当前位置：文档之家 › 2020年1月呼和浩特市重污染天气过程分析

2020年1月呼和浩特市重污染天气过程分析

  • 格式：pdf
  • 大小：2.04 MB
  • 文档页数：6

202066

文章编号 1005-8656（2020）06-0006-06

2020年1月呼和浩特市重污染天气过程分析

姜佳玉

（呼和浩特市气象局，内蒙古 呼和浩特 010020）

摘要 利用呼和浩特市环境监测站发布的污染物数据、气象观测数据、3D激光雷达资料等对2020年1月呼和浩特市重污染天气过程进行分析，得出1月份大气严重污染的成因。结果表明：（1）1月份呼和浩特地区气象要素表现为地面风速小、相对湿度高、大气层结稳定，冷空气强度偏弱，更加促进大气污染物累积，并有利于颗粒物吸湿增长，致使空气质量恶化，强雾霾事件频发。（2）1月呼和浩特地区边界层平均高度430～550 m。污染边界层高度持续偏低，造成了此次重污染天气的持续发生。（3）近地面物理量相关分析中，相对湿度与AQI的关系最为紧密，呈显著相关。（4）通过3D激光雷达的分析，得出造成1月份重污染天气的污染源以本地污染源为主，大气污染物以细粒子为主要成分。关键词 重污染天气；3D激光雷达；污染边界层

