鄒德龍 ,羅栩羽 ,范紹佳 ,鐘流舉 ,樊 琦 * (.中山大學(xué)大氣科學(xué)系,廣東 廣州 5075；.廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站,廣東 廣州 50045)

酸雨是指pH值小于5.60的雨雪或者其他方式形成的大氣降水[1].改革開(kāi)放以來(lái),廣東省以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)和治理措施的不足,使其成為我國(guó)酸雨嚴(yán)重省份之一[2].20世紀(jì)80年代開(kāi)始針對(duì)廣東省酸雨曾開(kāi)展過(guò)較大規(guī)模的外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和研究,并在酸雨過(guò)程的物理、化學(xué)特性及其形成的天氣背景方面都取得了很多有意義的成果[3-5].例如秦鵬等[2],李瓊等[6]和Tsai等[7]均指出酸雨的形成既與局地排放源有關(guān),也與天氣系統(tǒng)和氣象條件有關(guān).但由于探空資料的缺乏,無(wú)法對(duì)影響酸雨的氣象要素進(jìn)行更為細(xì)致的分析.近年來(lái)隨著中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式的發(fā)展,模式中各種物理過(guò)程參數(shù)化方案的完善,可利用其進(jìn)行各種高時(shí)空分辨率的氣象場(chǎng)模擬.樊琦等[8]利用MM5中尺度氣象模式針對(duì)華南地區(qū)一次典型酸雨過(guò)程的氣象條件進(jìn)行數(shù)值模擬,討論了該過(guò)程局地源和外來(lái)源的可能貢獻(xiàn).本文在統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上,首次利用WRF模式對(duì)3個(gè)不同天氣系統(tǒng)影響下的廣東省酸雨個(gè)例進(jìn)行數(shù)值模擬,以期對(duì)影響廣東省酸雨形成及分布的中小尺度氣象場(chǎng)特征有一個(gè)更為全面的了解.

1 資料與方法

采用的中尺度氣象模式是 WRF3.3,該模式系統(tǒng)是由美國(guó)國(guó)家大氣研究中心(NCAR),美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(PNNL),美國(guó)國(guó)家海洋及大氣管理局(NOAA)等多單位聯(lián)合共同開(kāi)發(fā)的新一代中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式和同化系統(tǒng)[9].模擬所用初始和邊界資料取自美國(guó)環(huán)境預(yù)報(bào)中心和美國(guó)大氣研究中心的1°×1°格點(diǎn)資料,時(shí)間間隔為6h.實(shí)況資料包括東亞地面天氣圖,廣東省降水量、pH值及離子濃度資料.其中東亞地面天氣圖和廣東省降水量資料來(lái)源于香港科技大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)(http://envf.ust.hk/dataview)及中國(guó)天氣網(wǎng)(http://www.weather.com.cn/static);降水pH值及離子濃度資料來(lái)源于廣東省各地環(huán)境保護(hù)部門(mén)的逐日酸雨監(jiān)測(cè)結(jié)果.選取的個(gè)例分別為2006年3月23～25日一次冷鋒降水過(guò)程,2008年6月 12～14日一次熱帶低壓槽影響的降水過(guò)程,2008年6月24 ～26日臺(tái)風(fēng)“風(fēng)神”的降水過(guò)程.

