內(nèi)蒙古西部地區(qū)一次空氣污染過程分析

于莉麗

(內(nèi)蒙古錫林郭勒盟氣象局 內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林浩特026000)

0 引 言

我國(guó)近年來空氣污染日益嚴(yán)重，珠三角、東北地區(qū)均出現(xiàn)不同程度的污染，吳兌等[1-2,4]對(duì)南方霧霾天氣的發(fā)生、發(fā)展及成因進(jìn)行了細(xì)致的分析。曹偉華等[3]對(duì)京津冀地區(qū)的霧霾天氣進(jìn)行分析研究。隨著內(nèi)蒙古的發(fā)展，空氣污染時(shí)有發(fā)生，本文以內(nèi)蒙古西部呼和浩特市 2014年發(fā)生的一次霧霾天氣為代表，分析此次空氣污染過程的特征及成因，為霧霾天氣的預(yù)防及控制提供參考。

1 內(nèi)蒙古西部地區(qū)的一次空氣污染過程

從圖1(a)呼和浩特的 2014年 12月 26～29日能見度變化圖上來看，26日11時(shí)～29日20時(shí)出現(xiàn)持續(xù)性霾，最低能見度是27日20時(shí)的1.9,km，其余時(shí)段最低能見度在 7.0,km以下，其中在27日 08時(shí)出現(xiàn)短暫性輕霧。

圖1 呼和浩特與包頭地面氣象要素變化Fig.1 Changes of surface meteorological elements in Hohhot(a)and Baotou(b)

從圖1(b)包頭的 2014年 12月 26～29日能見度變化圖上來看，包頭只在26日23時(shí)、28日05時(shí)、29日05至08時(shí)記錄霾，26日08時(shí)至29日08時(shí)，能見度在 12,km 以下，最低能見度 5.0,km，出現(xiàn)在29日08時(shí)。

內(nèi)蒙古西部地區(qū)2014年12月26日中度污染，27～29日持續(xù)出現(xiàn)重度污染，30日有所好轉(zhuǎn)，為輕度污染。

2 污染物成分分析

從表1可知，內(nèi)蒙古西部地區(qū)空氣污染時(shí)段為2014年 12月 26～29日，其中 27～29日為重度污染，主要污染物為 PM2.5，選取呼和浩特站的 AQI值可以看出，27～29日 AQI值均在 200以上，達(dá)到重度污染。

表1 2014年12月25～30日呼和浩特站污染狀況Tab.1 The pollution status of Hohhot station from December 25 to December 30，2014

圖2 2014年12月24日～2015年1月1日大氣污染成分Fig.2 The air pollution components from December 24，2014 to January1，2015

從圖2大氣污染成分分析可得，在2014年27～29日污染最嚴(yán)重時(shí)段 O3成分呈下降的趨勢(shì)，而NO2、NOx成分在 25～29日均為高值，其他成分均在27～29日為高值，說明在污染最重的時(shí)段主要污染物為 PM10、PM2.5。

3 天氣過程形勢(shì)

3.1 高空形勢(shì)分析

500,hPa下，2014年12月26日08時(shí)內(nèi)蒙古河套地區(qū)處于短波槽后的偏西、西北氣流控制之下，河套地區(qū)為弱的溫度槽控制。27日20時(shí)～30日08時(shí)，內(nèi)蒙古西部地區(qū)受西北氣流控制。850,hPa下，27日20時(shí)，短波槽東移，西部地區(qū)受槽后西北氣流控制，風(fēng)速為8,m/s左右，無明顯溫度脊。28日08時(shí)～29日20時(shí)，烏拉爾山高壓脊建立且緩慢東移，內(nèi)蒙古西部地區(qū)受脊前西北氣流控制，風(fēng)速 6～12,m/s，溫度脊明顯，30日08時(shí)，冷空氣入侵，污染天氣結(jié)束。

3.2 地面形勢(shì)分析

2014年12月26日08時(shí)～27日20時(shí)，內(nèi)蒙古西部地區(qū)由弱倒槽的頂部轉(zhuǎn)由高壓頂前部控制，氣壓梯度小，為污染物的積聚提供了有利的條件。28日08時(shí)～29日08時(shí)，地面高壓東南方向伸展，內(nèi)蒙古西部地區(qū)仍處于弱氣壓梯度區(qū)。26日 08時(shí)～29日20時(shí)，風(fēng)力2～4,m/s，30日02時(shí)，貝湖冷高壓南壓，風(fēng)速開始增大，污染物擴(kuò)散。

