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《第35届中国气象学会年会 S24 青年论坛》2018年
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2016年11月广东两次气溶胶污染过程气象条件分析

陈均  李婷苑  洪莹莹  步巧利  
【摘要】:本文利用全省86个国家区域观测站地面观测数据、美国NCAR 0.25°×0.25°FNL再分析资料、萝岗风廓线和微波辐射计探测数据以及全省102个国控站点的污染物浓度逐时数据,对广东2016年11月5-7日以及12-19日两次气溶胶污染过程的天气背景、边界层要素以及污染机理进行对比分析:(1)11月5日至7日白天,500h Pa广东省受副热带高压边缘控制,动力上升条件不足,850h Pa全省受反气旋环流控制,风力较小。中低层的环流配置导致广东全省天气稳定,不利于污染物的垂直扩散。在地面场,广东处于变性高压脊后部,等压线疏散,呈均压场或类均压场状态,导致地面风力较小,不利于污染物的水平扩散。从萝岗垂直温度分布来看, 4日起冷空气减弱,夜间100m以下近地面出现了温度随高度增大现象,即出现贴地逆温,而夜间贴地逆温(晚上20点到次日08点)一直维持到7日,这种贴地逆温的稳定层结不利于污染物的垂直扩散。另外,5-7日污染较为严重的区域平均风速仅为1.4m/s,不利于污染物的水平扩散。长时间的贴地逆温配合地面较小的风力,导致4日夜间起污染物迅速累积。从珠三角区域的整层回流指数高度-时间分布可以看出,从4日08时起2000m以下各层回流指数逐渐减小,其中高层减小迅速,低层减小缓慢,对应地面PM2.5浓度逐渐上升,4日夜间起随着边界层高度下降,同时回流指数低谷区高度下降,且低层的回流指数也在快速下降,对应PM2.5浓度继续快速上升。从5日08时起,边界层高度逐渐上升,垂直扩散条件逐渐转好,但是在12时前后却出现此次污染过程污染物浓度的峰值,这与对应的各层回流指数均达到极低值是一致的,说明当2000m以下高度各层回流指数均较低时,水平扩散条件差,因此PM2.5浓度也达到了最高值。从5日20时佛山的72h后向轨迹也可以看出在不同高度(10m、500m和1500m)气流的回流效应较为明显。5日夜间起高层回流指数逐渐逐渐升高,但边界层内回流指数仍然较低,因此污染物浓度仍维持在较高值。6日上午,各层次回流指数逐渐升高,对应污染物浓度逐渐下降,污染过程逐渐结束。(2)11月12-19日,广东地区中低层以及地面天气背景与前一次过程较为相似,天气稳定,不利于污染物的扩散。另外,从10m风场逐日演变来看,12-19日珠三角地区出现地面辐合线,而地面辐合线的南北摆动,在稳定以及小风等天气背景下,直接导致了污染区域的南北摆动以及辐合线附近PM2.5浓度的快速累积。从萝岗垂直温度分布来看,从12日夜间起出现了贴地逆温,逆温强度逐渐增强,这种夜间的贴地逆温在过程结束前(20日)一直维持。此次过程夜间贴地逆温持续时间较长(12-19日),大气层结稳定,不利于污染物的垂直扩散,使污染物在近地面迅速累积。另外从萝岗垂直风廓线来看,12-19日珠三角地区整层大气风速较小,不利于污染物的水平扩散。从11-20日整层回流指数高度-时间分布来看,在12-13日珠三角地区PM2.5浓度出现一段高值区,同时在12日夜间出现此次污染过程的PM2.5浓度的最高值,但从对应的整层回流指数来看,回流指数较高,说明12日夜间的污染物累积并不是由于空气回流堆积造成的污染;从15日起珠三角地区整层回流指数开始下降,在15日夜间整层回流指数均出现极低值,同时边界层高度也较低,而此时对应了珠三角地区PM2.5浓度的一个阶段性峰值,说明15日的污染过程是由空气回流以及边界层降低造成的,同样从16日20时佛山的72h后向轨迹可以确认大气低层(10m、500m)明显的气流回流效应;而从18日起整层回流指数基本维持较高值,而珠三角地区污染物浓度仍较高,说明18-19日是仅由于边界层高度较低造成的垂直扩散条件较差,进而导致的污染过程。(3)对比结果表明:两次污染过程均出现在冷空气东移出海后,广东省受变性高压脊控制的静稳天气形势下:地面风速小,大气层结稳定,夜间出现贴地逆温,不利于污染物的水平以及垂直扩散;地面辐合线使得污染物在辐合线附近累积。两次污染过程的不同点是11月5-7日以及15-16日的污染过程是由于空气回流配合极低的边界层高度导致的污染物累积污染,12-13日以及18日的污染过程是仅由于边界层高度维持较低造成的污染物累积污染。地面辐合线的南北摆动是12-20日出现间断性污染的主要原因。

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