參考馬國(guó)忠[10],趙玉春[11]及河惠卿[12]等人的研究成果,針對(duì)不同的降水個(gè)例選取不同的模式網(wǎng)格區(qū)域、水平分辨率設(shè)置及不同的物理參數(shù)化方案以達(dá)到最佳的模擬效果.因本文的主要目的是分析影響廣東省酸雨分布及變化的主要?dú)庀髨?chǎng)特征,而非探討模式的物理參數(shù)化方案,因此全文選用的分析結(jié)果均已是通過(guò)多個(gè)敏感性試驗(yàn)對(duì)比得出的最佳方案組合.第1個(gè)個(gè)例的數(shù)值模擬的物理參數(shù)化方案為Morrison雙參數(shù)方案,Kain-Fritsch(new Eta)積云對(duì)流參數(shù)方案,MYJ行星邊界層方案,RRTM 長(zhǎng)波輻射方案和Goddard短波輻射方案,模式垂直分35層,水平格距為27,9km.第2個(gè)個(gè)例的物理參數(shù)化方案為WSM 6-class graupel微物理方案,Grell-Devenyi ensemble積云參數(shù)化方案,YSU邊界層方案,RRTM長(zhǎng)波輻射方案和Goddard短波輻射方案,模式垂直分 35層,水平格距為36,12km.第3個(gè)個(gè)例的數(shù)值模擬的物理參數(shù)化方案為WSM 6-class graupel微物理方案,Kain-Fritsch(new Eta)積云對(duì)流參數(shù)方案,YSU行星邊界層方案,RRTM長(zhǎng)波輻射方案和Dudhia短波輻射方案,模式垂直分35層,水平格距為27,9,3km.

2 典型酸雨個(gè)例數(shù)值模擬

2.1 春季冷鋒降水個(gè)例分析

圖1 模式模擬的23日14:00及24日08:00950hPa高度水平風(fēng)場(chǎng)和地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)23～25日平均pH值Fig.1 Simulated 950hPa wind field at 14:00 on 23rd and 08:00 on 24th and daily average pH value of 23rd～25th

2.1.1 實(shí)況分析 2006年3月23～25日廣東省大部分地區(qū)在內(nèi)產(chǎn)生了一次較強(qiáng)的降水過(guò)程.從地面天氣圖(圖略)上可清晰看到23日華南地區(qū)存在一明顯的冷鋒鋒面,且隨著時(shí)間的推移,鋒面逐漸向東南方向推進(jìn),并于 24日到達(dá)海上.圖 1為模式模擬的950hPa風(fēng)場(chǎng)及2006年3月23～25日廣東省各監(jiān)測(cè)站所測(cè)得的降水日平均pH值.從圖中可以看出隨著鋒面系統(tǒng)由北向南推進(jìn),23～24日,酸雨主要分布在廣東省的東北部(梅州、韶關(guān)及清遠(yuǎn))和珠江三角洲地區(qū)(以下簡(jiǎn)稱珠三角),而隨著冷鋒的移動(dòng),24～25日廣東省的酸雨主要出現(xiàn)在東部(梅州)及珠三角,廣東省兩日平均降水pH值為5.40.可見(jiàn),此次冷鋒降水的酸雨主要出現(xiàn)在珠三角、韶關(guān)和梅州等地.其中內(nèi)陸城市韶關(guān)和梅州的酸雨情況十分嚴(yán)重,pH值均低于4.5,達(dá)到了強(qiáng)酸度的閾值.沿海地區(qū)除深圳、珠海及湛江三地外,其他城市降水pH值均高于5.6,沒(méi)有出現(xiàn)酸雨.

圖2 2006年3月23日08:00～25日08:00廣東省實(shí)際與模擬降水量分布Fig.2 Distribution of observed and simulated 48h precipitation from 23rd to 25th March, 2006 in Guangdong

2.1.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析 圖2a為3月23日08:00～25日 08:00廣東省的實(shí)際降水量分布圖,從圖中可看出降水主要集中在廣東省東部及江門(mén)、陽(yáng)江一帶的沿海地區(qū).其中河源、汕頭兩市降水量超過(guò)100mm,最大值出現(xiàn)在河源地區(qū),降水量為124mm.圖2b為模擬的同一時(shí)段降水量,模擬降水最大值與實(shí)況基本一致,都達(dá)到100mm以上,降水區(qū)域也主要分布在廣東省東部地區(qū).除韶關(guān)、陽(yáng)江及江門(mén)地區(qū)模擬降水量偏小外,其余地區(qū)基本與實(shí)況相同,由于所獲得的實(shí)測(cè)降水站點(diǎn)數(shù)據(jù)較少,有些地區(qū)(特別是汕尾北部)的模擬結(jié)果無(wú)法與實(shí)測(cè)進(jìn)行比對(duì),另外由于模式本身存在各方面的誤差,因此在陽(yáng)江和江門(mén)的模擬效果與實(shí)況還存在一定誤差.但總體而言,模式模擬的雨帶與冷鋒鋒面形勢(shì)十分一致,均呈東北-西南走向,且與華南沿海海岸線基本平行,結(jié)合圖1的降水pH值分布情況來(lái)看,實(shí)況降水的大值區(qū)降水pH值較高,均達(dá)到6.0以上.這表明降水的稀釋對(duì)此次酸雨過(guò)程有一定的緩解作用.值得注意的是廣州和清遠(yuǎn)兩地的降水量達(dá)到了60mm以上,但兩地的降水酸度卻依然很大,這種情況的發(fā)生與局地污染源的排放情況以及其他氣象條件有關(guān).

