李 崇，袁子鵬，2，吳宇童，班偉龍，李 典，吉曹翔，高文康

1．沈陽市氣象局，遼寧沈陽 110168

2．遼寧省氣象局，遼寧沈陽 110001

3．中國科學院大氣物理研究所，大氣邊界層物理與化學國家重點實驗室(LAPC)，北京 100029

沈陽一次嚴重污染天氣過程持續(xù)和增強氣象條件分析

李 崇1，袁子鵬1，2，吳宇童1，班偉龍1，李 典1，吉曹翔1，高文康3

1．沈陽市氣象局，遼寧沈陽 110168

2．遼寧省氣象局，遼寧沈陽 110001

3．中國科學院大氣物理研究所，大氣邊界層物理與化學國家重點實驗室(LAPC)，北京 100029

2015年11月7—9日沈陽出現(xiàn)罕見的持續(xù)嚴重污染天氣，采用環(huán)流形勢、地面常規(guī)氣象觀測、污染物濃度觀測、風廓線雷達及雨滴譜資料等，對此次污染成因進行了研究．結(jié)果表明:在此次嚴重污染天氣過程中，連續(xù)22 h AQI≥500，首要污染物均為PM2．5，其異常峰值最高達到1 308 μg m3;ρ(PM2．5)與ρ(PM10)、ρ(NO2)和ρ(CO)的相關(guān)系數(shù)分別達到0．996、0．602、0．891，并且ρ(PM2．5)與ρ(PM10)、ρ(CO)的正相關(guān)性更為顯著;在污染的同時出現(xiàn)了降水，11月7和8日的日降水量分別為9．9和2．3 mm，但降水對污染物的稀釋和清除作用并不明顯．穩(wěn)定的大尺度環(huán)流和對流層內(nèi)中低層大氣層結(jié)持續(xù)穩(wěn)定、連續(xù)4個時次的探空曲線顯示925～850 hPa之間存在多個逆溫層(逆溫強度最大可達5℃)、相對濕度較大(日均相對濕度在75%以上)，是此次嚴重污染天氣持續(xù)的有利氣象條件．風廓線雷達探測的整層大氣垂直速度很小，多介于－1～1 m s之間，并且近地面2 m s以下弱下沉的垂直速度為嚴重污染天氣過程提供了較好的動力條件．此外，近地面風力可達3～4級，有利于上游污染物的水平輸送．研究顯示，此次嚴重污染天氣過程還與外圍秸稈集中燃燒所導致的大量污染物長距離輸送有密切關(guān)聯(lián)．

霾;重污染;氣象條件;降水;污染物輸送

霾是一種由于空氣中大量微小氣溶膠粒子的存在，使得空氣變渾濁，致使水平能見度下降至10 km以下的一種天氣現(xiàn)象［1-3］．隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展和城市化進程的快速推進，工業(yè)耗煤量、機動車擁有量以及農(nóng)作物秸稈燃燒量不斷增加，城市重污染天氣急劇增多，對人體健康、城市大氣環(huán)境、交通運輸?shù)榷紩斐蓢乐氐挠绊懀?-5］．重污染天氣的出現(xiàn)與空氣中的微小粒子數(shù)量息息相關(guān)，其一方面取決于排放源的強度，一方面也取決于當?shù)卮髿獾妮斔秃蛿U散條件［6］．近年來，不少學者從重污染天氣的氣候特征、天氣學特點、生消物理機制和數(shù)值模擬等方面做了大量的研究，并取得了一系列成果．魏文秀［7］利用142個氣象臺站的重污染天氣資料，對1971—2007年河北重污染天氣的時空分布特征進行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)河北重污染天氣的出現(xiàn)頻數(shù)有明顯的地域性和月際分布特征，并且重污染天氣的出現(xiàn)與天氣形勢有關(guān)．廖曉農(nóng)等［8］利用常規(guī)氣象探測資料、NECP再分析資料等揭示了北京地區(qū)冬、夏持續(xù)性重污染天氣形成過程和維持機制，并進一步分析了持續(xù)性重污染天氣發(fā)生的環(huán)境氣象條件的異同．劉梅等［9］利用能見度監(jiān)測資料、自動站氣象要素資料、探空資料等對2013年1月江蘇重污染天氣持續(xù)性和13—14日大霧形成機制展開分析，給出了持續(xù)性重污染天氣的環(huán)流背景及近地面氣象要素特征．唐嫻等［10］利用中國科學院大氣物理研究所自主開發(fā)的嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量模式系統(tǒng)(NAQPMS)及其污染源在線追蹤技術(shù)，對2011年10月27—30日遼寧中部城市群發(fā)生的一次重污染天氣過程的外來影響貢獻率進行了模擬計算和分析，并提出了細顆粒物污染的跨控制區(qū)影響問題．

