威海PM₂₅和PM₁₀造成重污染個例的氣象條件對比分析

叢美環 周淑玲 周丹

摘要 通過對比分析2017年1月1日PM25和4月30日PM10造成重污染個例的氣象條件發現，兩者在低層都有暖脊，但天氣形勢背景差異較大。分析其物理量特征發現，在925hPa兩者都發生在2090～30%的相對濕度條件下，T-Td冬季大于12℃，春季大于20℃;兩個個例都是上濕下千的淺對流大氣層結，在低層都有逆溫，但濕層和逆溫層高度不同，風垂直切變也不同;兩者在700hPa上都是下沉運動，在925hPa上都有弱的上升運動，但上升運動大小有差別。地面風向都存在南風和北風，風速都在4級以下。相對濕度PM25

在7090～98%，PM在1096～409%。

關鍵詞 PM23和PM10;重污染;氣象條件;對比分析

中圖分類號：X513

文獻標識碼：A

文章編號：2095-305（2021）02-120-04

大氣重污染事件對交通安全和人類身體健康具有很大影響。針對PM25的時空分布特征回和造成大氣重污染個例的氣象條件図進行了分析研究。有的研究發現PM2有季節變化，與相對濕度、氣溫有正相關性回。威海市三面環海，“藍天白云，繁星閃爍”天數在山東省最多，PM25、PM1o、SO2、NO2等大氣污染物濃度也均為全省最低，空氣質量排名穩居全省榜首。但是，在冬季和春秋季，在不利于污染物擴散的氣象條件下，偶爾也會出現重污染天氣。為了探討造成威海重污染的氣象條件特征，本文選取2017年1月1日和4月30日分別由PM25和PM1。造成重污染的個例，分析兩類污染氣象條件的異同，為做好重污染的天氣的氣象服務提供可靠的技術支撐。

1資料和空氣質量特征

資料選取氣象常規觀測資料和威海市環保局觀測資料。分析2013年1-12月空氣污染指數的首要污染物發現，多數為PM23造成的，偶有O3和PM1o造成。分析客觀原因，較重污染與冬季供暖、工廠排污等有關，在相同的客觀條件下，則與氣象條件相關。為此，本文選取2017年兩個分別由PM25和PM10造成的重污染個例，分析造成兩類污染氣象條件的異同點。

2個例觀測實況

2017年1月1日的重污染是由PM25造成的，時間從1月1日1：00開始，一直持續到3日8：00，AQI最大為5級，出現在2日8：00-9：00，值為252;4月30日的重污染是由PM10造成的，從30日9：00開始，一直持續到5月1日7：00，AQI最大為6級，出現在30日21：00，值為329。

3造成污染的氣象條件分析

3.1天氣背景分析

分析2017年1月1日08：00PM25造成的重污染的天氣形勢（圖1）可以看出，在500hPa河套南有南支槽，威海處于偏西急流控制，偏西氣流為26m/s在850hPa，蒙古東部有弱脊，山東半島處于脊前西北氣流，長江下游有弱的暖溫度脊北伸到山東，溫度大于0℃;925hPa，威海為西南氣流控制，西側為較強暖舌;地面圖上威海處于海上高壓后部，山東處于鞍型場的氣壓場中（圖1）分析2017年4月30日08：00PMo造成的重污染的天氣形勢（圖2）可以看出：在500hPa在東北東部為低渦，威海處于渦后脊前西北氣流控制;在850hPa，也為12m/s的西北氣流，41N為近東西向的溫度密集帶，與風向近乎垂直，從河套有一暖溫度脊伸向山東半島;在925hPa，魯西北有一暖中心，山東為20℃暖中心控制，威海為西北氣流控制。地面圖上有一弱冷鋒影響威海貝湖東部與東北低壓之間強的偏北風沿120°～122°E從東北吹向山東半島東部（圖2）。

可見，冬季PM2和春季PM1造成的重污染的天氣形勢特點為：低層都有暖脊，但天氣形勢卻差別較大。

3.2水汽特征分析

在1月1日08：00925hPa相對濕度圖上，渤海有一干中心，威海相對濕度為30%左右（圖3a），在4月30日08：00925hPa相對濕度圖上，華北有干中心，威海相對濕度為20%左右（圖sb）在925hPa的T-Td圖上，T-Td大值區與相對濕度干區相對應，威海的T-Td冬季大于12℃，春季大于20℃（圖3c、圖3d）。

3.3大氣層結分析

分析1月1日08：00和4月30日20：00的Tlogp圖（圖4）發現，兩次個例都是上濕下干的淺對流，在低層都有逆溫，但1月1日08：00較濕層在500hPa以上，逆溫在1000hPa附近，850hPa以下為西南風，以上為西北風;4月30日08：00較濕層在700hPa以上，逆溫在925～1000hPa，850hPa以下為東北風，以上為西北風。

3.4上升運動

分析1月1日08：00和4月30日20：00700hPa、925hPa的垂直上升運動，共同的特征為：在700hPa上都是下沉運動，在925hPa上都是上升運動。不同的特征為：1月1日08：00925hPa上升運動為20～80cm/s（圖5b），4月30日08：00925hPa上升運動為80～110cm/s（圖5d）。可見，產生污染時在925hPa低層有弱的上升運動。

4地面氣象條件分析

4.1與風向風速的關系

選取威海氣象觀測站10m風場，分析2017年1月1日1時～3日1時和4月30日09：005月1日07：00的風向風速發現，在PM25造成的重污染和PM1o造成的重污染期間，風向都存在南風和北風，整點2分鐘的風速都小于6m/S，最大風風速PM2s小于7.7m/s，PM10小于7.8m/s，極大風風速PM2s小于12.4m/s，PM1。小于12.7ms;1月2日8：00-9：00PM2s最大值出現時最大風為西北風，風速為5.6～7.0ms，4月30日21：00PM10最大值出現時最大風為北風，風速為0.8m/s（圖6）。

可見，在PM25造成的重污染和PM1造成的重污染期間，地面風向都存在南風和北風，風速都在4級以下。

4.2與相對濕度關系

選取威海氣象觀測站相對濕度，發現，2017年1月1日01：00到3日01：00PM2造成的重污染期間，相對濕度除短時幾個小時出現506～709%外，其他大部分時間在7096～98/6，1月2日08：00-09：00PM2最大值時相對濕度為7896左右。4月30日09：00-5月1日07：00PM1造成的重污染期間，相對濕度在1096～4096，4月30日21：00PM。最大值時相對濕度為13%～18%0。

可見，PM2造成的重污染期間相對濕度在709%6～98%，PM1造成的重污染期間，相對濕度在109%6～40%。

5小結

通過對比分析2017年1月1-3日PM2s和4月30日-5月1日PMo造成重污染個例的氣象條件，得出如下結論：

（1）兩者在低層都有暖溫度脊，但天氣形勢背景差異較大。

（2）兩者在925hPa上相對濕度都在20%0～309%，T-Td冬季大于12℃，春季大于20℃;兩個個例都是上濕下干的淺對流，在低層都有逆溫，但濕層和逆溫層高度不同，風垂直切變冬季PM2造成的污染在8501hPa以下為西南風，以上為西北風，春季PM10造成的污染在850hPa以下為東北風，以上為西北風。兩者700hPa上都是下沉運動，在925hPa都是上升運動，冬季PM23造成的污染在925hPa上升運動為20～80cm/s，春季PM造成的污染在925hPa上升運動為80～110cm/s。

（3）兩者地面風向都存在南風和北風，風速都在4級以下。相對濕度PMs在

7096～98%，PM1。在1096～4096。

參考文獻

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責任編輯：黃艷飛