從圖1a中的流場(chǎng)分布可以看出在 21°N～24°N,110°E～117°E范圍內(nèi)存在一條東北-西南走向的輻合帶,輻合帶的位置即為冷鋒鋒線的位置.從圖1b中可以看出珠三角地區(qū)盛行偏東風(fēng),輻合帶消失,冷鋒已移出陸地到達(dá)海上,模擬的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)與實(shí)況基本一致.由圖1a可見(jiàn),韶關(guān)地區(qū)的風(fēng)速較小,且韶關(guān)的污染物排放量較大,加上粵北山區(qū)的地形因素,污染物的擴(kuò)散條件較差,有利于致酸物質(zhì)的堆積,因此韶關(guān)地區(qū)出現(xiàn)了pH值為4.5的重酸雨.23日受局地排放與輻合帶的共同影響,污染物在珠三角地區(qū)聚集,從而導(dǎo)致珠三角地區(qū)酸雨的產(chǎn)生.24日由于風(fēng)速的增加,除廣州降水pH值由5.1降為4.9外,珠三角其他城市的酸雨?duì)顩r均有所好轉(zhuǎn),其中佛山降水pH值由4.5升為5.0,中山更是達(dá)到了 5.8.由此可知風(fēng)場(chǎng)擴(kuò)散條件對(duì)于此次酸雨過(guò)程有較為重要的影響,風(fēng)速的增加使得污染物濃度下降,從而降低了降水酸度.從風(fēng)向來(lái)看廣東省西北部主導(dǎo)風(fēng)場(chǎng)為東北風(fēng),處于韶關(guān)下風(fēng)向的清遠(yuǎn)市降水pH值也達(dá)到4.5,出現(xiàn)了強(qiáng)酸雨.此外,廣州、東莞的降水pH值較低,其下風(fēng)向的佛山、中山及江門(mén)等地的降水pH值均達(dá)到了強(qiáng)酸雨的閾值,下風(fēng)方向的這些城市受上游城市的污染排放影響明顯,珠三角出現(xiàn)區(qū)域性酸雨與風(fēng)場(chǎng)對(duì)污染物的輸送作用有一定的關(guān)系.

圖3 23日和24日08:00沿113.2°E相對(duì)濕度和風(fēng)場(chǎng)南北剖面Fig.3 The cross-section of relative humidity and wind field along 113.2°E at 08:00(a) 23日 (b) 24日

由圖3可見(jiàn),23日08:00,北風(fēng)和南風(fēng)的輻合帶位于22.5°N附近,24日08:00輻合帶已向南推進(jìn)至海上.23日,由于風(fēng)場(chǎng)的輻合作用,相對(duì)濕度的高值區(qū)位于 22.5°N附近,地面至850hPa高度的相對(duì)濕度均達(dá)到95%以上,深厚的濕層對(duì)捕獲大氣中的致酸物質(zhì)并發(fā)生液相化學(xué)反應(yīng)起到了積極作用,這有利于珠三角地區(qū)酸雨的產(chǎn)生,造成降水pH值偏低.24日,由于鋒面的推進(jìn),鋒后的干冷空氣到達(dá)珠三角地區(qū),相對(duì)濕度降至80%～90%,濕度場(chǎng)的變化對(duì)珠三角地區(qū)的降水酸度變化也有一定的影響.

