2017年邯鄲市氣象擴(kuò)散條件評估分析

張 珺，宋曉輝，田秀霞，喬 平

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2017年邯鄲市氣象擴(kuò)散條件評估分析

張 珺，宋曉輝，田秀霞，喬 平

（河北省邯鄲市氣象局，河北 邯鄲 056001）

2017年，邯鄲市達(dá)標(biāo)天數(shù)142 d，重污染天數(shù)43 d。年內(nèi)出現(xiàn)3 d以上＞200的重污染過程6次，與2016年持平。全市年均靜穩(wěn)天氣指數(shù)與2016年持平；年平均風(fēng)速比2016年減小，小風(fēng)日數(shù)增加，水平擴(kuò)散能力較差；年均混合層高度與2016年同期基本持平，垂直擴(kuò)散條件相當(dāng)。2017年1—10月氣象擴(kuò)散條件總體不利，11—12月氣象擴(kuò)散條件好于2016年；2017年1—10月靜穩(wěn)指數(shù)為近5年最大，混合層高度最低，降水量最少，平均風(fēng)速最小，小風(fēng)日數(shù)最多，氣象擴(kuò)散條件相對較差；2017年10月氣象擴(kuò)散條件與2016年同期相比較差，2017年11月、12月氣象擴(kuò)散條件與2016年同期相比較好。

空氣質(zhì)量；氣象條件；邯鄲市

二十世紀(jì)六七十年代，世界大氣環(huán)境整治進(jìn)入到綜合治理階段，對大氣環(huán)境的關(guān)注不僅要注意其產(chǎn)生的源頭及變化過程，而且還需要探究其影響的因子氣象條件[1-4]。伴隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界很多國家都面臨著空氣污染問題。近年來，我國空氣污染現(xiàn)象越來越嚴(yán)重[5-8]，對生態(tài)環(huán)境和人民身體健康造成了嚴(yán)重威脅。關(guān)于空氣污染特征及相關(guān)氣象擴(kuò)散條件之間的關(guān)系，一直是眾多學(xué)者關(guān)心的焦點(diǎn)問題[9-15]。研究[16-20]表明，在污染物總排放量一定的情況下，氣象條件對空氣質(zhì)量的影響很大。魏玉香等[21]通過研究不同風(fēng)速下污染物濃度分布時指出，污染物濃度與風(fēng)速大小呈反相關(guān)；王叢梅等[22]對河北省中南部2013年1月空氣重污染的氣象條件研究時指出，風(fēng)場、逆溫等因素可導(dǎo)致重污染天氣增多；周國兵等[23]利用2003—2008年重慶市大氣污染監(jiān)測資料，分析得出污染天氣具有明顯的季節(jié)特征；祁棟林等[24]對2001—2011年西寧市空氣污染進(jìn)行了分析，結(jié)果表明空氣質(zhì)量季節(jié)性變化明顯；馬敏勁等[25]通過對蘭州空氣污染特征研究發(fā)現(xiàn)，空氣污染與穩(wěn)定的逆溫層結(jié)密切相關(guān)。

邯鄲市位于河北省南部，地處太行山東麓，地勢自西向東呈階梯狀下降，西部為山區(qū)，東部為華北平原。邯鄲市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以煤炭、鋼鐵為主，導(dǎo)致污染物排放總量巨大，秋冬季重污染天氣頻發(fā)。本文以邯鄲市為例，利用統(tǒng)計學(xué)等方法，結(jié)合數(shù)值預(yù)報，對邯鄲市2017年空氣污染特征及其氣象擴(kuò)散條件進(jìn)行分析，擬為政府決策提供依據(jù)，為提高群眾生活質(zhì)量提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源

利用2016—2017年的環(huán)保數(shù)據(jù)、同期氣象數(shù)據(jù)、邢臺站探空資料以及2013—2017年的環(huán)境氣象條件數(shù)據(jù)。

1.2 分析方法

利用統(tǒng)計分析方法，通過對比2016—2017年氣象擴(kuò)散條件，找出氣象擴(kuò)散條件的異同之處，為科學(xué)防治大氣污染提供相關(guān)依據(jù)。

2 空氣質(zhì)量概況

2.1 2017年空氣質(zhì)量情況

2017年總達(dá)標(biāo)天數(shù)142 d，占比39.1%，同比減少47 d。其中3—4月和11—12月達(dá)標(biāo)天數(shù)增加24 d，其他月份減少71 d。全年重污染天數(shù)43 d，與2016年持平。2017年全市平均重污染天數(shù)43 d，與2016年持平。其中3月、9月和11—12月同比減少21 d，1—2月、6月和10月同比增加21 d。