4 地面要素分析

2014年12月27日08時(shí)，呼和浩特市地面氣壓升至最高，之后當(dāng)氣壓下降時(shí)，露點(diǎn)溫度也在下降，而氣溫則變化不大，說明呼和浩特市濕度在減小，處于弱氣壓場(chǎng)下，有利于污染物的積聚。而包頭市在27日 08時(shí)開始?xì)鈮合陆禃r(shí)，氣溫也在升高，而露點(diǎn)溫度變化不大，說明包頭市濕度在減小，處于弱氣壓場(chǎng)下，也有利于污染物的積聚。

25日20時(shí)～30日08時(shí)呼和浩特市地面風(fēng)速均在4,m/s以下，有利于污染物的積聚，而30日08時(shí)之后風(fēng)力迅速增大至 10,m/s，有利于污染物的擴(kuò)散。而包頭市的地面風(fēng)速均在 4,m/s以下，有利于污染物的積聚，30日 08時(shí)之后風(fēng)力迅速增大，有利于污染物的擴(kuò)散。

5 物理量場(chǎng)分析

5.1 動(dòng)力條件分析

沿北緯 40,°N 進(jìn)行剖面(見圖3)，從呼和浩特市111.68,°E附近整層來看，2014年12月26日08時(shí)，為弱的正渦度和負(fù)垂直速度，尤其在 500,hPa以下，整層是弱的上升運(yùn)動(dòng)；到27日20時(shí)，呼和浩特市上空是弱的正垂直速度區(qū)及弱的正渦度區(qū)控制，沒有明顯上升下沉運(yùn)動(dòng)；28日 08時(shí)～29日 20時(shí)，以下沉運(yùn)動(dòng)為主，但是較弱。

圖3 2014年12月26日08時(shí)、27日20時(shí)、28日08時(shí)、29日08時(shí)垂直速度(單位：Pa/s)和渦度(單位：10-5 s)沿40°N垂直剖面Fig.3 Vertical velocity(Pa/s)and vorticity(10-5 s)at 08：00(left)，20：00(right)on December 26，2014，08：00(lower left)on December 28 and 08：00(lower right)on December 29，2014 along 40 °N vertical section(shadow is vertical velocity and contour is vorticity)

5.2 水汽條件分析

2014年12月26日08時(shí)至29日20時(shí)，內(nèi)蒙古西部地區(qū)相對(duì)濕度變化不大，基本維持在40%～60%。

5.3 層結(jié)條件分析

對(duì)呼和浩特26日08時(shí)至29日20時(shí)的溫度平流時(shí)序圖進(jìn)行分析，600,hPa以下均為弱的暖平流，持續(xù)幾日高空以西北氣流為主，30日開始冷平流明顯，地面風(fēng)力加大，污染物擴(kuò)散。

選取呼和浩特(53463)Tlogp圖(見圖4)分析，2014年 12月 27～29日污染最重時(shí)段，逆溫層一直存在，基本維持在 850,hPa附近，且 850,hPa風(fēng)速在4,m/s以下，濕度較差，不利于污染物的擴(kuò)散。

圖4 呼和浩特市Tlogp圖Fig.4 Tlogp chart at 08：00 on December 27(a)，20：00 on December 28(b)，20：00 on December 29(c)，and 08：00 on Decem-ber 30(d)，2014

6 總 結(jié)

①本次空氣污染過程在內(nèi)蒙古西部地區(qū)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，主要污染物為PM2.5。

②環(huán)流背景是屬于高空脊前西北氣流型，850,hPa溫度脊明顯；地面上內(nèi)蒙古中西部地區(qū)只在26日處于倒槽頂部，隨后一直受高壓頂前部控制，地面氣壓梯度小，風(fēng)速在 4,m/s以下，這些是污染物不易擴(kuò)散的主要原因。

③呼和浩特市、包頭市地面風(fēng)速均在 4,m/s以下，有利于污染物的積聚，之后風(fēng)力迅速增大至10,m/s，有利于污染物的擴(kuò)散。

④物理量場(chǎng)上垂直運(yùn)動(dòng)較弱，污染最嚴(yán)重時(shí)段有逆溫層的存在；相對(duì)濕度變化不大，基本維持在40%～60%，弱暖平流控制，不利于污染物擴(kuò)散，30日開始冷平流明顯，地面風(fēng)力加大，污染物擴(kuò)散。