據(jù)筆者統(tǒng)計，沈陽地區(qū)重污染天氣出現(xiàn)日數(shù)呈逐年上升的趨勢，重污染天氣的出現(xiàn)直接導致城市空氣質(zhì)量的下降．僅2015年，沈陽市氣象局啟動了重污染天氣應(yīng)急響應(yīng)5次，累計應(yīng)急響應(yīng)日數(shù)多達24 d，重污染天氣已成為典型的氣象災(zāi)害之一．綜上，該研究針對2015年11月7—9日發(fā)生在沈陽地區(qū)的一次嚴重污染天氣過程，結(jié)合污染物濃度、氣象要素、天氣形勢、氣流軌跡分析，綜合探討此次嚴重污染天氣形成機制、持續(xù)性和增強特征及可能的來源，以期對重污染天氣的預(yù)報和控制提供有益參考．

1 資料與方法

污染物濃度資料來源于沈陽市環(huán)境監(jiān)測中心站．能見度、相對濕度資料來自沈陽觀象臺，雨滴譜資料來源于位于沈陽觀象臺西北方向5．6 km的激光雨滴譜儀，風廓線雷達位于沈陽觀象臺．地面10 m風場資料來自于中央氣象臺內(nèi)網(wǎng)．秸稈焚燒分布火點監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于中國環(huán)境監(jiān)測總站網(wǎng)站．用于軌跡計算的氣象資料為美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的全球同化系統(tǒng)(GDAS)數(shù)據(jù);用來分析大氣輸送情況的軌跡計算采用美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)開發(fā)的軌跡模式HYSPLIT(http: ready．a(chǎn)rl．noaa．gov HYSPLIT．php)．

2 結(jié)果分析與討論

2．1 嚴重污染天氣過程實況

2015年11月7—9日，中國中東部陸續(xù)陷入長時間重污染天氣過程中，東北地區(qū)尤為嚴重．在此次區(qū)域性重污染天氣過程中，沈陽有兩個明顯特點:①污染重，小時空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)連續(xù)22 h處于AQI≥500狀態(tài)，首要污染物均為PM2．5，尤其在8日14∶00的小時ρ(PM2．5)達到1 308 μg m3的異常峰值(見圖1)，近幾年來在沈陽實屬罕見;②出現(xiàn)了降水，但降水對污染物的稀釋和清除作用并不明顯．

HSC-PS32激光雨滴譜儀Parsivel2采用現(xiàn)代激光技術(shù)的光學遙測系統(tǒng)，測量的基本參數(shù)為粒徑和速度，對通過激光帶的粒子進行分級和統(tǒng)計．其粒子直徑從0．2～25 mm，分成32個通道，粒子速度從0．2～20 m s，分成32個通道，因此總的類別為1 024(32×32)種．由此推導出粒徑分布、降水量、能見度和降水類型等．激光雨滴譜儀監(jiān)測數(shù)據(jù)(見圖2)顯示，7日02∶00—06∶00、09∶00—16∶00和8 日14∶00—17∶00沈陽均出現(xiàn)了降水．觀測資料顯示7日降水相態(tài)為雨，并且出現(xiàn)了凍雨;8日為雪，從小時粒子數(shù)和小時降水強度來看，降雪時的粒子數(shù)明顯高于降雨時相應(yīng)的值，而降水強度卻低于降雨相應(yīng)的值．

圖3為在沈陽環(huán)境監(jiān)測中心站采集到的SO2、NO2、O3和CO 4種大氣成分小時濃度值再進行全市11個站點平均后的逐時變化情況．圖3中，ρ(SO2)呈現(xiàn)波動上升的趨勢，并且有一定的日變化特征，分別在每日08∶00和20∶00前后出現(xiàn)波峰時段．由圖1、3可見，ρ(PM2．5)、ρ(PM10)、ρ(NO2)、ρ(CO)的變化過程較為相似，4種成分的小時濃度均是在8日02∶00開始逐步積累，隨著重污染天氣的出現(xiàn)，濃度持續(xù)升高，并均在8日12∶00—14∶00出現(xiàn)了異常峰值，最高值分別達到了1 308 μg m3(8日14∶00)、1 140 μg m3(8日14∶00)、125 μg m3(8日13∶00)、3 130 μg m3(8日12∶00)，之后隨著重污染天氣的減弱，4種成分濃度明顯下降．經(jīng)計算分析發(fā)現(xiàn)四者之間有明顯的正相關(guān)性，ρ(PM2．5)與ρ(PM10)、ρ(NO2)和ρ(CO)的相關(guān)系數(shù)分別達到0．996、0．602、0．891，并且ρ(PM2．5) 與ρ(PM10)、ρ(CO)的正相關(guān)性更顯著．由于O3的生成需要消耗大量的氮氧化物，而氮氧化物的主要成分是NO和NO2，即NO2作為O3生成的前體物，二者之間應(yīng)為明顯的反向變化趨勢［11-13］，在 8日白天ρ(NO2)出現(xiàn)連續(xù)長時間波峰時段后，ρ(O3)便表現(xiàn)出波動式上升的趨勢，并在9日14∶00出現(xiàn)了66 μg m3的峰值．

