泰安市冬季一次嚴重空氣污染過程分析.pdf

第３２卷第７期２０１９年７月環境科學研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＶｏｌ . ３２ ? Ｎｏ . ７Ｊｕｌｙ ? ２０１９收稿日期２０１８￣０６￣０２修訂日期２０１９￣０３￣０４作者簡介欒兆鵬１９９０￣ ? 男 ? 山東泰安人 ? ｌｕａｎｚｐ２０１４＠１６３ . ｃｏｍ . ? 責任作者 ? 趙天良１９６２￣ ? 男 ? 陜西扶風人 ? 教授 ? 博士 ? 主要從事氣候變化、空氣質量等方面研究 ? ｊｏｓｅｆ＿ｚｈａｏ＠１２６ . ｃｏｍ基金項目山東省氣象局預報員專項項目Ｎｏ . ＳＤＹＢＹ２０１７￣１２ ? 泰安市氣象局氣象科學技術研究項目ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＳｈａｎｄｏｎｇＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕＦｏｒｅｃａｓｔｅｒＳｐｅｃｉａｌＰｒｏｊｅｃｔｏｆＣｈｉｎａＮｏ . ＳＤＹＢＹ２０１７￣１２ ? Ｔａｉ ′ ａｎＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｊｅｃｔｏｆＣｈｉｎａ泰安市冬季一次嚴重空氣污染過程分析欒兆鵬１ ? 鄒大偉１ ? 盧慧超１ ? 趙天良２ ? ? 曹樂２ ? 楊瑞峰１ ? 張艷１１ . 泰安市氣象局 ? 山東泰安２７１０００２ . 南京信息工程大學氣象災害預報預警與評估協同創新中心 ? 中國氣象局氣溶膠￣云￣降水重點開放實驗室 ? 江蘇南京２１００４４摘要為揭示泰安市空氣污染形成原因 ? 選取泰安市２０１６年１２月一次嚴重空氣污染過程 ? 利用泰安市２０１６年１２月地面和探空資料及ＮＣＥＰ ∕ ＮＣＡＲ美國國家環境預報中心 ∕ 美國國家大氣研究中心提供的ＦＮＬ資料 ? 對泰安市嚴重污染期間大氣環流形勢、邊界層條件、污染源及傳輸路徑進行分析 . 結果表明在泰安市霾污染期間 ? ５００ｈＰａ大氣環流形勢呈 “ 兩槽一脊 ” 的特征 ? ８５０ｈＰａ泰安市處于南支槽前 ? 受西南暖濕氣流影響 ? 為 ρ ＰＭ２ ?? ５的升高提供了有利條件 ? 泰安市近地面處于高壓控制下的弱風區平均風速約為１ ?? ２ｍ ∕ ｓ且邊界層有逆溫層存在 ? 阻礙了ＰＭ２ ?? ５的垂直輸送 ? 造成近地面 ρ ＰＭ２ ?? ５急劇升高 . 此外 ? 泰安市及周邊地區污染嚴重 ? 聚類分析結果表明此次過程本地輸送占比約為３４％ ? 其余均為外來傳輸 ? 即污染物主要通過外來源傳輸 ? 本地污染源貢獻比率較小 . 污染物的高、低空傳輸路徑不一致 ? 低空污染物主要從安徽省水平輸送至泰安市 ? 高空污染物則先由河北省、河南省向南傳輸至安徽省、湖北省等地 ? 再隨南風氣流向北輸送至泰安市 . 研究顯示 ? 外來污染源傳輸作用配合本地靜穩天氣形勢是造成此次泰安市空氣污染的主要原因 . 關鍵詞霾污染 ? 相關矢 ? 輸送路徑 ? 泰安市中圖分類號Ｘ５１３文章編號１００１￣６９２９２０１９０７￣１１８７￣０８文獻標志碼ＡＤＯＩ１０ ?? １３１９８ ∕ ｊ ?? ｉｓｓｎ ?? １００１￣６９２９ ?? ２０１９ ?? ０３ ?? １１ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＳｅｒｉｏｕｓＡｉｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎＷｉｎｔｅｒｉｎＴａｉ ′ ａｎＣｉｔｙＬＵＡＮＺｈａｏｐｅｎｇ１ ? ＺＯＵＤａｗｅｉ１ ? ＬＵＨｕｉｃｈａｏ１ ? ＺＨＡＯＴｉａｎｌｉａｎｇ２ ? ? ＣＡＯＬｅ２ ? ＹＡＮＧＲｕｉｆｅｎｇ１ ? ＺＨＡＮＧＹａｎ１１ . Ｔａｉ ′ ａｎＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕ ? Ｔａｉ ′ ａｎ２７１０００ ? Ｃｈｉｎａ２ . ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＡｅｒｏｓｏｌ￣Ｃｌｏｕｄ￣ＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ? ＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｎＦｏｒｅｃａｓｔａｎｄＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＤｉｓａｓｔｅｒｓ ? ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ? Ｎａｎｊｉｎｇ２１００４４ ? ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｖｅａｌｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｔｈｅａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎＴａｉ ′ ａｎＣｉｔｙ ? ａｓｅｒｉｏｕｓａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１６ｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ . Ｗｅａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ ? ｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ? ａｉｒｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｏｕｒｃｅａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｐａｔｈｗａｙｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｇｒｏｕｎｄａｎｄｒａｄｉｏｓｏｎｄｅｄａｔａｉｎＴａｉ ′ ａｎＣｉｔｙａｎｄｔｈｅＮＣＥＰ ∕ ＮＣＡＲＦＮＬｄａｔａｏｆｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙｉｎＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１６ . Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｇｏｖｅｒｎｅｄｂｙｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｗｉｔｈ ‘ ｔｗｏｔｒｏｕｇｈｓａｎｄｏｎｅｒｉｄｇｅ ’ ａｔ５００ｈＰａ ? Ｔａｉ ′ ａｎＣｉｔｙｗａｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｆｒｏｎｔｏｆｓｏｕｔｈｅｒｎｂｒａｎｃｈｔｒｏｕｇｈａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｓｏｕｔｈｗｅｓｔｗａｒｍａｉｒｆｌｏｗｓａｔ８５０ｈＰａ ? ｐｒｏｖｉｄｉｎｇｆａｖｏｒａｂｌｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｏｆＰＭ２ ?? ５ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ . Ｔａｉ ′ ａｎＣｉｔｙｗａｓｓｉｔｕａｔｅｄｉｎｔｈｅｗｅａｋｗｉｎｄａｒｅａａｖｅｒａｇｅｗｉｎｄｓｐｅｎｄｉｓａｂｏｕｔ１ ?? ２ｍ ∕ ｓｕｎｄｅｒｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｎｅａｒｔｈｅｇｒｏｕｎｄ ? ａｎｄａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｌａｙｅｒｅｘｉｓｔｅｄｉｎｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒ ? ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｆＰＭ２ ?? ５ａｎｄｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎａｓｈａｒｐｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｉｎｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆＰＭ２ ?? ５ . Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ ? ｃｌｕｓｔｅｒａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｌｏｃａｌｅｍｉｓｓｉｏｎｗａｓａｂｏｕｔ３４％ａｎｄｔｈｅｒｅｓｔｗｅｒｅｆｒｏｍｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｅｍｉｓｓｉｏｎｉｎｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓ . Ｓｏ ? ｔｈｅｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｎＴａｉ ′ ａｎＣｉｔｙｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｅｍｉｓｓｉｏｎｓｏｕｒｃｅｓｗｉｔｈｌｅｓｓｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆｔｈｅｌｏｃａｌｓｏｕｒｃｅｓ . Ｉｔｉｓｗｏｒｔｈｎｏｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｔｗｏｐａｔｈｗａｙｓｏｆａｉｒｐｏｌｌｕｔａｎｔｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｔｈｅｌｏｗｅｒａｎｄｕｐｐｅｒｌｅｖｅｌｓｗｅｒｅｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ . Ｌｏｗｅｒ￣ｌｅｖｅｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄｆｒｏｍＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅｔｏＴａｉ ′ ａｎＣｉｔｙ ? Ｈｉｇｈ￣ｌｅｖｅｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｗｅｒｅｆｉｒｓｔｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄｆｒｏｍＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ ? ＨｅｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅｓｏｕｔｈｗａｒｄｔｏＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅ ? ＨｕｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｒｅｇｉｏｎｓ ? ａｎｄｔｈｅｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄｔｏＴａｉ ′ ａｎＣｉｔｙｗｉｔｈｓｏｕｔｈｅｒｎａｉｒｆｌｏｗｓ . ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｃａｕｓｅｓｏｆｔｈｅａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎＴａｉ ′ ａｎＣｉｔｙａｒｅｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｆｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｆｒｏｍｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｅｍｉｓｓｉｏｎｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｔｈｅｌｏｃａｌｓｔａｂｌｅｗｅａｔｈｅｒｓｉｔｕａｔｉｏｎ . Ｋｅｙｗｏｒｄｓｈａｚｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ? ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｖｅｃｔｏｒ ? ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐａｔｈ ? Ｔａｉ ′ ａｎＣｉｔｙ環境科學研究第３２卷霾定義為大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中 ? 使水平能見度小于１０ ?? ０ｋｍ的空氣普遍渾濁現象 [ １ ] . 自２０世紀８０年代以來 ? 隨著我國經濟的高速發展 ? 霾日數明顯增加 [ ２ ] ? 越來越多的地區尤其是我國東部開始遭受霾污染的影響 . 霾污染不僅使人們正常生活受到困擾 ? 還嚴重威脅著人體健康 [ ３￣５ ] ? 因此引起社會廣泛關注 . 霾污染形成的原因主要包括自然因素和人為因素 . 人類活動造成的工業排放、化石燃料燃燒排放的氣溶膠粒子和氣態污染物通過光化學反應產生的二次氣溶膠增加 ? 使得霾污染加劇 [ ６ ] . 而目前研究較多的是霾形成的自然因素 ? 濕度條件、風速、邊界層條件及區域傳輸等均與霾的形成有關 [ ７￣１０ ] . 許建明等 [ １１￣１３ ] 研究發現 ? 高濕度和低風速條件下有利于霾的生成 ? ＹＩＮ等 [ １４￣１５ ] 通過分析我國東部持續性霾天氣的氣象條件發現 ? 逆溫及高低空環流形勢造成的靜穩天氣為霾污染提供了有利條件 ? ＷＡＮＧ等 [ １６￣１７ ] 通過分析我國中東部、珠三角地區得出相似結論 . 霾污染的發生還具有明顯的時空分布特征 ? 京津冀、長江三角洲和珠江三角洲地區 [ ８ ? １８￣２０ ] 均為霾高發區 ? 并且冬季發生頻率最高 [ ２１￣２３ ] . 吳兌等 [ ２ ] 對我國霾日數統計發現 ? １２月和１月的霾天氣日數總和占全年的３０％ . 研究 [ ２４￣２５ ] 發現 ? 近年來春、秋兩季霾日數顯著增加 ? 這說明霾日季節分布差異趨于模糊 . 泰安市位于山東省中部 ? 泰山腳下 ? 北臨京津冀地區 ? 南接長江三角洲地區 ? 是我國著名的旅游城市 . 近年來 ? 隨著經濟的飛速發展 ? 泰安市霾污染日數呈明顯增長趨勢 [ ２６￣２７ ] . 然而目前對泰安市霾污染的研究僅限于統計分析 ? 而對霾污染期間泰安市的大氣環流形式、邊界層條件及污染源研究較為鮮見 . ２０１６年１２月泰安市發生持續性霾污染事件 ? 部分時段達嚴重污染 . 該研究從大氣環流形式、邊界層條件、污染源和傳輸路徑等方面對２０１６年１２月嚴重污染階段進行深入分析 ? 以期得到泰安市霾污染原因 ? 為政府決策和下一步發展提供科學依據 . １資料與研究方法為了從多方面深入分析此次污染過程 ? 該研究中使用的２０１６年１２月資料如下 ① 泰安市每小時ＰＭ２ ?? ５觀測資料 . ② 泰安站地面氣象觀測資料 . ③ 章丘探空站高空氣象要素觀測資料 . ④ ＭＯＤＩＳ衛星遙感監測得到的ＡＯＤ氣溶膠光學厚度資料ｈｔｔｐ ∕ ∕ ｍｏｄｉｓ￣ａｔｍｏｓ . ｇｓｆｃ . ｎａｓａ . ｇｏｖ . ⑤ ＮＣＥＰ ∕ ＮＣＡＲ美國國家環境預報中心 ∕ 美國國家大氣研究中心提供的１ ° １ ° ＦＮＬ６ｈ再分析資料ｈｔｔｐ ∕ ∕ ｗｗｗ . ｅｓｒｌ . ｎｏａａ . ｇｏｖ ∕ ｐｓｄ ∕ ｄａｔａ . ⑥ ＮＯＡＡ美國國家海洋和大氣管理局提供的ＧＤＡＳ全球同化系統數據 . ＨＹＳＰＬＩＴ后向軌跡模式是歐拉和拉格朗日混合型擴散模式 ? 模擬水平網格與輸入的氣象場相同 ? 垂直方向由氣象要素場線性差值 ? 共２８層 [ ２８ ] . 該研究所采用氣象資料為ＮＣＥＰ的ＧＤＡＳ資料 ? ＧＤＡＳ的資料后處理模塊將Ｓｉｇｍａ坐標譜系數的氣象場轉化為全球１ ° １ ° ３６０１８１個格點壓力坐標的分析資料 . 在水平方向上該模式的分辨率為１９０?? ５ｋｍ ? 垂直方向上網格分為１４層 [ ２９ ] . 聚類分析則是一種多元統計技術 [ ３０ ] ? 通過氣團水平移動速度和方向進行分類 ? 從而得到平均輸送軌跡 ? 估算出污染物潛在源區 [ ３１￣３２ ] . ２空氣污染過程概況２０１６年１２月以來 ? 