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目 录

1引言 3

2数据与方法 4

2.1数据来源 4

2.2主要方法 5

3结果与分析 5

3.1 AQI 5

3.2天气形势 7

3.3地面气象要素 8

3.3.1日平均气温 8

3.3.2天气现象 9

3.3.3相对湿度 10

3.3.4风速风向 11

3.3.5能见度 12

3.4逆温 13

3.5混合层高度 15

3.6后向轨迹分析 15

4结论 17

参考文献 18

致谢 19

长江三角洲地区冬季一次霾污染过程特征及原因分析

陈樟一

，China

Abstract: Yangtze river delta region on December 1, 2017 to January 4, 2018, suffered serious pollution haze weather phenomenon, to understand haze pollution occurs AQI (Air Quality Index) and the connection between the basic meteorological elements, boundary conditions, this paper, by using conventional observation data and ground before and after the haze in atmospheric sounding data of weather environment characteristics is analyzed, and the use of backward trajectory model to observe the source of Air pollution. Found that although in the process of the typical cities in Yangtze river delta(Nanjing, Hefei, Hangzhou, Shanghai ) AQI correlation is high, but its main pollutants, polluted air path is different also, in the process of long triangle regional haze pollution is not weather is the main pollutant sources of air pollutants. The study found that various meteorological elements can affect the haze pollution degree, and the occurrence of haze can also react to the atmosphere, and influence the changes of the basic elements of the atmosphere. Article also found that the stability of meteorological condition does not necessarily occur pollution haze weather, such as in the case of strong precipitation weather phenomenon, although there is a low wind speed is low, the mixing layer height of relatively stable weather conditions, but because the atmosphere pollutant concentration is low, so the pollution haze weather phenomenon will not occur.

Key words: AQI, Meteorological elements, Inversion, Mixing layer, Backward trajectory

1引言

霾是悬浮在大气中的微小颗粒、烟粒或盐粒组合形成.霾会使空气变得浑浊，使得水平能见度下降。雾、轻雾、湿霾、霾主要是根据能见度和含水量划分的。气象学上将相对湿度小于90%并且能见度小于10km的天气现象定义为霾天气。伴随我国经济的大力发展和城市化进程的快速进展，我国各大城市工业燃煤量、机动车拥有量以及乡村秸秆燃烧量等不断增加，致使霾天气急剧增多。长三角地区经济在快速发展的同时霾天气现象出现的次数也日益增长^[1-3]。霾污染天气现象的出现危及人体健康，霾的组成成分十分复杂，其中PM_2.5（大气中直径小于等于2.5微米的颗粒物）称为细颗粒物、PM₁₀（大气中直径小于等于10微米的颗粒物）称为粗颗粒物，能进入人体呼吸道并粘附在呼吸道甚至肺叶中，硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也是霾的组成成分。霾污染天气现今已经严重影响人们的日常生活，对霾污染天气的研究能让我们更加科学的认识霾，从而为霾污染天气的治理提供科学的依据。霾污染天气的大众了解度也越来越多，霾受到的社会关注度也越来越高，治理霾污染天气已经刻不容缓。很多学者对霾进行了不同方向的研究，于兴娜等^[4]利用2012年南京北郊的气象要素资料，颗粒物浓度以及成分和气溶胶粒子谱等观测资料，分析得出大气能见度与大气中颗粒物浓度有一定的负相关性，并且细粒子对能见度的影响较大并且平均风速的减小也会使得大气能见度的下降。戴竹君等^[5]通过研究2014 年秋冬季江苏重度霾天气，发现霾污染最为严重时期多为冷锋到来前，发现霾的产生与天气环流背景密切相关，将江苏地区出现重度霾的地面形势场归类区分为3种类型：（1）均压型：冷空气较弱，气压梯度、风速较小；（2）冷锋前部型：北方冷空气向南推进，即将到达江苏时出现的天气形势；（3）低压倒槽型：首先高压控制江苏地区，当高压消散时出现。作者研究发现在重度霾出现与发展时相对应的地面形势不是单一的，是多种类型间的转变，但江苏地区出现霾天气主要是均压型转换为冷锋前部型或低压倒槽型。朱佳雷等^[3]对江苏省2008年10月27-29日的一次严重的霾污染天气过程进行了天气形势的分析发现，当高空有平稳的大尺度环流和暖平流输送，地面出于高压中心控制并且有均压场出现时能为污染物的积累和持续提供十分有利的天气条件。朱彬等^[6]研究发现大气污染物中：NO₂、CO、SO₂等的增长可能与汽车尾气排放的NO_X（汽车尾气排放的NO_X主要为NO，NO与臭氧可以转换为NO₂）在不利扩散的条件下容易造成局地污染有关，而且污染物PM₁₀，PM_2.5等大气颗粒物污染物主要来自于秸秆燃烧等过程。王静等^[7]对南京一次典型雾霾天气气溶胶光学特性分析，发现发生霾污染过程伴随着大尺度的气溶胶导入，并且污染物的排放也是导致霾污染天气发生的重要原因，AOD（Aerosol Optical Depth，气溶胶的光学厚度）表示垂直大气柱气溶胶对大气的总衰减，与能见度的变化趋势完全相反，并且在霾天气发生时大气的气溶胶的光学厚度有所增大。杨军等^[8]发现出现浓雾的天气现象时，通常有逆温层存在，大气稳定，气溶胶粒子易在逆温层下累积，作为凝结核的气溶胶粒子，为雾的形成提供了必要的物质条件，并且在夜晚，较多的气溶胶粒子会影响长波辐射改变温度的层结分布，影响雾的形成与发展，不同边界层条件也对霾污染的出现和分布有不同的影响。康娜等^[9]对南京地区3年的API变化特征以及与气象条件之间的影响进行了研究，发现API与气温基本呈正相关；贺克斌^[10]通过对北京市为案例研究表明大气污染物NO_X的主要来源为交通和工业，SO₂主要来源为采暖和工业为主，PM_2.5、PM₁₀主要来源扬尘和工业，同时发现PM₁₀受到周边污染源的影响较大。杨卫芬^[11]对南京大气中PM_2.5进行了连续采样（2007年6月13日-2008年5月29日）分析发现南京市在霾污染发生期间由于冶金化工尘、燃煤燃油、垃圾焚烧及建筑扬尘产生的污染物贡献率高达70%左右。高爽^[12]在上海市华东理工大学奉贤校区对上海利用在线监测手段进行详细VOCs（挥发性有机物）污染分析的研究发现该地区污染物来源主要为附近的化工厂，VOCs是大气污染物的重要前体物。通过对霾污染天气与各种气象要素之间的关系的研究，为治理霾污染天气提供了方法，也便于我们对霾天气的污染过程特征及原因进行分析与讨论。

2017年12月1日至2018年1月4日，长江三角洲地区出现了严重的霾污染天气。为探讨此次霾天气过程发生时各项气象数据与霾天气过程之间的关系，本文利用本次霾过程中各种基本气象资料分析讨论此次霾污染过程的各项特征及解释本次霾污染发生的原因等。

2数据与方法

2.1数据来源

长江三角洲地区的四个典型城市：南京，上海，杭州，合肥的环境空气质量指数（AQI）数据来源于环保部网站（www.zhb.gov.cn）城市空气质量日报给出了我国300多个城市每日的平均AQI值，空气质量级别，以及主要污染物等资料。

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