劉端陽等［14］在分析2012年6月9—11日一次秸稈焚燒導致的嚴重污染天氣過程時，也分析了ρ(PM2．5)、ρ(SO2)、ρ(NO2)、ρ(CO)的變化，發(fā)現(xiàn)4種成分的峰值分別為1 156、49、70和1 085 μg m3，均低于該研究中對應(yīng)成分的各個峰值．

從以上分析可以看出，在此次連續(xù)嚴重污染過程中，ρ(PM2．5)、ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(CO)異常偏高，高濃度的污染物在近地面長時間堆積，使得小時AQI≥500持續(xù)22 h，近地面能見度長時間低于1 000 m達20 h以上，另外，高濃度的污染物與水汽(見圖4)的結(jié)合使得重污染強度增加，能見度持續(xù)降低．

2．2 嚴重污染天氣過程成因分析

( ) 9. Mike never listens to ______ except his uncle.

2．2．1 天氣形勢與地面氣象要素

分析此次嚴重污染天氣過程前期和持續(xù)時的高低空形勢(圖略)，大部分時間沈陽高空為槽前偏西或西南氣流控制，有利于高層增濕，低層850 hPa為暖脊或弱暖平流，地面連續(xù)處在低壓倒槽頂部控制，近地面為偏北風或偏東風，并有弱輻合，水汽條件較好，對霾的形成和維持比較有利．

由于嚴重污染天氣期間，空氣中的污染物粒子具有較強的光散射和吸收能力，從而導致能見度明顯下降，因此能見度的降低是嚴重污染天氣的主要特征之一［15］．從沈陽觀象臺的能見度監(jiān)測(見圖4)可見，在8日08∶00天氣污染較重的時段，大氣能見度明顯降低，尤其在降雪出現(xiàn)(8日14∶00—17∶00)時，能見度已降至500 m以下．

2．2．2 大氣層結(jié)和風廓線特征

分析沈陽7日08∶00至8日20∶00逐時(12 h) 共4個時次的溫、濕度曲線(見圖5)可以發(fā)現(xiàn)，在嚴重污染天氣時段前期和持續(xù)過程中，低層925～850 hPa之間一直維持著逆溫層結(jié)，尤其是在8日08∶00，在925～600 hPa之間存在多個逆溫層，這種超穩(wěn)定的大氣垂直結(jié)構(gòu)不利于大氣湍流、水汽的垂直交換以及污染物的垂直擴散，為嚴重污染天氣的長時間維持創(chuàng)造了熱力條件．

大氣混合層高度是反映污染物在鉛垂方向擴散的重要參數(shù)，也是影響大氣污染物擴散的主要氣象因子之一［16］．大氣混合層上部覆蓋逆溫層，而逆溫層以下，溫度呈中性或不穩(wěn)定分布［17］．也就是實際的大氣溫度遞減率(γ)滿足γ≥γd(γd=－0．98℃ 100 m)，在混合層高度內(nèi)，由于大氣的充分湍流混合作用，使大氣的各種物理性質(zhì)在鉛垂方向近似趨于均一［18-19］．根據(jù)上述原理，利用以上4個時次的探空資料，分析確定不同時次混合層高度均在925 hPa以下，尤其是8日08∶00，混合層高度在1 000 hPa高度上，較低的大氣混合層高度說明此時大氣環(huán)境容量變小，湍流擴散能量弱，大氣垂直方向平均稀釋能力較差，污染物濃度陡升．

7日20∶00低空0～3 km(700 hPa附近)左右溫度、濕度層結(jié)曲線重合，說明大氣水汽已經(jīng)飽和;但7 日08∶00、8日08∶00和8日20∶00地面并未達到飽和，而是在近地面低空大氣出現(xiàn)了水汽飽和的層結(jié)，再結(jié)合能見度分析，可見此次過程出現(xiàn)了霧-霾之間的相互轉(zhuǎn)換．

圖6為此次嚴重霾過程期間的沈陽觀象臺風廓線雷達測風資料繪制的風-時間變化圖．從圖6可以看出，7日01∶00—09∶00，整層風速從低空到高空呈現(xiàn)大—小—大的分布，低空(990 m以下)以東北風和偏東風為主，風速6～8 m s，并且風向隨高度逆轉(zhuǎn)，根據(jù)熱成風原理，有冷平流;同理，中層(1 230～3 390 m)以東南風和偏南風為主，風速1～6 m s，并且風向隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流;高層(3 870 m以上)為一致的偏西風，風速較大．7日10∶00開始高空風向又偏西風轉(zhuǎn)為西南風，風速變化不大，7日15∶00后又轉(zhuǎn)為一致的偏西風，預(yù)示著高空冷空氣較弱，沒有明顯的冷平流;而此過程中，中低層的風廓線隨時間的變化并不明顯，只有在7日10∶00—14∶00中空風速顯著增大，對應(yīng)高空風向轉(zhuǎn)換時段．

