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苏州市2011年一次典型灰霾天气过程特征分析

唐丽娟  朱莲芳  钱文斌  祁杰  韩珏靖  
【摘要】:利用苏州市气象局的气象要素观测资料、灰霾监测资料、激光雷达和风廓线数据,对2011年5月31日-6月3日典型灰霾天气过程,从水平扩散条件和垂直扩散条件,污染源输入等方面探讨了灰霾天气产生原因,并对灰霾期间大气气溶胶组成成分、分布特征、光学特征进行了统计和相关分析。结果表明:这次灰霾是由秸秆燃烧产生的污染物从外地输入,苏州所处的天气环流形势不利于污染物的扩散,高空冷空气的入侵压缩了边界层高度等多重因素共同作用形成的。灰霾过程中轻微灰霾出现频次最高,占33.6%,其次是轻度灰霾15.9%,中度和重度灰霾频次合计超过20%;当相对湿度达到80%以上时,更容易出现重度灰霾,能见度最低时仅1300m。水平和垂直扩散条件差是本次灰霾天气过程出现的主要气象因素:地面小风或微风不利于污染物向周边扩散;垂直方向存在下沉运动时,污染物无法向空中传输,导致气溶胶污染物在近地层不断富集,浓度升高。本次灰霾期间由于有冷空气侵入,边界层一直维持在较低水平,最低时仅320m,边界层高度下降使近地层的浓度迅速升高,短时间内能见度出现大幅波动,一小时内就可从10km以上降低到3km左右。本次灰霾过程中,灰霾时PM10中PM2.5占比超过60%,PM2.5中PM1占比在70%以上,PM2.5中黑碳BC占比在10%到20%,说明此次灰霾主要以细微粒子污染为主,有别于沙尘天气的粗粒子污染,黑碳气溶胶不是此次灰霾天气中的主要污染物质。PM10/SO2、CO/SO2比值变化情况表明,秸秆焚烧产生的CO和颗粒物等污染物质随着西北气流一路东南输送到苏州,污染物总量增加,是本次灰霾过程出现的直接原因。从极值出现的时间上看,PM10/SO2出现的时间滞后于CO/SO2,说明CO比PM10更快。在光学特性方面,本次过程中吸收系数仅为散射系数的10%到20%,吸收系数的消光作用较小,以散射为主。相关分析表明,吸收和散射性气溶胶与细颗粒物的源相同,散射性气溶胶占细颗粒物的大多数。

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