由圖4可以看出在960hPa～880hPa之間存在大范圍的逆溫層,這主要是由于向南移動(dòng)的冷空氣侵入原本的暖氣團(tuán)之下形成的.因?yàn)檫@個(gè)大范圍逆溫層的存在,導(dǎo)致23日致酸物質(zhì)的湍流輸送減弱,無(wú)法在垂直方向上得以擴(kuò)散,從而聚集在近地面層中,而之后的降水過(guò)程可對(duì)累積的致酸污染物進(jìn)行沖刷,使降水酸度增加,樊琦[13]等通過(guò)對(duì)湖南地區(qū)一次典型酸雨過(guò)程氣象條件的數(shù)值模擬也發(fā)現(xiàn)逆溫層的存在會(huì)造成酸雨程度的增加.

圖4 23日12:00沿113.5°E溫度場(chǎng)剖面(℃)Fig.4 The cross-section of simulated temperature along 113.5°E at 12:00 on 23th

綜上所述,此次冷鋒降水過(guò)程中酸雨主要分布在韶關(guān)、梅州及珠三角等地.內(nèi)陸城市的降水pH值較低,而除深圳、珠海及湛江外,其余沿海城市無(wú)酸雨產(chǎn)生.降水的稀釋以及風(fēng)速的增加對(duì)此次酸雨過(guò)程有一定的緩解作用,充沛的水汽及逆溫層的存在有利于酸雨的形成與加強(qiáng).

2.2 夏季低壓槽降水個(gè)例分析

2.2.1 實(shí)況分析 2008年6月12日～14日華南地區(qū)受到一條明顯的低壓槽控制(圖略),12日槽線位于粵北,14日槽線南移到達(dá)華南沿海地區(qū),移動(dòng)特征與之前的冷鋒鋒面類似.受此影響,廣東省 12日～14日普降大雨,8個(gè)城市的降水量達(dá)100mm以上.

圖5為模式模擬的950hPa風(fēng)場(chǎng)及 6月12～14日廣東省降水日平均pH值的分布情況.此次降水過(guò)程的酸雨主要分布在韶關(guān)及珠三角,而其他地區(qū)的降水pH值普遍較高,除12～13日揭陽(yáng)降水pH值為5.4外,其他地區(qū)無(wú)酸雨產(chǎn)生.廣東省兩日平均降水pH值為5.60,與干季的冷鋒降水個(gè)例相比,此次珠三角地區(qū)的酸雨程度較輕.從這兩日降水pH值的逐日比較來(lái)看,珠三角內(nèi)陸地區(qū),廣州、佛山、東莞及中山等地的降水pH值有所降低,而深圳、珠海的降水pH值基本沒(méi)有變化,這與冷鋒降水過(guò)程的酸雨日變化相反.廣東省其余地區(qū),除韶關(guān)外,各地的降水pH值均有所增加.

圖5 模式模擬的12～14日05:00950hPa高度水平風(fēng)場(chǎng)和地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)12～14日平均pH值Fig.5 Simulated 950hPa wind field at 05:00 on 12th and 14th and daily average pH value from 12th to 14th