由圖2、圖5及圖6(a)可見，在7日出現(xiàn)凍雨時，沈陽上空低層有冷平流，中層是暖平流，中高層冷平流較弱，這種高低空的冷暖平流的配置，使得上層云中的冰晶和雪花，掉進較暖氣層(融化層)，變成液態(tài)水滴，再向下又進入冷層，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫^冷卻水滴，過冷卻水滴一旦遇到低于0℃的任何物體就會立即凝結(jié)，形成“凍雨”［20］．低層冷氣團侵入暖氣團的下方，為凍雨的形成提供了有利條件．低層冷平流的作用不僅加強了中低層的穩(wěn)定層結(jié)，而且加速了該層水汽的飽和速度，這一特征在探空曲線上得到體現(xiàn)(見圖5)．隨著中層垂直方向偏南風的增大和水汽的飽和，在較強的上升氣流和較大的含水量條件下，云層具有足夠的厚度且能維持較長的時間，有利于出現(xiàn)暖層云降水．直到8日降雪過程中和結(jié)束后，風廓線特征并沒有明顯的改變，說明大氣穩(wěn)定層結(jié)依然維持〔見圖6(b)〕．可見，中層風速小，濕度大，大氣層結(jié)較穩(wěn)定，垂直擴散能力較弱，造成污染物濃度的繼續(xù)增加．

圖7為此次過程中風廓線雷達探測的沈陽上空垂直速度高度-時間變化．根據(jù)風廓線雷達探測原理［21］，在晴空狀態(tài)時垂直徑向速度反映的是大氣垂直運動速度;當有云或降水時，雨滴或云滴也會產(chǎn)生雷達回波信號;在雷達站上空有云或降水的狀況下，風廓線雷達探測的垂直速度反映了云中粒子或降水粒子與大氣的垂直運動速度之和．有分析［22-23］發(fā)現(xiàn)，風廓線雷達探測到大于4 m s的垂直速度反映了降水的開始和結(jié)束，并且垂直速度越大降水越強．從圖7可看出，存在兩個風廓線雷達探測到大于4 m s (向下為正)的垂直速度時段，分別對應(yīng)于7日凍雨和8日降雪時段，并且降水強度和降水粒子越大、下落末速度越快，向下垂直速度越大．而在兩段降水之間的較長時間序列內(nèi)，風廓線雷達探測的整層大氣垂直速度很小，多介于－1～1 m s之間，但是弱的上升速度區(qū)中還有一些小尺度的下沉速度，而弱的下沉速度區(qū)中也存在一些小尺度的上升速度，反映了大氣的多尺度垂直運動和次級環(huán)流對上升和下沉運動的抑制作用，另外也表明大氣垂直湍流渦旋尺度小，湍流擴散能量弱．但從8日03∶00開始，近地面層以弱的下沉速度為主，并且最大速度在2 m s左右，對應(yīng)污染物濃度急劇上升，弱的下沉運動使得大氣的混合層高度更低，促進了高濃度污染物的維持和加強，可見近地面的弱下沉的垂直速度為此次嚴重霾天氣過程提供了較好的動力條件．

而近地面層，以東北風和偏北風為主，風力較大，從11月8日08∶00 EC模式初始場的10 m風場可以看出(圖略)，本地及上游地區(qū)近地面水平風向以偏北和東北風為主，風力可達3～4級，有利于上游污染物的水平輸送．

綜上分析，此次持續(xù)嚴重污染天氣期間對流層內(nèi)中低層大氣擴散能力差，大氣層結(jié)持續(xù)穩(wěn)定、底層風速偏大、逆溫層持續(xù)時間長、強度大、相對濕度較大、近地面弱的下沉運動，這些均是有利于污染物在低層的積累和霾的持續(xù)的氣象條件．