中图分类号 X51 文献标识码 A doi:10.14174/j.cnki.nmqx.2020.06.002

引言

2020年1月呼和浩特市发生重污染天气，分别

于1月3—5、10—18、23—31日3次启动重污染天

气预警红色应急响应。在1月份中达到优良的天数

仅为2 d，达到重度污染为14 d，严重污染为3 d。

本文选取呼和浩特市环境监测站发布的空气污染数

据资料、气象观测资料、3D激光雷达监测资料等对

1月呼和浩特地区的持续性强雾霾过程进行研究。

1 资料来源与方法

本次研究结合呼和浩特市环境监测站发布的污

染物数据，选取了2020年1月的逐小时AQI资料和

首要污染物资料。选取呼和浩特气象站和赛罕区气象

站的加密观测资料，包括逐小时风速、海平面气压、

气温、相对湿度等数据。此外还选取了呼和浩特站

3D激光雷达等资料。相关分析全部应用SPSS软件计

算多数据的线性相关检验。

应用呼和浩特站3D激光雷达中提供的污染物

边界层高度，对其在雾霾天气中的变化特性进行

研究。其提供的污染物边界层高度计算方法为梯

度法[1]。

大气探测激光雷达计算公式：

（1）

由公式（1）可以得到距离校正信号：

X（r）=P（r）r2

一阶导数可以表示为：式中：D(r)廓线的最小值对应的高度就是大气边界

层的高度，在此高度上，大气气溶胶粒子浓度的梯度

变化最大。

2 气象条件分析

2.1 环流形势分析

重污染天气出现时，200 hPa风场多以辐合场为

主，占总数的75%，高空流场有辐合下沉的趋势，这

样的环流形势使低层下沉运动加强，污染物易在地表

聚集、浓度增大，同时不利于污染物向外扩散；此外，

1月高空风速整体偏小，低于40.0 m•s-1的日数共有

24 d；当高空风场为辐散场，风速＞42.0 m•s-1时

污染状况有明显好转，风速＜32.0 m•s-1时，污染

无明显改善。

500 hPa风场多以西北气流为主，1月500 hPa风

场风速整体偏小，风速＜20.0 m•s-1的日数共25 d；

经统计分析发现，1月16、25日达到严重污染，此

时500 hPa风速不足12.0 m•s-1，高空风速小使垂直

扩散能力偏弱，污染物易在低层不断聚集。

700 hPa风场多以西北风为主，占所有风向的

68%，统计分析发现，低层有无切变并不是造成雾霾

加重的主要因素。风速＞10.0 m•s-1时，污染多以

轻—中度污染为主；＜10.0 m•s-1时，污染明显加重。

温度露点差＜5 ℃时，若有降雪发生则产生明显的

湿沉降作用，污染状况有明显改善；若无，低层湿度

加大则利于污染物聚集反应形成二次污染。此外，发202067

现重污染时段700 hPa湿度场湿度偏小，但850 hPa

湿度场湿度明显增大。

850 hPa风场上，当出现偏西风、偏北风时，风

速普遍偏弱，污染会达到重度及以上。风速＞4.0 m•s-1

时，湍流运动加强，边界层随之抬升，大气扩散条件

好转，污染程度逐渐减弱；风速＜4.0 m•s-1时，污

染多以重度污染、严重污染为主。统计发现，在污染

严重时，850 hPa温度场的温度高于-10 ℃所占比例

较大，同时具有较高的湿度，这样高温、高湿的低层

条件有利于污染物迅速聚集。

1月份地面气压场以高压或弱高压为主，地面等

压线稀疏，梯度风偏小；变压梯度偏小，变压风偏小；

综合导致地面风速较小，地面呈静稳状况，不利于近

地面污染物扩散。

2.2 温度平流

虽然1月850 hPa温度场多以冷平流为主，但1—

8日强度较弱，因此中低层温度偏高；9日后虽强度

加大，但与往年相比，冷空气强度仍然偏弱，温度仍

然偏高，整体而言1月份冷空气强度较常年偏弱。

2.3 垂直层结分析

出现大气污染时，分析探空图发现（图略），

近地面均有逆温层存在，呈静稳状态，加之整层风速

偏小，无法打破逆温层，使边界层内湍流运动减弱，

污染物在近地面内聚集反应，无法向上扩散稀释。

达到重度及严重污染时，逆温层强度均较强。因此，

大气污染状况与逆温层高度、厚度密切相关。

3 监测数据分析

3.1 气象要素分析

对比两个气象站1月份月平均2 min风速与常

年1月平均值，发现呼和浩特气象站风速略高于常年

值，赛罕区气象站风速略低于常年值，由于呼和浩特

气象站所处海拔高度偏高，分析认为，赛罕区气象站

的风速更能代表全市的平均风速状况。地面风速较小

极不利于扩散。

两个气象站的气温均略高于常年值，气温偏高

均在1.0 ℃左右。两个气象站的相对湿度均高于常

年值，呼和浩特气象站较常年高10.7%，赛罕区气象

站较常年高13.0%，而这样高的相对湿度促使大量极

细微的尘粒、烟粒、盐粒等聚集结合形成高浓度的气

溶胶系统[2-3]（表1）。

表1 呼和浩特气象站、赛罕区气象站1月气象要素 与常年观测对比台站名称

风速/（m•s-1）气温/℃相对湿度/%1月平均常年平均1月平均常年平均1月平均常年平均呼和浩特站2.51.4-14.7-15.86958

赛罕区站0.81.2-15.4-16.07360因此，在1月重污染天气中，高温、高湿、小

风是导致污染扩散条件差并造成大量细颗粒物聚集

的主要原因。

3.2 首要污染物浓度分析

根据监测并经过中国环境监测总站审核，呼和浩

特市1月首要污染物均为PM2.5，PM10的月平均浓度为

