淺析福州大氣污染日與氣象條件關系的論文

時間：2021-05-25 16:38:33 論文我要投稿

淺析福州大氣污染日與氣象條件關系的論文

　　隨著我國城市化進程的加快，各類環境問題日益凸顯。大氣的嚴重污染不僅造成環境惡化，而且給人類健康帶來重大影響，已日益成為社會公眾關心的熱點。根據現有的環境監測數據分析，影響城市空氣質量的主要因子除了污染物的排放和輸送外，氣象條件的變化對城市空氣質量的影響也相當明顯。氣象條件既可能有利于城市大氣污染物的擴散，也可能造成大氣污染物的局部堆集，故大氣污染，是由于人類污染的排放與天氣條件的綜合作用導致的'。本文利用20xx—20xx年福州城市的環境監測資料、氣象資料，對造成城市空氣質量達到污染日等級以上的天氣現象進行分析，旨在專門探索可能出現福州大氣污染日的天氣形勢及大氣垂直分布特征，以期為污染日預報和預防，為環保部門發布重污染天氣預警提供理論支持。

淺析福州大氣污染日與氣象條件關系的論文

　　1 資料來源與研究方法

　　1.1資料收集和污染日等級確定

　　城市空氣質量資料取自20xx—20xx年福州環境監測站的大氣污染物觀測資料，主要分析對象為PM10、SO2和NO2等。城市空氣質量的每日監測結果API取自每日福州國控監測點數據的算術平均值。根據環境保護部2008年發布的《城市空氣質量日報和預報技術規定》城市空氣污染指數（API）技術規定：API大于100，為污染日，API大于300為重污染日。20xx－20xx年福州市大氣污染日共有41天，重污染日有2天。

　　2 結果與分析

　　2.1 福州污染日的時間分布特點

　　福州各季節大氣污染日天數分布情況為：春季 19 天、占總數 44%；夏季 2 天，占總數 4.7%；秋季 1 天，占總數 2.3%；冬季 21 天，占總數 49%。圖 1 為福州各月大氣污染日出現天數占大氣污染日總天數百分比分布圖，圖中顯示福州 3 月大氣污染日天數占大氣污染日總天數百分比最大，占 25.6%；1 月次之，占 18.6%；4 月和 12 月為 16.3%；2 月為 14.3%；6 月為 4.7%；5 月和 11 月為 2.3%； 7-10 月沒有大氣污染日。

　　福州冬春季逆溫現象出現頻繁且逆溫層較厚，空氣層結穩定，特別是福州 3、4 月冷空氣勢力較弱時，低層大氣多屬靜穩大氣，大氣擴散條件相對較差，而且地面多為偏北風，會帶來北面工業污染，導致大氣污染日天數相對較多。而夏秋兩季逆溫現象少，大氣層結穩定性差，低層湍流交換強，午后多雷陣雨，易于污染物擴散。同時，風力較大，且多為源自洋面的潔凈東南氣流。另外，5、6 月份降水多，雨量大，能起到不斷凈化空氣的作用，因此大氣污染較少。

　　2.2 污染日與天氣形勢關系

　　2.2.1 500 hPa 大氣環流背景

　　通過 2008-2012 年福州大氣污染日 500 hPa 大氣環流的背景分析可得，大氣污染日我國 35°N 以南中低緯度的 500 hPa 環流系統均為緯向分布，環流平直，華南多為偏西氣流和西南氣流控制，且中低緯度等高線稀疏。35°N 以北可以是緯向環流，也可以是經向環流，但為經向環流時，冷空氣主要在高緯度活動，路經偏北、偏東。這說明福州大氣污染日發生時，500 hPa 關鍵區處在弱暖平流控制或冷空氣活動較弱的天氣背景下。

　　2.2.2 海平面氣壓場天氣形勢

　　近地層空氣活動與大氣污染關系密切。本研究以海平面氣壓場為主，結合 850 hPa 高度場，對海平面氣壓場天氣形勢與大氣污染日的關系進行分析。出現大氣污染日的海平面氣壓場主要有以下 6 種天氣形勢：大陸高壓脊型、變性冷高壓前部型、變性冷高壓底部型或后部型、鋒前暖區型、均壓場型、地面倒槽暖區型。與同期無污染日同形天氣形勢相比較，前 5種天氣形勢出現大氣污染日時，850 hPa 關鍵區等高線稀疏，天氣系統活動較弱，冷空氣勢力不強，如圖 2 中 850 hPa 高度場。而地面倒槽暖區型出現時，倒槽內的低壓主體沿長江東移，或少動，福州處在地面倒槽暖區東側邊緣地帶。