2．2．3 污染物輸送來源分析

不利的空氣污染氣象條件是造成此次嚴重污染天氣過程中嚴重空氣污染的原因之一，應(yīng)用后向軌跡模式可以反推污染氣團的來源［24-26］．軌跡模式HYSPLIT4是一種歐拉和拉格朗日混合型的計算模式，包含多種物理過程，可以針對不同類型排放源進行較完整的輸送擴散和沉降過程模擬，并能夠處理多種氣象輸入場，被廣泛應(yīng)用于大氣污染物輸送研究［27-28］．應(yīng)用軌跡模式HYSPLIT4對8日12∶00和18∶00出現(xiàn)的污染物分別進行了48 h后向軌跡模擬(見圖8)．后向軌跡模式主要輸入?yún)?shù):軌跡的終點設(shè)置為沈陽，設(shè)300、500和800 m四個終點高度來代表邊界層低層氣團的走向，時間終點分別選在8日04∶00(世界時)和8日10∶00(世界時)．8日12∶00模擬結(jié)果顯示∶三層氣團的來源各不相同，300 m(紅色曲線)高度氣團48 h前在3 500 m高度上，從內(nèi)蒙古中東部地區(qū)出發(fā)，向西北方向24 h后快速進入吉林省境內(nèi)，又快速向南轉(zhuǎn)折，并且氣團高度急劇下降至1 500 m，6 h后下降至300 m以下，到達沈陽上空;500 m(藍色曲線)高度氣團48 h前，在近地面300 m以下，從朝鮮半島北部出發(fā)向西北進入吉林省，高度逐步升高，30 h后轉(zhuǎn)折向南到達沈陽，并且高度逐漸降低;800 m(綠色曲線)高度氣團48 h前來自于朝鮮半島南部，24 h前在朝鮮半島內(nèi)移動緩慢，進入遼寧境內(nèi)后向北移動速度加快，到達吉林境內(nèi)后又向南快速移動．高空冷空氣下沉絕熱增溫，低層暖濕空氣被抬升，這種不同層結(jié)的氣團來自不同方向的結(jié)構(gòu)使得逆溫層結(jié)更加穩(wěn)定，由于氣團在陸地上維持時間較長，污染物濃度較高．8日18∶00模擬結(jié)果顯示:三層氣團中300 m高度和500 m高度的兩層氣團均來自于黑龍江境內(nèi)，前期的起始高度極低，均在300 m高度以下，并且走向頗為一致．由于此次嚴重污染天氣過程具有區(qū)域性的特點，可見東北氣流將上游的污染物輸送至沈陽本地，直接導致了沈陽嚴重污染天氣時次的增加，進一步加重污染，污染物濃度出現(xiàn)異常峰值．

11月上旬正是中國東北地區(qū)秋冬交替，秋收接近尾聲的季節(jié)，產(chǎn)生大量的作物秸稈．根據(jù)環(huán)境保護部公布的環(huán)境衛(wèi)星秸稈焚燒遙感監(jiān)測日報和周報［29-30］中提供的全國秸稈焚燒分布遙感監(jiān)測火點分布(見表1)可以發(fā)現(xiàn)，11月6日東北地區(qū)出現(xiàn)了大量的秸稈燃燒的火點，結(jié)合以上兩個時次的后向軌跡分析來看，低層300和500 m高度的氣團來自于或經(jīng)過這一區(qū)域，相關(guān)研究表明秸稈燃燒可以產(chǎn)生大量的污染物，如CO、NOx、顆粒物等，秸稈燃燒的污染物隨氣流經(jīng)過沈陽地區(qū)，對此次污染過程帶來一定影響．加之遇到不利的天氣形勢、穩(wěn)定的大氣層結(jié)共同影響，導致此次嚴重污染天氣過程持續(xù)的時間較長．

4 結(jié)論

a)2015年11月7—9日持續(xù)嚴重污染天氣過程中，沈陽空氣質(zhì)量指數(shù)AQI連續(xù)22 h處于爆表(AQI≥500)狀態(tài)，首要污染物均為PM2．5，尤其在8日14∶00 PM2．5小時滑動平均濃度達到1 308 μg m3的異常峰值，水平能見度最低降至500 m以下，是一次罕見的嚴重污染天氣過程．

b)高空槽前平穩(wěn)的大尺度環(huán)流形勢，有利于高層增濕，低層850 hPa為暖脊或弱暖平流輸送，地面受低壓倒槽頂部控制，近地面為偏北風或偏東風;低壓倒槽入海之后強度維持或略有加強，為重污染天氣的維持和增強提供了有利的環(huán)流和風場．

c)此次持續(xù)嚴重污染天氣期間，連續(xù)4個時次低層925～850 hPa之間存在多個逆溫層，并且最大逆溫強度可達5℃，日平均相對濕度在75%以上，大氣整層風速從低空到高空呈現(xiàn)大—小—大的分布．可見對流層內(nèi)中低層大氣擴散能力差，大氣層結(jié)持續(xù)穩(wěn)定、逆溫層持續(xù)時間長、強度大、相對濕度較大，是污染物在低層的積累和重污染天氣持續(xù)的原因之一，而近地面層下沉速度在2 m s以下的弱下沉運動是8日嚴重污染天氣快速加強的動力機制．

d)此次嚴重污染天氣過程中，沈陽出現(xiàn)了降水，但降水對污染物的稀釋和清除作用并不明顯，考慮原因主要是因為有利于嚴重污染天氣持續(xù)并增強的中層風速小(1～6 m s)，濕度大(日均相對濕度在75%以上)，大氣層結(jié)較穩(wěn)定(925～850 hPa之間存在多個逆溫層)，垂直擴散能力較弱等有利氣象條件依然存在．

e)近地面層，以東北風和偏北風為主，風力較大，可達3～4級，有利于上游污染物的水平輸送．利用后向軌跡模式計算了重污染天氣氣團的48 h后向軌跡，造成此次過程的氣團主要來自于黑龍江和吉林地區(qū)，而此時正值大面積焚燒秸稈時節(jié)，長距離的輸送對區(qū)域重污染天氣的形成產(chǎn)生重要影響．可見，東北初冬的秸稈焚燒增加了大氣污染物，雖然近地面層風速達到3～4級也未能減緩污染．