189.19 μg•m-3，PM2.5的月平均浓度为163.87 μg•m-3，

PM2.5在PM10中达72.35%，由此说明1月大气环境污

染物以PM2.5为主，且在PM10中占比较高。

4 物理量相关分析

经统计发现，雾霾期间呼和浩特市污染边界层

平均高度在430～550 m。逆温层的长期存在不利于

污染物垂直扩散，湍流运动受到严重影响，能见度一

直维持在5 km以下。

4.1 边界层高度

在雾霾天气的分析中，大气边界层高度直接影

响到污染物扩散的空气体积，边界层的高度愈高，愈

利于污染物的扩散，愈利于污染物的稀释，从而降低

大气的污染物浓度[4-5]。利用SPSS分析AQI与污染

边界层高度相关性发现，AQI与PBL呈现为负相关，

且相关系数水平＜0.01，通过了0.01信度的相关系

数检验，呈显著相关水平（表2）。

表2 AQI与污染物边界层高相关性

AQIPBL(m)Pearson 相关性显著性（双侧）NPearson 相关性显著性（双侧）N

AQI1719-0.482**0.000719PBL(m)-0.482**0.0007191719

注：**在0.01水平（双侧）上显著相关。

4.2 近地层物理量

分析AQI与近地面风速发现，2020年1月逐小

时AQI均值在200以上，且标准差＜100；风速方面，

1月10 min平均风速均值为2.4 m•s-1，且标准差＜2，

说明风速变化较小（表3）。在AQI与10 min平均

风速逐小时相关性检验中，两者呈现负相关，且相关

系数水平＜0.01，通过了0.01信度的相关系数检验，

呈显著相关水平（表4）。

表3 AQI与近地面风速描述性统计量

均值标准差NAQI202.9090.18371910 min平均风速/(m·s-1)2.4151.7207719

表4 呼和浩特站AQI与10 min平均风速相关性

AQI10 min平均风速/(m·s-1)Pearson 相关性显著性（双侧）NPearson 相关性显著性（双侧）N

AQI1719-0.286**0.00071910 min平均风速/(m·s-1)-0.286**0.0007191719

注：**在0.01水平（双侧）上显著相关。202068

通过呼和浩特市两个气象站风速与AQI相关性

对比可以看出：虽然赛罕区气象站位于呼和浩特市区

南部，气温和风速更为接近市区AQI监测站点，但呼

和浩特站的风速与AQI的相关性（表4）比赛罕区气

象站风速与AQI的相关性（表5）更为显著。

表5 赛罕区气象站AQI与10 min平均风速相关性AQI10 min

平均风速/(m·s-1)Pearson 相关性显著性（双侧）NPearson 相关性显著性（双侧）NAQI1719-0.091*0.01571910 min平均风速/(m·s-1)-0.091*0.0157191719

注：*在0.05水平（双侧）上显著相关。

在其他气象要素与AQI的相关性检验中，不论是呼和浩特站还是赛罕区气象站，海平面气压、气温、相对湿度与AQI的相关系数均＜0.01，呈显著相关水平。以上3组要素的相关对比发现，相对湿度与AQI的关系最为紧密，说明相对湿度对空气质量的影响最大（表6）。表6 AQI与相对湿度相关性

AQI相对湿度/%Pearson 相关性显著性（双侧）NPearson 相关性显著性（双侧）N

AQI17190.420**0.000719相对湿度/%0.420**0.0007191719

注：**在0.01水平（双侧）上显著相关。

5 激光雷达数据分析

通过呼和浩特站激光雷达实时垂直扫描，在消光

系数图像上显示1月1日10时前后有污染物到达本站，

污染物在400 m的高度上逐渐积累但不及地，在12—

17时浓度达到最高，且集中在400～600 m的高度上，

17时后污染物逐渐扩散，浓度降低，影响时间较短暂。

查看同时段的污染边界层发现高度始终维持在600 m

以上，同时污染物高度与污染边界层高度呈现同步缓

慢下降。查看退偏比图像发现，同时段粗粒子无明显

聚集，说明此次污染以细粒子为主，无沙尘伴随。分

析PM2.5图像显示同时段有高于消光系数的浓度聚集，

进一步验证此次短时间污染以细粒子为主（图1）。

a

高度/km

时间

b

高度/km

时间

高度/km

时间c

合集下载

2015年12月廊坊市一次持续重污染天气过程分析

2015年12月廊坊市一次持续重污染天气过程分析

现代农业科技２０１７年第１５期　资源与环境科学　

２０１５年１２月廊坊市一次持续重污染天气过程分析　

王亚明石林芝　

（河北省大城县气象局，河北大城０６５９００）　

摘要本文以廊坊市２０１５年１２月１９—２６日一次连续重污染天气过程为例，运用相关性研究和ＭＩＣＡＰＳ系统分析其特点及成因。结　果表明，污染物以ＰＭ２　５为主。廊坊上空大气层结稳定，受海平面高压控制，风速较小，大气层结稳定，不利于污染物扩散，重污染过程持续　时间较长；廊坊市特殊的地形地貌，冬季燃煤污染物易累积；逆温层抑制空气垂直运动，污染物不易扩散，天气形势稳定。造成廊坊连续重　度污染天气。　关键词持续重污染天气；污染物；成因；河北廊坊；２０１５年１２月　中图分类号Ｘ５１３　文献标识码Ａ　文章编号１００７—５７３９（２０１７）１５—０２０３—０１　

