2018-2019年冬半年德州市生態環境條件分析評估

胡雪紅 劉春紅

摘要：2018年10月-2019年3月31日，德州市氣象局參加大氣污染防治每日2+26城市“一市一策”（德州）跟蹤研究會商，分析本地大氣擴散條件。本文將從高空環流形勢、地面氣壓場、逆溫層、地面氣象要素及霧霾日數等方面，結合AQI指數，對這段時間德州市生態環境條件進行分析評估，為今后我市冬季大氣污染防治攻堅工作提供更有利的氣象保障。

關鍵詞：高空環流形勢;逆溫層;AQI指數;霧霾

中圖分類號：X16 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）10-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.006

Abstract： Analyzing the air diffusion conditions from October 2018 to March 2019 when Dezhou Meteorological Bureau participated the follow-up research consultation about air pollution prevention and control of the 2 + 26 cities daily “One City One Policy” （Dezhou） . In this paper，basing on conventional meteorological data and AQI index， temperature inversion layer and surface meteorological elements and fog and haze days were analyzed. Ecological environment condition of the wintertime over the Dezhou Basin was evaluated. We hope to provide more favorable meteorological guarantee at work of air pollution prevention and control in the future.

Key words： Upper air circulation;Temperature inversion layer;AQI index;Fog-Haze

1 概述

著力提升生態文明建設氣象保障能力，認真履行大氣污染防治工作賦予的職能，深化與生態環境部門的合作，是近兩年德州氣象局工作的重點之一。2017年10月開始，我局參加秋冬季（10月-次年3月）每日2+26城市“一市一策”（德州）跟蹤研究會商，對大氣擴散條件分析，進行周、月、季環境氣象條件評估，共同做好我市冬季大氣污染防治（簡稱“冬防”）攻堅工作。以下對2018年10月1日-2019年3月31日即“冬防”期間，德州市生態環境條件進行分析評估。

2 實況

2018年10月1日-2019年3月31日即“冬防”期間，德州市氣象條件情況為：冷空氣活動25次，平均相對濕度52%，平均風速1.6m/s，小風日數101天。空氣質量等級在重度以上的有13天，其中在2019年1月和2月各4天，占總日數62%。

3 生態環境條件評估

3.1 大氣環流背景

大氣環流狀況的變化，可用經向環流和緯向環流強弱和轉換來表示，緯向環流轉為經向環流，南北氣流交換增強。當環流形勢趨向于長期的平均狀況時，氣候是正常的;當環流形勢在個別年份或個別季節出現異常時，就會直接影響該時期的天氣和氣候。

2018年11月，500hPa上30°-50°N為緯向環流;12月上空環流經向度加大（圖1a），西北氣流影響到華北北部，華北中南部為西西北氣流，平均氣溫-25℃，較11月下降4℃;2019年1月西北氣流攜帶冷空氣向東南方向發展，華北中南部仍為西西北氣流，平均氣溫-24℃，較12月上升了1℃，較去年同期高2℃;2月華北中南部仍為西西北氣流，平均氣溫-23℃，較去年同期高5℃;3月上空為西北氣流，平均氣溫-24℃，較2月低1℃。1-2月屬異常月份，對應我市重污染日數也較多。

2018年11月-2019年3月蒙古冷高壓比較穩定地位于95°E、50°N附近，比常年同期（100°～105°E、45°～55°N）[1]明顯偏西。2018年11月-2019年2月均處于高壓前部弱氣壓場控制，其中12月氣壓場略強，河北中南部到山東氣壓值1033～1032hPa，2月氣壓場最弱，華北南部到河南北部為弱氣壓場控制，影響范圍較大，3月為華北地形槽控制（圖1b）。2月份的弱氣壓場不利于污染物的擴散。

3.2 德州與衡水氣象條件對比分析

為了對德州生態環境有比較客觀的評估，以下對德州和處于上游的衡水市氣象條件進行對比分析。

3.2.1 AQI指數分析

“冬防”期間，德州和衡水各月的AQI指數（http：//www.tianqihoubao.com/aqi/提供 ）實況為：各月變化趨勢基本一致，其中，2月份平均指數最大，分別為144μg˙m-3和148μg˙m-3，1月份次之，均大于140μg˙m-3，10月份最小，分別為80μg˙m-3和81μg˙m-3;10月、11月和1月兩地指數接近，12月和2月衡水較德州高5μg˙m-3以上，而3月德州較衡水高8μg˙m-3。從AQI指數逐日變化看出，11月12日開始出現重度污染（圖2），這與市區供暖時間比較一致。結合各月高空環流形勢和地面平均氣壓場情況看出， 2月氣溫異常偏高，兩地AQI指數最大。