2.2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析 從圖5中水平風(fēng)場(chǎng)的形勢(shì)可以看出在降水時(shí)段內(nèi)除粵東地區(qū)外,廣東省的主導(dǎo)風(fēng)向基本沒(méi)有變化,為西南風(fēng)向,粵東由偏西風(fēng)轉(zhuǎn)為偏南風(fēng).模擬的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)與實(shí)況基本一致,與冷鋒降水個(gè)例的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)有顯著差別,此處無(wú)不同風(fēng)向的輻合帶存在,且風(fēng)場(chǎng)的變化不大,此外,沒(méi)有偏北氣流的影響,因此珠三角酸雨區(qū)域不受粵北污染物輸送的影響.結(jié)合pH值分布情況來(lái)看,主要酸雨區(qū)域珠三角內(nèi)陸地區(qū)的風(fēng)向沒(méi)有改變,但風(fēng)速有所減小,這導(dǎo)致了污染物擴(kuò)散條件的變差,從而使得致酸物質(zhì)的累積量有所增加,降水酸度增加.此外,在主要酸雨區(qū)域的上風(fēng)向,即江門(mén),陽(yáng)江等地的降水pH值均在5.9以上,因此外來(lái)污染物的貢獻(xiàn)較低,酸雨形成的主要原因?yàn)榫值匚廴疚锏呐欧?外來(lái)污染物的輸送作用不明顯,這也與冷鋒降水個(gè)例略有不同.此外,風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)梅州地區(qū)降水pH值的變化有一定影響,結(jié)合圖5b對(duì)比可知,當(dāng)梅州地區(qū)降水pH值顯著升高的時(shí)段,吹向梅州地區(qū)的氣流主要來(lái)源于較為清潔的海上,而海鹽氣溶膠粒子及其氯化學(xué)反應(yīng)過(guò)程對(duì)降低致酸污染物濃度有一定的作用[14].

圖6 2008年6月12日08:00～14日08:00廣東省實(shí)況和模擬降水量Fig.6 Distribution of observed and simulated 48h precipitation from 12th to 14th June, 2008 in Guangdong

從圖6a可看出2008年6月12～14日08:00廣東省實(shí)際降水主要集中在廣東省中北部及江門(mén)至潮州一帶的沿海地區(qū),最大降水量達(dá)到200mm以上并集中在珠江口以東的沿海地區(qū),其中實(shí)測(cè)的最大雨量出現(xiàn)在汕頭地區(qū),降水量達(dá)348mm.江門(mén)、深圳、汕尾、汕頭、廣州、河源、清遠(yuǎn)和韶關(guān)等8個(gè)城市降水量超過(guò)100mm.圖6b為模擬的同一時(shí)段廣東省降水量,其最大值與實(shí)況基本一致,都達(dá)到300mm 以上,主要分布在廣東中北部及珠江口兩側(cè)沿海等地區(qū).除清遠(yuǎn)、韶關(guān)北部地區(qū)模擬降水量較大外,其余地區(qū)基本與實(shí)況相同,但模式對(duì)茂名和陽(yáng)江兩地的降水模擬較實(shí)況偏大,對(duì)珠江口降水量模擬結(jié)果偏小,由于所獲取的實(shí)測(cè)降水站點(diǎn)數(shù)據(jù)量有限,有些地區(qū)的模擬結(jié)果無(wú)法與實(shí)測(cè)比對(duì).

圖7 2008年6月12日08:00～14日08:00降水量Fig.7 Distribution of simulated 24h precipitation

圖7為6月12日08:00～13日08:00及13日08:00～14日08:00的累計(jì)降水量分布.從兩圖的比較可以清晰看到雨帶的南移過(guò)程,與實(shí)況中低壓槽的移動(dòng)過(guò)程一致.由圖7可知,珠三角內(nèi)陸地區(qū)的日降水量有較顯著地增長(zhǎng),但降水酸度卻有所增加(圖5),這說(shuō)明除了降水量對(duì)降水酸度的影響外,本地排放的致酸前體物累積及外來(lái)致酸前體物的輸送過(guò)程對(duì)降水酸度的影響均不容忽視.在其他地區(qū),由于降水量的增加,稀釋作用的加強(qiáng)導(dǎo)致降水pH值升高,其中以梅州地區(qū)最為明顯,12～13日梅州降水pH 值為5.2,次日變?yōu)?.0;12～13日梅州降水量為20mm 左右,次日為60mm 左右.另外,此個(gè)例中韶關(guān)地區(qū)的降水pH值較冷鋒降水個(gè)例有顯著升高,結(jié)合兩個(gè)時(shí)期降水量圖可知低壓槽降水過(guò)程中韶關(guān)地區(qū) 48h累積雨量達(dá)102mm,而冷鋒降水過(guò)程中韶關(guān)地區(qū)48h累積雨量?jī)H為31mm,低壓槽系統(tǒng)給韶關(guān)帶來(lái)的降水量要遠(yuǎn)高于冷鋒系統(tǒng),這也表明降水的稀釋對(duì)緩解酸雨有一定的作用.綜上所述,此次夏季熱帶低壓槽引起的酸雨過(guò)程主要受局地污染物排放的影響,風(fēng)場(chǎng)的輸送作用不明顯,但風(fēng)場(chǎng)對(duì)污染物的擴(kuò)散有一定影響,降水的稀釋作用在不同區(qū)域影響不同,在主要酸雨區(qū),即珠三角內(nèi)陸地區(qū)稀釋作用不顯著,但在廣東省其余地區(qū)降水的稀釋作用對(duì)酸度的降低有較為重要的作用,這是由于各市局地排放、環(huán)境容量及所處的地理環(huán)境形成的局地風(fēng)場(chǎng)不同等諸多原因造成.