［1］ 尉鵬，任陣海，王文杰，等．2014年10月中國東部持續(xù)重污染天氣成因分析［J］．環(huán)境科學研究，2015，28(5):676-683．WEI Peng，REN Zhenhai，WANG Wenjie，et al．Analysis of meteorological conditions and formation mechanisms of lasting heavy air pollution in eastern China in October 2014［J］．Research of Environmental Sciences，2015，28(5):676-683．

［2］ SCHICHTEL B A，HUSAR R B，F(xiàn)ALKE S R，et al．Haze trends over the United States，1980-1995［J］．Atmospheric Environment， 2001，35:5205-5210．

［3］ 馬雁軍，劉寧微，王揚鋒，等．2009年夏季沈陽一次大氣灰霾污染過程及氣象成因［J］．安全與環(huán)境學報，2011，11(2):136-141．MA Yanjun，LIU Ningwei，WANG Yangfeng，et al．Analysis of pollution process of an atmospheric haze incident over Shenyang in summer of 2009 and its meteorological origin［J］．Journal of Safety and Environment，2011，11(2):136-141．

［4］ 高岑，王體健，吳建軍，等．2009年秋季南京地區(qū)一次持續(xù)性灰霾天氣過程研究［J］．氣象科學，2012，32(3):246-252．GAO Cen，WANG Tijian，WU Jianjun，et al．Study on a continuous haze weather event during autumn of 2009 in Nanjing［J］．Journal of the Meteorological Sciences，2012，32(3):246-252．

［5］ 饒曉琴，李峰，周寧芳，等．我國中東部一次大范圍霾天氣的分析［J］．氣象，2008，34(6):89-96．RAO Xiaoqin，LI Feng，ZHOU Ningfang，et al．Analysis of a largescale haze over middle and eastern China［J］．Meteorological Monthly，2008，34(6):89-96．

［6］ MALM W C，GEBHART K A，MOLENAR T J，et al．Examining the relationship between atmospheric aerosols and light extinction at Mount Rainier and North Cascades National Parks［J］．Atmospheric Environment，1994，28(2):347-360．

［7］ 魏文秀．河北省霾時空分布特征分析［J］．氣象，2010，36(3): 77-82．WEI Wenxiu．Spatial-temporal characteristics of haze in Hebei Province［J］．Meteorological Monthly，2010，36(3):77-82．

［8］ 廖曉農(nóng)，張小玲，王迎春，等．北京地區(qū)冬夏季持續(xù)性霧-霾發(fā)生的環(huán)境氣象條件對比分析［J］．環(huán)境科學，2014，35(6):2031-2044．LIAO Xiaonong，ZHANG Xiaoling，WANG Yingchun，et al．Comparative analysis on meteorological condition for persistent haze cases in summer and winter in Beijing［J］．Environmental Science，2014，35(6):2031-2044．

［9］ 劉梅，嚴文蓮，張備，等．2013年1月江蘇霧霾天氣持續(xù)和增強機制分析［J］．氣象，2014，40(7):835-843．LIU Mei，YAN Wenlian，ZHANG Bei，et al．Analysis on persistence and intensification mechanism of fog and haze in Jiangsu in January 2013［J］．Meteorological Monthly，2014，40(7):835-843．

［10］ 唐嫻，王喜全，洪也，等．遼寧中部城市群一次灰霾天氣過程的外來影響程度研究［J］．環(huán)境科學學報，2014，34(6):1541-1550．TANG Xian，WANG Xiquan，HONG Ye，et al．A case study of regional contributions to the air quality in city clusters in Central Liaoning during a haze episode［J］．Acta Scientiae Circumstantiae，2014，34(6):1541-1550．

［11］ 于興娜，李新妹，登增然登，等．北京霧霾天氣期間氣溶膠光學特性［J］．環(huán)境科學，2012，33(4):1057-1062．YU Xingna，LIXinmei，DENG Zengrandeng，etal．Optical properties of aerosol during haze-Fog episodes in Beijing［J］．Environmental Science，2012，33(4):1057-1062．

［12］ 付桂琴，張迎新，谷永利，等．河北省霾日變化及成因［J］．氣象與環(huán)境學報，2014，30(1):51-56．FU Guiqin，ZHANG Yingxin，GU Yongli，et al．Change of haze day and its forming reason in Hebeiprovince［J］．Journalof Meteorology and Environment，2014，30(1):51-56．