山東省進入霾空氣污染多發期 ? 多地區均受到霾污染侵襲 . 泰安市２０１６年１２月空氣在輕度污染ＡＱＩ１００以上日數達１９ｄ ? 其中１２月１９２０日最為嚴重 ? 達嚴重污染ＡＱＩ３００ . 圖１為２０１６年１２月１９日山東省霾污染分布的衛星監測實況ＮＡＳＡ提供 ? ｈｔｔｐｓ ∕ ∕ ｇｉｂｓ . ｅａｒｔｈｄａｔａ . ｎａｓａ . ｇｏｖ . 由圖１可見 ? 除沿海部分城市 ? 山東省大部分地區均被霾所籠罩 . 因此 ? 該研究選取２０１６年１２月１７２２日污染過程著重進行分析 . 注深灰色區域為霾污染區域 . 圖１２０１６年１２月１９日山東省霾污染分布衛星監測實況Ｆｉｇ . １ＴｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｈａｚｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｖｅｒＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅｏｎＤｅｃｅｍｂｅｒ１９ｔｈ ? ２０１６２ ?? １地面觀測圖２為２０１６年１２月１７２２日 ρ ＰＭ２ ?? ５和能見度的逐日變化情況 . 由圖２可見２０１６年１２月１７日１５００開始 ? ρ ＰＭ２ ?? ５整體呈上升趨勢 ? 日均值達２０２?? ８６ μ ｇ ∕ ｍ３ ? 高于ＧＢ３０９５２０１２ ? 國家環境空氣質量標準 ? [ ３３ ] 二級標準限值７５ μ ｇ ∕ ｍ３ ? 最大值３５４ ?? ３３ μ ｇ ∕ ｍ３出現在２１日００００ ? １８日２０００２１８８１１第７期欒兆鵬等泰安市冬季一次嚴重空氣污染過程分析圖２２０１６年１２月１７２２日泰安市 ρ ＰＭ２ ?? ５和能見度逐日變化情況Ｆｉｇ . ２ＤａｉｌｙｃｈａｎｇｅｓｏｆＰＭ２ ?? ５ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓａｎｄｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙｉｎＴａｉ ′ ａｎＣｉｔｙｄｕｒｉｎｇＤｅｃｅｍｂｅｒ１７ｔｈ￣２２ｎｄ ? ２０１６日１１００除１９日少數時段外 ? ρ ＰＭ２ ?? ５均超過或達日均值２０２ ?? ８６ μ ｇ ∕ ｍ３ . ρ ＰＭ２ ?? ５與能見度相關系數為－０ ?? ６３通過了置信度為９９％的顯著性檢驗 ? 表明 ρ ＰＭ２ ?? ５和能見度呈顯著的負相關關系 ? 即此次空氣污染的主要影響因子為ＰＭ２ ?? ５ . ２?? ２ＡＯＤ觀測由圖３可見 ? 我國東部ＡＯＤ高值區主要分布在京津冀地區、山東省西南部、長江三角洲地區、安徽省北部、湖北省中南部、湖南省北部、江西省北部及四川省東部 . 而ＡＯＤ與 ρ ＰＭ２ ?? ５之間存在正相關關系 [ ３４ ] ? 這也從側面反映出１２月我國東部地區 ρ ＰＭ２ ?? ５的空間分布 . 泰安市位于山東省中部 ? 從ＡＯＤ空間分布可以看出 ? 除本地污染源外 [ ３５ ] ? 周邊省份污染物的傳輸也可能造成泰安市嚴重的霾污染 . 圖３２０１６年１２月我國東部ＡＯＤ５５０ｎｍ月均值分布Ｆｉｇ . ３ＴｈｅａｖｅｒａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＡＯＤ５５０ｎｍｏｖｅｒｅａｓｔｅｒｎＣｈｉｎａｉｎＤｅｃｅｍｂｅｒ ? ２０１６３結果與討論３ ?? １大氣環流形式分析為分析此次污染過程中的高空大氣環流形勢 ? 利用ＮＣＥＰ再分析資料分析了２０１６年１２月１７２２日５００ｈＰａ平均高度場、８５０ｈＰａ平均風場和溫度場 . ５００ｈＰａ平均高度場整體上呈 “ 兩槽一脊 ” 型環流形勢 [ ３６ ] ? ２個低壓槽位于兩側 ? 中間為一弱脊 . 在該形勢下 ? 山東省處于南支槽前 ? 受暖濕氣流影響 ? 相對濕度增大 ? 有利于霾的生成 ? 同時該南支槽為淺槽 ? 環流形勢相對穩定 . 圖４為２０１６年１２月１７２２日８５０ｈＰａ平均風場和平均溫度場 . 由圖４可見泰安市受西南氣流控制 ? 由西南地區到泰安市風速逐漸減小 ? 呈輻合狀態 ? 有利于傳輸污染物的堆積 ? 同時從８５０ｈＰａ平均溫度場可以看出 ? 