2.3 臺(tái)風(fēng)降水個(gè)例分析

2.3.1 個(gè)例概況 2008年第6號(hào)熱帶氣旋“風(fēng)神”于6月19日上午在菲律賓以東洋面生成, 6月20日上午加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng).6月25日早晨5時(shí)30分前后“風(fēng)神”在廣東深圳市葵涌鎮(zhèn)沿海登陸,登陸時(shí)減弱為熱帶風(fēng)暴,中心附近最大風(fēng)力為9級(jí).受“風(fēng)神”環(huán)流影響,珠江口外海面、粵東海面出現(xiàn)7～8級(jí)、陣風(fēng)10級(jí)的大風(fēng);廣東省中南部出現(xiàn)中到大雨,局部暴雨.

2.3.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析 圖8a為6月25日07:00～26日 07:00廣東省的實(shí)際降水量分布圖,從圖可看出降水主要集中在廣東省中部珠江口兩側(cè)地區(qū),最大降水量達(dá)到250mm以上并集中在廣州、深圳、東莞及中山等地區(qū),其中實(shí)測(cè)的最大雨量出現(xiàn)在廣州番禺,降水量達(dá)427.5mm.深圳、清遠(yuǎn)、肇慶、中山、廣州、東莞、揭陽(yáng)、湛江和珠海等 9個(gè)城市降水量超過(guò)100mm.圖 8b為WRF模式模擬的同一時(shí)段的降水量,與圖 8a比較,模擬降水量大區(qū)的量級(jí)與實(shí)況基本一致,都達(dá)到250mm以上,主要分布在廣州、惠州及河源等地區(qū),位置較實(shí)況位置偏東.其中佛山、清遠(yuǎn)、中山、廣州、東莞、惠州、河源、韶關(guān)、汕尾及潮州等 10個(gè)城市降水量超過(guò)100mm.由此可知珠江口以西的降水量級(jí)模擬效果較好,其中對(duì)于廣州、佛山、東莞、惠州、珠海、湛江及清遠(yuǎn)的模擬基本與實(shí)況相同,但對(duì)茂名、云浮、肇慶、江門(mén)和陽(yáng)江等降水區(qū)域的模擬較實(shí)況偏小;對(duì)韶關(guān)、河源、梅州、潮州、汕頭、揭陽(yáng)和汕尾的模擬較實(shí)況偏大,導(dǎo)致珠江口東側(cè)地區(qū)的降水量較實(shí)況偏高的主要原因是模式模擬的臺(tái)風(fēng)路徑較實(shí)際臺(tái)風(fēng)路徑略微偏東.

