咸寧市重污染天氣預報和服務情況淺析

秦正新

摘 要：2017年1月份初，在靜穩(wěn)的天氣條件和弱冷空氣帶來的北方輸入污染物的影響下，咸寧市出現(xiàn)了大范圍、長時間的霾天氣和重污染天氣，嚴重影響了大氣環(huán)境質量，危害人體健康。本文通過分析此次重污染天氣過程的天氣特點和預報服務情況，探討氣象因素對于重污染天氣的影響，分析目前咸寧市重污染天氣氣象服務的經(jīng)驗和不足。

關鍵詞：重污染天氣；成因分析；氣象服務

中圖分類號：S16 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180431057

近年來，湖北省霾天氣和重污染天氣頻發(fā)，并且影響范圍不斷擴大、影響時間也呈現(xiàn)增漲趨勢。重污染天氣不僅造成了空氣質量的嚴重下降，也對人體的健康造成了很嚴重的危害。目前國內已有大量的研究表明，大范圍的重污染天氣的出現(xiàn)不僅和污染物排放源關聯(lián)密切，還和天氣條件、氣象要素關聯(lián)密切。本文通過對2017年1月初發(fā)生在咸寧的重污染天氣過程氣象服務情況進行分析和總結，探討了目前咸寧在面對災害性天氣，開展氣象服務工作中的經(jīng)驗和不足。

1 重污染天氣的特點

2017年1月，咸寧出現(xiàn)了連續(xù)重污染天氣，咸寧市區(qū)PM10、PM2.5、NO2和SO2月均濃度分別為106μg/m3、89μg/m3、24μg/m3、9μg/m3。CO日均值及O3日最大8h值均無超標現(xiàn)象；有效監(jiān)測天數(shù)為31d，其中優(yōu)1d，良10d，輕度污染13d，中度污染5d，重度污染2d。

與2016年同期相比，在政府大力推行“三禁三治”工作的大環(huán)境下，PM10累積濃度比上年同期有所下降，但PM2.5的累計濃度大幅上升，有站點同比增幅達到20%以上，PM2.5累計濃度的增長除與燃煤、揚塵、機動車為其等污染排放源關系密切外，還與1月份天氣氣候背景有關。

研究表明，重污染天氣一般發(fā)生在特定的天氣條件下，氣象條件不利于污染物的擴散，一般出現(xiàn)在較長時間的低風速天氣下。2017年1月初咸寧連續(xù)重污染天氣期間，咸寧高空受平直西風環(huán)流控制，近地面層和925hPa（約800m高空）有微弱逆溫層存在，地面受弱冷高壓控制，近地層風速不大，地面極大風速3.1m/s（2級），風速較小，氣壓場較為平均，無利于污染物的分散。

2 主要氣象因子與環(huán)境空氣質量的相關分析

大量事實表明，在污染排放水平較穩(wěn)定的情況下，如果天氣環(huán)境背景不同，大氣污染物的濃度可能會相差幾倍，甚至是幾十倍。在一個時間段里，對于一個城市，其空氣污染源是比較穩(wěn)定的。所以，大氣污染物是決定重污染天氣時空分布的最重要因素。一般影響空氣質量的氣象因子，在空間尺度上，可以分為氣候尺度、天氣尺度和邊界層尺度這3個尺度量級。

實際大氣中，影響擴散程度的主要氣象因子是湍流和平均風。平均風影響了水平擴散，而湍流則影響著垂直擴散。對于主要氣象因子和空氣質量的關系，將根據(jù)氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，將通過大氣層結、地面風場、天氣形勢等幾個方面來分析。

2.1 大氣層結特征

大氣層結的穩(wěn)定度影響著污染物的垂直擴散能力。在正常大氣中，氣溫隨高度是遞減的，但氣象資料表明在近地面層，經(jīng)常出現(xiàn)一個淺薄的逆溫層，在該層，氣溫隨高度遞增。逆溫層就像是一個被子，限制了大氣的垂直運動，在這種大氣層結下，很容易造成污染物的積累。分析氣象資料發(fā)現(xiàn)，在沒有大風和降水的夜間，通常在近地面層有逆溫層存在，逆溫層最大可發(fā)展到250m以上。而在白天，混合層高度是污染物垂直擴散的最大高度，所以混合層越高，表明了大氣的垂直擴散能力越強。

2.2 地面風場與大氣污染物濃度的關系

平均風影響這大氣污染物的水平輸送，水平輸送的同時也是污染物稀釋的過程。一般來說，風速越大時，大氣污染物越易擴散。實際上，平均風對于污染物濃度的影響是多面的。由于煙羽的抬升高度和平均風速成反比，因此當平均風速增大時，近地面層由于煙羽抬升高度的降低，污染物的濃度反倒會增大；如果上風口為重污染區(qū)，那么風速增大時，污染物的輸送也會變大。靜風一般出現(xiàn)在均壓場的天氣形勢下。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，風速較小時，風速和空氣污染物的濃度呈現(xiàn)負相關，但是當風速達到一個臨界值后，風速和污染物的濃度會呈現(xiàn)正相關。