該污染階段低層平均溫度為２ ℃ 左右 ? 溫度相對較高 ? 冷空氣活動弱 ? 也有利于低層污染物的聚集 . 整體上泰安市高低空相互配合 ? 形成有利于霾聚集的環流形勢 . 注等溫線上的數字為溫度單位為 ℃ ? 箭頭為風向和風速 . 圖４２０１６年１２月１７２２日８５０ｈＰａ平均風場和平均溫度場Ｆｉｇ . ４Ａｖｅｒａｇｅｆｉｅｌｄｓｏｆｗｉｎｄｖｅｃｔｏｒｓａｎｄａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ８５０ｈＰａｄｕｒｉｎｇＤｅｃｅｍｂｅｒ１７ｔｈ￣２２ｎｄｉｎ２０１６３ ?? ２邊界層條件分析為分析此次嚴重空氣污染過程的邊界層條件 ? 該研究選取泰安站站號為５４８２７地面氣象觀測數據和ＰＭ２ ?? ５觀測數據對比分析 . 由圖５ａ可見 ? ２０１６年１２月１７２２日 ? 泰安市氣溫較高 ? 平均溫度達４ ?? ０ ℃ ? 高溫能加速大氣光化學反應 ? 導致一次顆粒物向二次顆粒物轉化 [ ３７ ] ? 有利于霾粒子的生成 ? 但其相關性較弱Ｒ為０ ?? ０８１ . 高相對濕度則有利于顆粒物吸濕增長從而加重霾強度 [ ３８ ] ? 此次過程中相對濕度與９８１１環境科學研究第３２卷 ρ ＰＭ２ ?? ５存在較弱的正相關關系〔見圖５ｃ〕 . 高溫和相對濕度與 ρ ＰＭ２ ?? ５的相關性均較弱 ? 表明高溫和相對濕度并非造成此次霾污染的決定性要素 . 在此次污染過程中 ? 除２１日的２個時刻外 ? 其余時刻風速均低于３ｍ ∕ ｓ ? 平均風速約為１?? ２ｍ ∕ ｓ〔見圖５ｄ〕 ? 多為西南風 ? 而西南風風力較小不利于污染物的消散 . 在污染期間 ρ ＰＭ２ ?? ５和氣壓呈極顯著正相關〔見圖５ｂ ? Ｒ為０?? ５８３〕 . 在風速較弱的條件下 ? 地面氣壓的增加造成近地面輻散 ? 不利于污染物的垂直輸送 ? 造成污染加重 . 在垂直方向上 ? 除２１日外 ? 重污染期間均為逆溫見圖６ ? 天氣形勢呈靜穩狀態 ? 也不利于污染物的垂直輸送 . 圖５泰安市２０１６年１２月１７２２日溫度、氣壓、相對濕度和風速與 ρ ＰＭ２ ?? ５的逐日變化Ｆｉｇ . ５Ｄａｉｌｙｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ? ａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅ ? ｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙ ? ｗｉｎｄｓｐｅｅｄａｎｄ ρ ＰＭ２ ?? ５ｉｎＴａｉ ′ ａｎＣｉｔｙｄｕｒｉｎｇＤｅｃｅｍｂｅｒ１７ｔｈ￣２２ｎｄ ? ２０１６圖６泰安市２０１６年１２月１７２２日溫度垂直廓線Ｆｉｇ . ６ＶｅｒｔｉｃａｌｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎＴａｉ ′ ａｎＣｉｔｙｄｕｒｉｎｇＤｅｃｅｍｂｅｒ１７ｔｈ￣２２ｎｄ ? ２０１６綜上 ? 此次嚴重空氣污染過程的邊界層條件中 ? 溫度和相對濕度與 ρ ＰＭ２ ?? ５的相關性較弱 ? 對此次污染的貢獻較小 ? 表明在此次嚴重空氣污染過程中僅有部分霾粒子在本地生成 ? 本地生成的霾粒子所占比例較小 ? 而弱風速和高氣壓及逆溫造成空氣流動性減小 ? 大氣擴散能力減弱使得污染物聚集 ? 是造成此次嚴重空氣污染的主要因素 . ３ ?? ３ＰＭ２ ?? ５的區域風場相關矢為分析此次污染過程中污染物的輸送軌跡路徑及污染源 ? 采用計算ＰＭ２ ?? ５區域風場相關矢的方法 [ ３４ ? ３９ ] ? 即將泰安市２０１６年１２月 ρ ＰＭ２ ?? ５時間演變序列與區域各格點低層９２５ｈＰａ風場ｕ ? ｖ求相關合成矢量場 . 追蹤污染源的相關矢計算公式Ｒｘ ? ｙ＝Ｒ μ ｘ ? ｙ ?? ｉ＋Ｒ υ ｘ ? ｙ ?? ｊ式中 ? Ｒｘ ? ｙ為 ρ ＰＭ２ ?? ５與風場ｕ、ｖ分量的合成相關矢量 ? ｘ ? ｙ為區域內每個格點的經緯度坐標 ? Ｒ μ ｘ ? ｙ為 ρ ＰＭ２ ?? ５序列與風場 μ 分量的相關系數場 ? Ｒ υ ｘ ? ｙ為 ρ ＰＭ２ ?? ５序列與風場ｖ分量的相關系數場 ? ｉ、ｊ分別為ｘ、ｙ方向的單位矢量 . 而９２５ｈＰａ環流場對應高度能反映大氣污染物傳輸的高度５