污染天气的发生主要受污染源和气象条件的影响，气　

象条件直接决定污染物的扩散和积累。近年来，随着社会　

各界对大气污染问题的重视，许多专家学者开展了大量研　。－－２］，但仍不能满足连续重污染天气预报预警业务开展，难　

以提供精准服务。因此，对持续性重污染天气过程气象条件　

及形成原因开展深入研究探讨，可为今后重污染天气预报　

预警提供科学参考依据。　１资料来源　

选取廊坊市区及所辖三河市、香河市、大厂县、霸州市、　

永清县、固安县、文安县、大城县等９个观测站点空气质量　

指数（ＡＱＩ）、首要污染数、空气质量指数级别和空气质量指　

数类别等资料，气象资料为同期廊坊站常规观测数据资料　

及逐日ＭＩＣＡＰＳ数据资料。将２００＜ＡＱＩ＜３００定为５级空气　

重度污染日，ＡＱＩ＞３００定为６级空气严重污染日，５级和　

６级空气污染日均称为重污染天气日．并将≥３　ｄ的空气重　

污染天气定义为持续重污染天气过程。　

２污染天气过程概况　２０１５年１２月廊坊市出现连续重污染天气，文安、霸州　

环境监测站一度达到爆表程度。ＡＱＩ￣＞５级日数最多达２１　ｄ，　

北京市2013年1月一次空气重污染过程分析

北京市2013年1月一次空气重污染过程分析

第６卷第５期　２０１４年１Ｏ月　环境监控与预警　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｗａｒｎｉｎｇ　Ｖｏ１．６．Ｎｏ．５　Ｏｃｔｏｂｅｒ　２Ｏ１４　

・解析评价・　

北京市２０１　３年１月一次空气重污染过程分析　

程念亮　，高尚银　，李云婷　，程兵芬　，苑魁魁　（１．北京市环境保护监测中心，北京　１０００４８；２．北京清控人居环境研究院有限公司，北京　１０００８３；３．山　

西省环境规划院，山西　太原０３０００２）　

摘　要：采用数值模式与观测资料相结合的方式，对北京市２０１３年１月９—１５日一次空气重污染过程的大气环境背景、气　象条件和形成原因进行了初步分析。结果表明，此次重污染过程北京市空气质量从９日的二级跳至１０日五级重度污染，　１１日一１３日空气质量维持连续３　ｄ严重污染，１４日降为重度污染，１５日转为轻度污染；重污染过程期间１０—１４日Ｐ　（ＰＭ　）平均值为３２３　ｇ／ｍ　，平均风速为１．４７　ｍ／ｓ，平均相对湿度为７３．６％，２４　ｈ变温基本为一２．７２～２．６８％，２４　ｈ平均变　压为一３．６５～２．６３　ｈＰａ。指出，此次重污染过程与当地气象条件密切相关，稳定的大气环流形势为污染的持续提供了大气　环流背景，风速较小、湿度较大、边界层较低、持续逆温是造成重污染的主要原因，地面风场辐合及边界层下沉运动是造成　重污染的重要原因。　关键词：重污染；可人肺颗粒物；天气预报模式；逆温；北京市　中图分类号：Ｘ５１１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７４—６７３２（２０１４）０５—００３６—０５　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ａ　Ｓｅｒｉｏｕｓ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　Ｅｖｅｎｔ　

ｉｎ　Ｊａｎｕａｒｙ　２０１３　ｉｎ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　

ＣＨＥＮＧ　Ｎｉａｎ．１ｉａｎｇ‘，ＧＡＯ　Ｓｈａｎｇ．ｙｉｎｇ　，ＬＩ　Ｙｕｎ—ｔｉｎｇ　，ＣＨＥＮＧ　Ｂｉｎｇ．ｆｅｎ　，ＹＵＡＮ　Ｋｕｉ．ｋｕｉ　（１．Ｂｅｒｉｎｇ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，Ｂｅ　ｎｇ　１０００４８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｓｉｎｇｈｕａ　Ｈｏｌｄｉｎｇｓ　Ｈｕｍａｎ　Ｓｅｔｔｌｅ—　

内蒙古西部地区一次空气污染过程分析

内蒙古西部地区一次空气污染过程分析

第45卷 第8期 2018年8月 天 津 科 技 TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGY Vol.45 No.8Aug. 2018