近年來隨著咸寧市區(qū)的不斷擴大，咸寧市的平均風速呈現(xiàn)了逐年減小的趨勢，特別是靜風次數(shù)越來越多，這也讓污染物更不易擴散。城市的發(fā)展影響著當?shù)氐奶鞖鈿夂驐l件。咸寧地區(qū)春季盛行風為偏南風和偏東風，夏季盛行西南風，秋季和冬季盛行西北風。咸寧靜風天氣在8、11、12月出現(xiàn)最多，5月份出現(xiàn)最少。

2.3 地面天氣形勢與大氣污染物濃度的關系

在污染源相對確定的情況下，影響空氣污染物濃度的主要因素是地面天氣形勢。地面天氣形勢決定了大氣污染物的分散和運送前提。根據(jù)分析，影響咸寧市環(huán)境空氣質量的主要地面天氣形勢有是均壓場或弱高壓。

3 氣象條件對大氣污染控制環(huán)境效果的影響評估方法

大氣污染控制的目的是為了讓環(huán)境空氣質量達標，主要涉及到的2個因素是人為因素和自然因素。人為因素主要是通過控制和消減污染物的施放，制定和實施空氣質量治理措施。自然因素主要是指對大氣污染物的擴散和傳輸有影響的氣象條件。當開展污染物控制措施后，空氣質量能否達標，在很大程度上有當時的氣象條件決定。如果對污染物擴散有利的天氣環(huán)流背景出現(xiàn)頻繁時，空氣質量達標的可能性將會很大；反之，如果期間出現(xiàn)了多次不利于污染物擴散的天氣過程，則空氣質量達標的難度則會相當大。

通過主成分分析及聚類分析，將多個年份的氣象資料按照季節(jié)進行分類，可以定性或者半定量的就氣象因素對于環(huán)境質量的達標的影響進行評估。首先將天氣氣候進行分類，找出出現(xiàn)頻率大的天氣環(huán)流背景類型，作為基本的氣象條件；然后選擇污染源變化相對平穩(wěn)的時期，分別求出各個天氣類型下（大氣擴散條件下），污染物的平均濃度；對上述結果進行分析，按照各天氣類型下污染物出現(xiàn)的頻率和強度，建立空氣污染氣象條件分級。以后在評估某一個時間段內氣象條件對于環(huán)境質量的影響時，可以直接通過空氣污染氣象條件等級來說明該時段的氣象條件對于空氣質量的作用。

4 咸寧重污染天氣下的預報服務情況

在2017年初咸寧史重污染天氣期間，氣象部門和環(huán)保部門加強合作，積極聯(lián)動，市氣象臺和環(huán)境監(jiān)測中心連續(xù)多次開展空氣質量預報聯(lián)合會商，制作和發(fā)布控制質量氣象條件等級預報產(chǎn)品，為市委、市政府、應急辦等決策部門提供重污染天氣實況和預報產(chǎn)品，預報準確，服務及時到位，得到了政府部門的肯定。

5 經(jīng)驗和不足

5.1 制定周密的決策氣象服務方案，開展服務有據(jù)可依

咸寧市氣象局每年年初制定了當年度的決策服務周年方案，明確了當年開展氣象服務的主要重點內容，確定了各類決策氣象服務的啟動標準，更新了氣象服務對象清單，也規(guī)范了開展各類決策氣象服務的工作流程。此次重污染天氣服務中，氣象局各服務單位各司其職，互相配置，服務效果顯著。

5.2 嚴把氣象服務產(chǎn)品質量，提高服務滿意度

從氣象信息的采集、氣象服務產(chǎn)品的制作、氣象服務產(chǎn)品的簽發(fā)，在發(fā)布決策氣象服務材料時，咸寧市氣象局均嚴格按照流程，由多名不同崗位的領導專家多次校驗，確保每份決策服務產(chǎn)品嚴謹準確。

5.3 加強部門合作、聯(lián)動

按照《咸寧市氣象局重污染氣候應急預案》，重污染氣候產(chǎn)生時，市氣象臺結合市環(huán)保局等相干部門，建立重污染氣候監(jiān)測預報專家組，展開重污染氣候談判和預告。在應對重污染天氣中，氣象部門和環(huán)保部門合作，加強了預報和應對重污染天氣的能力，降低了重污染天氣的危害，為保障人民群眾健康生活發(fā)揮了重要作用。

5.4 存在的不足與展望

要努力提高天氣預報的準確率。決策氣象服務產(chǎn)品以天氣預報為基礎。因此，天氣預報結論是否準確，決定了服務產(chǎn)品是否科學。預報結論甚至關系到氣象服務的效益，關系到氣象防災減災的效果。因此，提高預報服務人員的綜合素質，加強預報員對于災害性天氣的把握研判能力，提高天氣預報，特別是災害性天氣的預報準確率，具有重要的意義。

氣象災情的收集和上報工作滯后性較嚴重。基層氣象部門災情收集能力有限，由于人員、經(jīng)費等限制，市級臺站的災情信息一般都是來自所屬縣級，或者從當?shù)孛裾块T獲取，無法及時參與現(xiàn)場災情調查，而對于氣象信息員信息員由于缺乏切實的激勵和考核機制，其上報災情的意識不高。其實是對于災情的核定缺乏一套嚴謹?shù)姆椒ǎ瑸那閿?shù)據(jù)權威性不夠，一些災情數(shù)據(jù)經(jīng)不起推敲，這也為決策氣象服務帶來了一定的難度。

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