乡市污染输送则是受西南风影响，风速均较小，不利于污染物的水平扩散，地面相对湿度较高，有利于污染物的吸湿增长，近地面层一直存在逆温层，抑制大气污染物的垂直扩散，后期有效的持续性降水对污染物有明显的清除作用;④九江市和南昌市地处鄱阳湖平原，易受到北路和东北路的污染物直接影响，而萍乡市处在山脉的夹缝中，外来污染影响主要来自湖南中部。

参考文献：

[1]顾沛澍，刘端阳，陈鹏，等.2016年12月江苏省两次连续污染过程气象条件对比分析[J].环境科学研究，2018（7）：1223-1232.

[2]李莉，蔡鋆琳，周敏.2013年12月中国中东部地区严重灰霾期间上海市颗粒物的输送途径及潜在源区贡献分析[J].环境科学，2015（7）：2327-2336.

[3]张恒德，吕梦瑶，张碧辉，等.2014年2月下旬京津冀持续重污染过程的静稳天气及传输条件分析[J].环境科学学报，2016（12）：4340-4351.

[4]刘波.天气形势对南昌市空气质量影响的初步分析[J].气象与减灾研究，2013（2）：57-64.