［13］ CHUNG Y S，KIM H S，YOON M B．Observations of visibility and chemical compositions related to fog，mist and haze in South Korea ［J］．Water Air＆Soil Pollution，1999，111(4):139-157．

［14］ 劉端陽，張靖，吳序鵬，等．淮安一次霧霾過程的污染物變化特征及來源分析［J］．大氣科學學報，2014，37(4):484-492．LIU Duanyang，ZHANG Jing，WU Xupeng，et al．Characteristics and sources of atmospheric pollutants during a fog-haze process in Huai'an［J］．Transactions of Atmospheric Sciences，2014，37(4): 484-492．

［15］ 馬志強，趙秀娟，孟偉，等．霧和霾對北京地區(qū)大氣能見度影響對比分析［J］．環(huán)境科學研究，2012，25(11):1208-1214．MA Zhiqiang，ZHAO Xiujuan，MENG Wei，et al．Comparison of influence of fog and haze on visibility in Beijing［J］．Research of Environmental Sciences，2012，25(11):1208-1214．

［16］ 趙娜，尹志聰，吳方．北京一次持續(xù)性霧霾的特征及成因分析［J］．氣象與環(huán)境學報，2014，30(5):15-20．ZHAO Na，YIN Zhicong，WU Fang．Characteristics of persistent fog and haze process and its forming reason in Beijing［J］．Journal of Meteorology and Environment，2014，30(5):15-20．

［17］ 王叢梅，楊永勝，李永占，等．2013年1月河北省中南部嚴重污染的氣象條件及成因分析［J］．環(huán)境科學研究，2013，26(7): 695-702．WANG Congmei，YANG Yongsheng，LI Yongzhan，et al．Analysis on the meteorological condition and formation mechanism of serious pollution in South Hebei province in January 2013［J］．Research of Environmental Sciences，2013，26(7):695-702．

［18］ 張小玲，唐宜西，熊亞軍，等．華北平原一次嚴重區(qū)域霧霾天氣分析與數(shù)值預(yù)報試驗［J］．中國科學院研究生院學報，2014，31 (3):337-344．ZHANG Xiaoling，TANG Yixi，XIONG Yajun，et al．Analysis and numerical forecast of a regional for-haze in North China Plain［J］．Journal of University of Chinese Academy of Sciences，2014，31 (3):337-344．

［19］ 陳靜，鈐偉妙，韓軍彩，等．石家莊市秋季典型天氣背景下重污染特征分析［J］．氣象與環(huán)境學報，2015，31(4):42-50．CHEN Jing，QIAN Weimiao，HAN Juncai，etal．Pollution characteristic under typical weather background in autumn over Shijiazhuang［J］．Journal of Meteorology and Environment，2015，31(4):42-50．

［20］ 宗志平，馬杰，張恒德，等．近幾十年來凍雨時空分布特征分析［J］．氣象，2013，39(7):813-820．ZONG Zhiping，MA Jie，ZHANG Hengde，et al．Analysis on the spatial-temporal characteristics of freezing rain in recent decades ［J］．Meteorological Monthly，2013，39(7):813-820．

［21］ 劉淑媛，鄭永光，陶祖鈺．利用風廓線雷達資料分析低空急流的脈動與暴雨關(guān)系［J］．熱帶氣象學報，2003，19(3):285-290．LIU Shuyuan，ZHENG Yongguang，TAO Zuyu．The analysis of the relationship between pulse of LLJ and heavy rain using wind profiler data［J］．Journal of Tropical Meteorology，2003，19(3): 285-290．

［22］ 阮征，何平，葛潤生．風廓線雷達對大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)的探測研究［J］．大氣科學，2008，32(1):133-140．RUAN Zheng，HE Ping，GE Runsheng．Determination of refractive index structure constant with wind profile radar data［J］．Chinese Journal of Atmospheric Sciences，2008，32(1):133-140．

［23］ 楊引明，陶祖鈺．上海LAP-3000邊界層風廓線雷達在強對流天氣預(yù)報中的應(yīng)用初探［J］．成都信息工程學院學報，2003，18 (2):155-160．YANG Yinming，TAO Zuyu．Application of LAP-3000 boundary wind profile radar to severe convective weather forecast［J］．Journal of Chengdu University of Information Technology，2003，18(2): 155-160．

［24］ 劉寧微，馬雁軍，劉曉梅，等．沈陽地區(qū)霾與霧的觀測研究［J］．環(huán)境科學學報，2011，31(5):1064-1069．LIU Ningwei，MA Yanjun，LIU Xiaomei，et al．Observations on haze and fog in Shenyang area［J］．Acta Scientiae Circumstantiae，2011，31(5):1064-1069．