圖8 2008年6月25日07:00～26日07:00廣東省實(shí)況(引自中國(guó)天氣網(wǎng))和模擬降水量Fig.8 Distribution of observed and simulated 24h precipitation from 25th to 26th June, 2008 in Guangdong

圖9為廣東省 14個(gè)監(jiān)測(cè)站 2008年 6月17～19日及 25～26日兩次降水過(guò)程pH值實(shí)況,25～26日臺(tái)風(fēng)期間廣東省14個(gè)監(jiān)測(cè)站的降水pH值平均為5.81,降水酸度低于冷鋒降水過(guò)程及低壓槽降水過(guò)程的降水酸度, Sakihama等[15]也有類似的結(jié)果.17～19日降水過(guò)程發(fā)生于臺(tái)風(fēng)降水過(guò)程之前.從這一時(shí)段的天氣圖(圖略)可知此次降水過(guò)程由低壓槽的存在引起.從圖中可以看出,除江門(mén)外其余13個(gè)監(jiān)測(cè)站的pH值較臺(tái)風(fēng)降水之前均有所升高,主要原因可能是臺(tái)風(fēng)降水量明顯高于此前的低壓槽過(guò)程降水量,因此對(duì)降水酸度的稀釋作用更為明顯,使得大氣中二次光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物減少,由此導(dǎo)致致酸離子濃度下降,從而使pH值增加.

圖9 廣東省14市2008年6月17～19日與6月25～26日降水pH值Fig.9 Precipitation pH value of 14 cities in Guangdong from 17th to 19th and from 25th to 26th June, 2008

圖10 模式模擬的25日14:00950hPa高度水平風(fēng)場(chǎng)和地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)25日～26日平均pH值Fig.10 Simulated 950hPa wind field at 14:00 on 25th and daily average pH value from 25th to 26th

圖10為模式模擬的25日14:00950hPa高度流場(chǎng)和地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)25日～26日平均pH值疊加圖.由圖可見(jiàn),酸雨集中分布在珠三角地區(qū),珠三角是廣東省內(nèi)污染物排放大值區(qū),根據(jù)多年的酸雨資料統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)夏季的酸雨多出現(xiàn)在珠三角地區(qū)的城市內(nèi).此個(gè)例中除這一區(qū)域外的其他地區(qū)降水pH值均高于 5.60,沒(méi)有酸雨產(chǎn)生,廣州的降水pH值最低,達(dá)到了4.26.從950hPa高度流場(chǎng)形勢(shì)可看出,25日發(fā)生酸雨的區(qū)域內(nèi)中低層主要為西北風(fēng),偏西的流場(chǎng)形勢(shì)使得此次酸雨主要分布在廣州及其以東的幾個(gè)城市.與前兩個(gè)降水過(guò)程相比,臺(tái)風(fēng)的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)有顯著特點(diǎn).由圖可見(jiàn)有一氣旋式環(huán)流存在,而風(fēng)速也比冷鋒及低壓槽個(gè)例中的風(fēng)速高,這也導(dǎo)致了臺(tái)風(fēng)降水過(guò)程中的污染物擴(kuò)散條件要優(yōu)于其他兩個(gè)降水過(guò)程,因此導(dǎo)致了臺(tái)風(fēng)降水pH值較高.此外,由于臺(tái)風(fēng)來(lái)源于海上,因此攜帶的海鹽氣溶膠離子對(duì)酸雨的緩解也有一定作用.

3 結(jié)論

3.1 運(yùn)用 WRF模式對(duì)三個(gè)典型降水個(gè)例分別進(jìn)行了數(shù)值模擬,降水的區(qū)域分布、累計(jì)降水量以及降水量最高值的模擬與實(shí)況較為一致,模擬結(jié)果比較理想.

3.2 不同天氣系統(tǒng)影響下的降水酸度略有不同,臺(tái)風(fēng)個(gè)例降水pH值最高(5.81),其后依次為低壓槽降水(5.60)及冷鋒降水(5.41).

3.3 廣東省酸雨的產(chǎn)生和變化受局地致酸污染物的排放及氣象條件的綜合影響,不同時(shí)期氣象條件的影響略有不同.冷鋒降水個(gè)例中酸雨的分布及變化主要受風(fēng)速、風(fēng)向、相對(duì)濕度及逆溫的影響,低壓槽和臺(tái)風(fēng)降水個(gè)例中的酸雨分布及變化主要受降水量和風(fēng)速的影響.風(fēng)速和降水量的增加有利于緩解降水的酸度,而逆溫層的存在及不同風(fēng)向的輻合作用導(dǎo)致污染物堆積,有利于降水酸度的增加.

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