2.2 2017年重污染過程統(tǒng)計

出現(xiàn)持續(xù)3 d以上重污染過程6次。2017年共出現(xiàn)6次連續(xù)3 d及以上重污染天氣過程（表1），其中，2017年1月1日—11日全市出現(xiàn)了最長連續(xù)11 d重污染天氣過程，首要污染物為PM2.5（2016年最長連續(xù)8 d重污染天氣）。全年出現(xiàn)持續(xù)3 d以上重污染6次，共28 d；與2016年重污染次數(shù)持平，重污染天數(shù)增加2 d。

表1 2017年AQI大于200連續(xù)3 d以上重污染天氣過程

2.3 2017年與前4年空氣質(zhì)量對比情況

2017年達(dá)標(biāo)天數(shù)比前4年平均值多22 d（圖1a）、重污染天數(shù)少30 d（圖1b）。2013—2016年年平均達(dá)標(biāo)天數(shù)為120 d，2017年達(dá)標(biāo)天數(shù)比前4年平均多22 d；2013—2016年年平均重污染天數(shù)為73 d，2017年重污染天數(shù)比前4年平均少30 d（圖1）。

圖1 2013—2017年邯鄲市達(dá)標(biāo)和重污染天數(shù)對比

2017年1月全市達(dá)標(biāo)日3 d，重污染天氣19 d，其中重度污染14 d，嚴(yán)重污染5 d。2017年1月比2013—2016年1月平均重污染日多2 d，平均達(dá)標(biāo)日少2 d，比2016年1月重污染日多12 d，達(dá)標(biāo)日少9 d（圖2）。

圖2 2013—2017年1月邯鄲市達(dá)標(biāo)和重污染天數(shù)對比

3 2017年氣象擴(kuò)散條件分析

3.1 靜穩(wěn)天氣指數(shù)分析

靜穩(wěn)天氣指數(shù)是表達(dá)大氣靜穩(wěn)程度的綜合氣象條件指標(biāo)，指數(shù)越大，則發(fā)生或維持大氣污染的可能性就越高。2017年靜穩(wěn)天氣指數(shù)為9.99（2016年為10.1），氣象擴(kuò)散條件與2016年基本持平。靜穩(wěn)天氣指數(shù)在秋、冬季較高，春季最低。其中，4—6月和8—9月平均靜穩(wěn)天氣指數(shù)與2016年同期基本持平，1—3月、10月平均靜穩(wěn)天氣指數(shù)高于2016年同期，擴(kuò)散條件不利；7月、11—12月份平均靜穩(wěn)天氣指數(shù)小于2016年，擴(kuò)散條件較為有利。

圖3 2016、2017年邯鄲市逐月靜穩(wěn)天氣指數(shù)

圖4 2016、2017年邢臺南宮逐月混合層高度

3.2 年平均風(fēng)速分析

對于大氣污染物來說，風(fēng)主要表現(xiàn)了平流輸送的能力，較小的風(fēng)速不利于污染物的水平擴(kuò)散，局地風(fēng)場輻合會使污染物匯合積聚。2017年邯鄲市平均風(fēng)速為1.84 m/s，小于2016年（1.99 m/s）；小風(fēng)日數(shù)（風(fēng)速≤1.5 m/s）144 d，較2016年（119 d）增加25 d；從月變化來看，3—7月平均風(fēng)速達(dá)到2 m/s以上，對污染物稀釋擴(kuò)散有利，其它月份風(fēng)速較小，水平擴(kuò)散能力較差；與2016年相比，7月、9月平均風(fēng)速略大于2016年同期，其他月均小于或等于2016年同期。1—10月小風(fēng)日數(shù)111 d，比2016年增加22 d，偏多24.7%，大氣水平擴(kuò)散條件明顯不利。

3.3 年均混合層高度分析

年均混合層高度為1 083.7 m，較2016年同期基本持平（因邯鄲無混合層高度數(shù)據(jù)，故以邢臺南宮資料代表邯鄲情況）。

2017年1月平均混合層高度比2016年同期低26%，過低的混合層高度使污染物在近地層堆積，導(dǎo)致污染物濃度持續(xù)上升，污染程度加重，重污染天氣增多（圖4）。1—10月平均混合層高度為1 098.6 m，比2016年同期（1 150.2 m）偏低51.6 m，垂直擴(kuò)散能力略差；11—12月平均混合層高度為1 008.9 m，比2016年同期偏高29%，垂直擴(kuò)散條件較2016年同期有利。