　　2.3 污染日氣象要素的垂直結構特征分析

　　2.3.1 風的垂直結構特征分析

　　風是邊界層內影響污染物擴散的重要動力因子。風向決定著大氣中污染物的輸送方向，風速則影響著大氣中污染物的擴散稀釋快慢，特別是低層風向、風速的變化直接影響空氣污染物的聚散及各處的濃度分布。分析福州 2008 年到 2012 年大氣污染日探空觀測風的垂直分布資料，93%近地層存在風向突變。風向突變是指大氣風向隨高度迅速變化，也可以看成兩氣團交界面。福州市區所在地屬于典型的河口盆地，盆地四周被群山峻嶺所環抱，海撥高度 1000m 左右，圍住下層氣團。下層氣團不易隨上層氣團一起移動。近地層下層氣團內風速都不大，925 hpa 以下氣層 58%的平均風小于 2 m/s，最大平均風速不超過 5.7 m/s，08 時靜風風頻為 30%。大氣污染日地面平均風速 1.9 m/s，大大小于常年平均風速 2.6 m/s。群山圍繞著近地層下層氣團內產生的污染物，垂直與水平擴散受阻，污染物就近堆積，從而造成大氣污染日天氣。近地層風向突變情況、風速大小可作為福州污染日天氣預報的參考因素。

　　2.3.2 溫度的垂直結構特征分析

　　層結穩定度與空氣污染物擴散呈反相關。逆溫是決定大氣稀釋擴散能力的重要因子。當逆溫生成時，湍流運動受到抑制，尤其湍流垂直運動難以發展，大氣擴散能力減弱，污染物被向下卷夾，造成近地層污染物的大量積累。2008-2012 這五年福州大氣污染日近地層，100%存在逆溫層或等溫層。且大部分逆溫層或等溫層底部都是出現在 925 hPa 以下，污染源產生的污染物無法向上擴散，導致大氣污染物在近地層堆積，從而造成污染日天氣。因此逆溫層，等溫層可作為福州大氣污染日天氣預報的參考因素之一。

　　2.3.3 濕度的垂直結構特征分析

　　濕層是指大氣中相對濕度≥80%的某層大氣。根據對 2008-2012 年大氣污染日近地層濕度垂直分布情況統計分析，發現：這五年福州大氣污染日近地層（850 hPa 以下）基本上都存在一個濕層。其中，77%濕層底層出現在 1000 hPa 左右，非常接近地面。78%濕層中最大相對濕度大于 95%，14%濕層中最大相對濕度達到 100%，但都還未達到形成降水。

　　3 結論與討論

　　(1) 福州大氣污染日多發生在500 hPa高度場關鍵區在弱暖平流控制或冷空氣活動較弱的天氣背景下。

　　(2) 850 hPa 高度場關鍵區高線稀疏，天氣系統很弱。

　　(3) 易發生大氣污染日海平面主要氣壓場類型有：大陸高壓脊型、變性冷高壓前部型、變性冷高壓底部型或后部型、鋒前暖區型、均壓場型、地面倒槽暖區型。

　　(4) 大氣污染日時福州近地層存在逆溫層和風向突變層，近地層與上層氣流交流不暢。近地層大氣氣溫較高，一般為靜風或風速較小，是靜穩大氣，污染物的水平與垂直擴散能力都較低。逆溫層、風向突變層可作為福州大氣污染日天氣預報的參考因素。

　　(5)近地層濕層的存在有利于污染天氣形成。

　　總之，以上幾點結論對福州大氣污染日預報提供了一些基本思路及參考因素，易于操作，實用性強，并為環保部門發布重污染天氣預警提供一定理論依據。但由于資料有限，本文僅作些粗淺探討，對福州外來大氣污染影響等考慮甚少，同時，城市間空氣污染的相互影響及外來影響主要天氣型在應用過程中還有待不斷歸納、總結。

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