收稿日期：2018-07-02 基础研究 内蒙古西部地区一次空气污染过程分析 于莉丽 (内蒙古锡林郭勒盟气象局 内蒙古自治区锡林浩特026000) 摘 要：利用常规资料和内蒙古环境监测中心站的空气质量监测资料及NCEP资料分析2014年12月25日至30日内蒙古的一次空气污染事件。研究表明：此次雾霾的主要污染物为PM2.5，在12月27～29日为污染最严重时段，选取呼和浩特站作为代表，AQI值均在200以上；12月28～29日高空受西北气流控制，850,hPa上存在温度脊和逆温层，地面一直受弱低压场控制，地面风速维持在4,m/s以下，相对湿度基本维持在40%～60%,，弱暖平流控制，这是造成此次天气过程污染物不易扩散的主要因素。 关键词：PM2.5 地面弱低压场 逆温层 中图分类号：X51 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2018)08-0040-04 Analysis of the Impact of an Air Pollution Event in Western Inner Mongolia YU Lili (Xilin Gol Meteorological Bureau，Xilinhot 026000，Inner Mongolia Autonomous Region，China) Abstract：An air pollution event in Inner Mongolia was analyzed by using conventional data，air quality monitoring data of Inner Mongolia environmental monitoring center station and NCEP data from December 25 to December 30，2014．The results indicates that PM2.5 is the main pollutant of the fog and haze weather．During the worst pollution period from De-cember 27 to 29，AQI was more than 200 in Hohhot；it was controlled by the northwest wind at 500,hPa，there were tem-perature ridge and inversion layer at 850,hPa，the ground was always controlled by a weak depression field and the groundwind speed was below 4,m/s．The humidity was maintained between 40% and 60%，that weak warm advection was always controlled．All of the above was the main factor that makes pollutants difficult to diffuse. Key words：PM2.5；surface weak depression field；inversion layer 0 引 言 我国近年来空气污染日益严重，珠三角、东北地区均出现不同程度的污染，吴兑等[1-2, 4]对南方雾霾天气的发生、发展及成因进行了细致的分析。曹伟华 等[3]对京津冀地区的雾霾天气进行分析研究。随着内蒙古的发展，空气污染时有发生，本文以内蒙古西部呼和浩特市2014年发生的一次雾霾天气为代表，分析此次空气污染过程的特征及成因，为雾霾天气的预防及控制提供参考。 1 内蒙古西部地区的一次空气污染过程 从图1(a)呼和浩特的2014年12月26～29日能见度变化图上来看，26日11时～29日20时出现持续性霾，最低能见度是27日20时的1.9,km，其余时段最低能见度在7.0,km以下，其中在27日08时出现短暂性轻雾。 （a）呼和浩特 2018年8月 于莉丽：内蒙古西部地区一次空气污染过程分析 ·41·

呼和浩特市2015年冬季空气质量指导预报检验分析

呼和浩特市2015年冬季空气质量指导预报检验分析

呼和浩特市2015年冬季空气质量指导预报检验分析

冯震;谷新波

【摘 要】文章对呼和浩特市2015年冬季(2015年11月-2016年1月)空气质量指导预报从单时次预报、逐日预报、过程预报3个方面进行了检验分析.检验分析表明:(1)单时次(08时)PM2.5、PM10等要素浓度预报偏差在可接受范围内,其中PM2.5、PM10、CO、NO2、O3、SO2冬季平均绝对误差分别为52.99、68.21、1.25、17.89、26.93、23.76ug·m-3,且PM2.5与PM10误差变化趋势较为一致,其相关系数为0.91;单时次(08时)AQI预报准确率为72.94％.(2)逐日AQI检验误差65.41,AQI预报准确率为64％.(3)空气质量污染过程预报较为滞后,其中单峰型污染过程波峰预报时间滞后48～60h;双峰型污染过程中第一个波峰预报时间滞后60h左右,而第二个波峰滞后1d左右;持续性污染过程中波峰预报时间滞后约36h.

【期刊名称】《内蒙古气象》

【年(卷),期】2018(000)002

【总页数】6页(P17-21,29)

【关键词】检验分析;单时次检验;逐日AQI检验;污染过程检验

【作 者】冯震;谷新波

【作者单位】内蒙古气象服务中心,内蒙古 呼和浩特010051;内蒙古气象服务中心,内蒙古 呼和浩特010051

【正文语种】中 文

【中图分类】X823

引言

对数值模式预报产品进行统计检验分析不仅能客观定量反映模式的预报能力，也可了解数值预报模式产品中存在的问题，在应用中可以客观的订正模式预报产品，有效提高模式预报的应用水平。近年来，国内外学者对数值预报模式检验评估进行了大量的研究，Brownlee首先设计了两变量预报验证联表，通过列联表将事件进行分类，然后将预报事件与观测事件进行匹配并计算一系列评分指数；Schaefer提出命中率得分 （Threat Score，TS）评分方法；Cui等对 Global Ensemble