3.4 2013年1—10月環(huán)境氣象條件對比分析

表2 2013—2017年1—10月環(huán)境氣象條件

在2013—2017年1—10月環(huán)境氣象條件中（表2），2017年靜穩(wěn)指數(shù)為近5年最大，混合層高度最低，降水量最少，平均風(fēng)速最小，小風(fēng)日數(shù)最多，氣象擴(kuò)散條件相對較差。

3.5 2017年和2016年10—12月環(huán)境氣象條件對比分析

表3 2017年和2016年10—12月環(huán)境氣象條件

2017年10月靜穩(wěn)指數(shù)、相對濕度與2016年基本持平，混合層高度、降水量、平均風(fēng)速均小于2016年，小風(fēng)日數(shù)多于2016年。2017年10月氣象擴(kuò)散條件與2016年同期相比較差。

2017年11、12月靜穩(wěn)指數(shù)均小于2016年同期，相對濕度明顯小于2016年同期，混合層高度明顯高于2016年同期，垂直擴(kuò)散能力明顯較好；2017年11、12月平均風(fēng)速略小，小風(fēng)日數(shù)略多，與2016年同期相比，水平擴(kuò)散能力略差；總體來看，2017年11月、12月氣象擴(kuò)散條件與2016年同期相比較好。

4 結(jié)論與討論

2017年邯鄲市出現(xiàn)達(dá)標(biāo)天數(shù)142 d，重污染天數(shù)43 d。出現(xiàn)6次重污染天氣過程，與2016年持平。從氣象擴(kuò)散條件來看，全市年均靜穩(wěn)天氣指數(shù)與2016年持平；年平均風(fēng)速比2016年偏小、小風(fēng)日數(shù)增加，水平擴(kuò)散能力較差；年均混合層高度與2016年同期基本持平，垂直擴(kuò)散條件基本相當(dāng)?？梢钥闯觯?017年1—10月氣象擴(kuò)散條件總體不利，11—12月氣象擴(kuò)散條件好于2016年；2017年1—10月靜穩(wěn)指數(shù)為近五年最大，混合層高度最低，降水量最少，平均風(fēng)速最小，小風(fēng)日數(shù)最多，氣象擴(kuò)散條件相對較差；2017年10月氣象擴(kuò)散條件與2016年同期相比較差，2017年11月、12月氣象擴(kuò)散條件與2016年同期相比較好。

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An Assessment Analysis of Meteorological Diffusion Conditions in Handan

ZHANG Jun, SONG Xiao-hui, TIAN Xiu-xia, QIAO Ping

(Handan Meteorological Bureau, Handan, Hebei 056001, China)

It was found that the air quality of Handan improved in 2017, as the number of heavy pollution days decreased to 43 days, and the number of days that reached standards increased to 142 days; meanwhile, in 2017, the heavy pollution weather lasting more than three consecutive days with＞200 happened 6 times in Handan, similar to that in 2016. Also, the average annual stationary weather index in 2017 was almost the same as that in 2016; the annual mean wind speed in 2017 decreased when compared with that in 2016, while the annual small wind days increased, thus leading to poor horizontal diffusion ability; the average annual mixing layer height in 2017 was also almost the same as that in 2016, and so was the vertical diffusion condition. From January to October in 2017, the meteorological diffusion conditions were generally unfavorable, while in November and December, they were much favorable than that in 2016. From January to October in 2017, the stationary weather index was the maximum in nearly five years, with the lowest mixing layer height, minimum precipitation and mean wind speed, and the maximum number of small wind days, and thus resulting in relatively poor meteorological diffusion conditions. So, from January to October in 2017, the average meteorological diffusion conditions decreased significantly compared with that in 2016 in the same period, while from November to December in 2017, the conditions were much favorable than that in 2016.

air quality; meteorological conditions; Handan City

X16

A

2095-3704（2018）04-0326-05

2018-07-25

2018-09-11

河北省科技計劃項(xiàng)目（13275416）和河北省氣象局科研項(xiàng)目（14ky35）

張珺（1984—），女，碩士生，高級工程師，主要從事環(huán)境氣象研究，zhangjun.sunny@163.com。

10.3969/j.issn.2095-3704.2018.04.69

張珺, 宋曉輝, 田秀霞, 等. 2017年邯鄲市氣象擴(kuò)散條件評估分析[J]. 生物災(zāi)害科學(xué), 2018, 41(4): 326-330.