城市典型环境污染过程的分析.pdfVIP

S7 城市气象精细预报与服务 城市典型环境污染过程分析 郭虎 1 张晓云 2 （1天津市气象局，天津 300074；2 天津市气象台，天津 300074） 摘要： 选择2010年10 月3~12日天津市秋季典型PM10污染过程，使用空气质量监测资料，常规气象资料、 探空资料和NCEP资料，分析这次空气污染过程高低空天气形势、地面风场特征、层结稳定度及其对污染过 程的影响。结果表明;天津市秋季 PM10 污染演变过程与高低空环境背景场演变有着很好的同步关系。高空 槽的形成、加深及槽前西南气流的输送，地面蒙古低涡前微弱的西南风辐合，共同造成了污染物的大量聚 集形成PM10峰值。在污染上升阶段，大气层结稳定度迅速增加，500百帕高空处于槽前，地面在华北地形 槽中，高低空风速辐合；在污染峰值阶段，层结稳定，逆温层加强，环境场稳定少变，地面风力微弱，大 气污染程度维持不变；在污染下降阶段，高空槽和地面冷锋过境，降水出现，高低空偏北风增大，大气层 结稳定程度骤减，PM10污染大幅度下降，污染过程结束。同时，大气层结稳定度参数可以很好地反应大气 稳定度状况，本次PM10污染过程与多项层结稳定度参数显著相关，与对流凝结高度单相关系数高达0.84。 在PM10上升阶段，天津处在低涡前微弱西南风控制之下，环境背景场十分不利于污染物的稀释扩散。同时， 西南风输送通道使上游污染物在天津急剧累积，在地面冷锋到达之前，锋前的辐合上升作用又使得污染程 度增加。冷锋及高空槽过后，锋面降水带来大量湿沉降，天津市高低空均形成了一致的偏北风输送通道， 形成 PM10 污染急速下降时段。因此，高低空环境背景场的配置和层结稳定度变化是 PM10 污染出现的主要 原因。此外，在PM10污染上升阶段，对流凝结高度显示出的层结稳定程度先开始增长，随后出现了环境污 染浓度的增幅，说明在出现大气层结非常稳定的天气条件之后，引起污染浓度升高。因此，大气层结较长 时段的稳定也是这次污染过程出现的主要成因之一。 关键词 ：PM10 天气背景场 层结稳定度 温度 气压 相关 1 引言 （1-7） 已有的研究结果显示城市大气污染与天气过程有着密切的关系 。在污染源相对稳定 的时间内，城市大气污染物浓度时空分布的不确定性主要取决于大气的扩散条件。在污染源 排放相对平稳的条件下，由于天气背景的不同，污染物的平均浓度可以产生几倍、甚至几十 （2） 倍的差异 。不过，可以直接应用于空气质量预报业务的天津市高污染过程个例分析研究尚 未见到。天津市为国家环境保护模范城市，各级政府对环境污染状况给预很高的关注。如何 根据不同的天气形势，预测和防范环境污染出现显得十分重要。目前，天津市环境空气质量 监测的三种主要污染物为 SO 、NO 和 PM10。其中，污染物浓度及首要污染物具有明显的季 2 2 1 (8) 节变化，采暖期首要污染物为 PM10或 SO ，非采暖期主要是 PM10 。在非采暖期，秋季典型 2 （3） 重污染过程偏多 ，其中 10 月份的污染发生率是最多的。选取 2010 年10月 3 日~ 12 日典 型 PM10 污染过程，分析和研究这次空气污染过程的高低空天气形势、地面风场特征、层结 稳定度及其对污染过程的影响，可以为天津市区全年空气污染防治工作提供很好的科学参 考。分析所用数据分别来自天津市环保局环境监测总站和天津市气象局。 2 PM10 浓度变化特征分析 天津市 2010 年 10 月 3 日~13 日的 PM10 日均值逐日变化曲线见图 1 ，为天津市监测中 心、市机车车辆厂、市继电器厂、稻香村、河东区监测站、河西区监测站、北辰科技园区、 天山路、东丽