3.2.2 逆溫層分析

低層逆溫有利于形成霾天氣[2]，逆溫一般出現在夜間和早晨，一日之中，凌晨時近地面層氣溫最低，此時逆溫層進一步加厚，各種污染物積聚至最大濃度;同時氣溫的降低又使相對濕度增大，空氣中的氣溶膠顆粒、水滴及各種附著物使能見度下降至 10 km [3，4]。探空站選取邢臺站，應用08時ΔT（850-925）值作為判斷有無逆溫層的標準，當ΔT（850-925）≤0℃時有逆溫，當ΔT（850-925）>0℃時無逆溫。從冬防期間逐日ΔT（850-925）分布看出，逆溫層主要出現在三個時段：11月28日-12月2日、1月2-7日、2月2-6日，當有逆溫層出現，之后2-3天就對應有重污染天氣發生，逆溫層越強，污染越嚴重。

3.2.3 地面要素分析

大氣環流引導著不同性質的氣團活動，對氣候的形成有著重要的意義。由于環流異常，就必然引起氣壓場、溫度場、濕度場和其他要素出現偏差，從而導致降水和冷暖異常。對氣壓、濕度、氣溫、風速等要素進行分析。12月德州平均氣壓1028.6hPa，較衡水高1.4hPa，為6各月中的最高，與本月高空冷空氣較強相對應，而AQI指數是2018年11月-2019年2月中的最小值，也較衡水明顯偏小，可見冷空氣勢力越強，越有利于污染物擴散。11月德州平均相對濕度最大為68.2%，2月次之，其中3月較衡水大1.1%，AQI指數較衡水明顯高，這主要是由于受地面華北地形槽影響，偏南風，不利于污染物的擴散。各月平均氣溫1月最低為-0.2℃，但較常年同期偏高1.5℃、較去年同期偏高1.7℃，冷空氣明顯偏弱，導致污染指數就比較高;3月平均風速最大為2.1 m˙s-1，其他各月小于1.6m/s，各月均較衡水大0.1～0.2m˙s-1，從兩地AQI指數比較看出，風速對污染物的水平輸送與擴散影響較大。

3.2.4 霧霾日數分析

“冬防”期間，德州大霧28天、霾日80天，各月霾日分別為：2018年11月-2019年2月份各月為13-17天，10月和3月份均為9天。衡水大霧15天、霾日28天，其中2月霾日最多為10天，10月份全月無霾。德州大霧和霾日數較衡水分別偏多13天、52天，且11月中旬開始供暖后霾日明顯增多。

氣象意義上的霧和霾都是視程天氣現象，與能見度和相對濕度有關：當能見度低于1 km、相對濕度大于90%，記為霧;當能見度在1～10 km之間、相對濕度大于80%，記為輕霧;當能見度在1～10 km之間、相對濕度小于80%，記為霾。霧、霾天氣通常發生在靜穩條件下，經比較看出，它和AQI指數的相關性不大。楊文峰[5]等對氣溶膠質量濃度、粒子譜分布及散射系數的變化在霧霾天氣的形成、發展、維持與變化中的作用研究發現，霧霾過程中細顆粒濃度增加最明顯。從文獻[6]可知，灰霾期間吸濕增長對大氣能見度降低的貢獻可能達到60%。因此，霧霾天氣有利于污染物的積累，污染程度取決于細顆粒的濃度。從目前情況來看，我市冬季大氣污染防治期間攻堅工作效果比較明顯。

4 小結

（1）“冬防”期間，德州AQI平均指數2月份最大，1月份次之，10月份最小。（2）2018年12月500hPa上空環流經向度較大，其他各月30°-50°N為緯向環流或西西北氣流。1-2月冷空氣偏弱，氣溫偏高，屬異常月份，對應我市重污染日數也較多。逆溫層與重污染天氣的發生有較好的對應關系，逆溫層越強，污染越嚴重。（3）地面氣壓、氣溫、濕度、風速與污染關系比較密切。氣壓高，氣溫低，冷空氣勢力強，有利于污染物擴散。地面為華北地形槽影響，偏南風，相對濕度增大，不利于污染物的擴散。（4）氣象意義上的霧、霾天氣通常發生在靜穩條件下，雖然它和AQI指數的相關性不大，但是有利于污染物的積累。

參考文獻

[1]朱乾根.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社， 2007.

[2]何心河，馬建中，徐敬，等.2014年10月京津冀地區一次PM2.5污染過程的數值模擬[J].氣象，2016.42（7）：827-837.

[3]徐紅，陳軍慶，何斗太，等.1980-2015年沈陽地區采暖期霾天氣氣候特征[J].氣象與環境學報，2017.33（2）：87-94.

[4]葉興南，陳建民，灰霾與顆粒物吸濕增長[J].自然雜志，2013.35（5）：334-341.

[5]楊文峰，李星敏，陳闖，等.西安市兩次霧霾期間氣象要素和氣溶膠特性分析[J].中國環境科學，2015.35（8）：2298-2306.

[6]林俊，劉衛，李燕，等.大氣氣溶膠粒徑分布特征與氣象條件的相關性分析[J].氣象與環境學報，2009.25（1）：1-5.

收稿日期：2019-07-21

作者簡介：胡雪紅（1969-），女，天氣氣候高級工程師，研究方向為短期天氣預報。