［25］ 朱佳雷，王體健，邢莉，等．江蘇省一次重霾污染天氣的特征和機理分析［J］．中國環(huán)境科學，2011，31(12):1943-1950．ZHU Jialei，WANG Tijian，XING Li，et al．Analysis on the characteristics and mechanism of a heavy haze episode in Jiangsu Province［J］．China Environmental Science，2011，31(12):1943-1950．

［26］ 程念亮，李云婷，張大偉，等．2014年10月北京市4次典型空氣重污染過程成因分析［J］．環(huán)境科學研究，2015，28(2):163-170．CHENG Nianliang，LI Yunting，ZHANG Dawei，et al．Analysis about the characteristics and formation mechanisms of serious pollution events in October 2014 in Beijing［J］．Research of Environmental Sciences，2015，28(2):163-170．

［27］ 高健，張岳翀，王淑蘭，等．北京2011年10月連續(xù)灰霾過程的特征與成因初探［J］．環(huán)境科學研究，2012，25(11):1201-1207．GAO Jian，ZHANG Yuechong，WANG Shulan，et al．Study on the characteristics and formation of a multi-day haze in October 2011 in Beijing［J］．Research of Environmental Sciences，2012，25(11): 1201-1207．

［28］ 張欣，許建明，王體健，等．上海市一次重霾污染過程的特征及成因分析［J］．南京大學學報(自然科學)，2015，51(3):463-471．ZHANG Xin，XU Jianming，WANG Tijian，et al．Characteristics and formation mechanism of a serious haze episode in December 2013 in Shanghai［J］．Journal of Nanjing University(Natural Sciences)，2015，51(3):463-471．

［29］ 環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心．環(huán)境衛(wèi)星秸稈焚燒遙感監(jiān)測日報［EB OL］．北京:環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心，2011，［2011-11-11］．http: hjj．mep．gov．cn jgjs 201511 U020151106-733022354345．pdf．

［30］ 環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心．環(huán)境衛(wèi)星秸稈焚燒遙感監(jiān)測周報［EB OL］．北京:環(huán)境保護部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心，2011，［2011-11-6］． http: hjj． mep． gov． cn jgjs 201511 P020151109660635248538．pdf．

Analysis of Persistence and Intensification Mechanism of a Heavy Haze Event in Shenyang

LI Chong1，YUAN Zipeng1，2，WU Yutong1，BAN Weilong1，LI Dian1，JI Caoxiang1，GAO Wenkang3
1．Shenyang Meteorological Bureau，Shenyang 110168，China
2．Liaoning Meteorological Bureau，Shenyang 110001，China
3．State Key Laboratory of Atmospheric Boundary Layer，Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China

A heavy continuous haze event that occurred from November 7thto 9th，2015，in Shenyang area was comprehensively analyzed based on the environmental data including circulation pattern，meteorological observation data，pollutant concentrations，wind profiler and raindrop information．The results show that the AQI was more than 500 for 22 hours．PM2．5was the primary pollutant，with the highest concentration reaching 1308 μg m3．The coefficient variables between PM2．5and PM10，NO2and CO were 0．996，0．602 and 0．891 respectively．The positive correlation of PM2．5with PM10and CO was significant．The daily precipitation on November 7thand 8thwere，respectively，9．9 mm and 2．3 mm，but the dilution and scavenging effects of precipitation were not obvious for pollutants in this haze event．Stable large-scale circulation and atmospheric stratification occurred in the middle and lower troposphere，while various inversion layers between 925 hPa and 850 hPa，displayed by four consecutive hours sounding curve(the maximum intensity of inversion could reach 5℃)and high relative humidity(the mean daily relative humidity was more than 75%)，were the advantageous meteorological conditions．The vertical velocities of the whole atmospheric layer according to wind profiler radar were between－1 to 1 m s，which were very slow．Weak vertical velocity below 2 m s near the ground provided excellent dynamic conditions during this heavy haze event．Near surface wind could reach level 3 to 4，which was advantageous to the transportation of the upstream pollutants．The long distancetransport of large amounts of pollutants caused by the burning of straws in Shenyang's periphery was probably related to this haze event．

haze;heavy pollution;weather conditions;precipitation;pollutant transport

X83

1001-6929(2017)03-0349-10

A

10．13198 j．issn．1001-6929．2017．01．58

李崇，袁子鵬，吳宇童，等．沈陽一次嚴重污染天氣過程持續(xù)和增強氣象條件分析［J］．環(huán)境科學研究，2017，30(3):349-358．

LI Chong，YUAN Zipeng，WU Yutong，et al．Analysis of persistence and intensification mechanism of a heavy haze event in Shenyang［J］．Research of Environmental Sciences，2017，30(3)349-358．

2016-06-16

2016-11-30

中國氣象局預(yù)報員專項(CMAYBY2015-016)

李崇(1985-)，女，遼寧沈陽人，工程師，碩士，主要從事短期天氣預(yù)報研究，653318494@qq．com．