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        2016年冬季河南三次持續(xù)污染過程的環(huán)流及關(guān)鍵氣象要素特征

        2019-12-30 11:45:40
        關(guān)鍵詞:東移露點風(fēng)力

        (1 中國氣象局河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點開放實驗室,鄭州 450003;2 河南省氣象臺,鄭州 450003)

        0 引言

        灰霾主要是由懸浮在空氣中的細(xì)顆粒引起的大氣能見度降低的天氣現(xiàn)象,與空氣污染程度的變化關(guān)系密切[1]。隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模迅速擴(kuò)大和城市化進(jìn)程的加快,污染物排放量日益增大,灰霾天的出現(xiàn)越來越頻繁,灰霾天氣的研究已成為一個熱點。司瑤冰等[2]、饒曉琴等[3]和朱彬等[4]研究表明,影響空氣污染發(fā)生的原因有多種,一是本地污染物的排放或者局地污染物的輸送達(dá)到一定量;二是有利污染物堆積的氣象條件。影響城市大氣污染的最重要兩大因素是污染物排放和大氣的穩(wěn)定度,導(dǎo)致污染物濃度變化的主導(dǎo)因素是天氣變化。

        目前,已有一些氣象工作者就氣象條件與污染的關(guān)系做了相關(guān)研究,如張夏琨等[5]和山義昌等[6]分別研究了石家莊市和濰坊市空氣質(zhì)量與氣象條件的關(guān)系;楊蘭芳等[7]和趙敬國等[8]分析了蘭州市城區(qū)大氣受煙塵污染的變化特征及空氣污染與氣象條件的關(guān)系;肖舜等[9]和孟燕軍等[10]分析了西安世園會園區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量與氣象因子的關(guān)系,并歸納了影響北京市大氣污染物變化的地面天氣形勢場特征;紀(jì)曉玲等[11]探討了銀川市灰霾天氣環(huán)流分析及預(yù)報思路。大量研究結(jié)果[12-13]表明,氣象條件通過影響污染物的稀釋、擴(kuò)散、傳輸和轉(zhuǎn)化過程,進(jìn)而影響污染物的時空分布。然而目前關(guān)于連續(xù)污染天氣的相關(guān)預(yù)報研究還不夠,遠(yuǎn)不能滿足連續(xù)污染天氣預(yù)報、預(yù)警業(yè)務(wù)的開展和為政府、公眾提供信息服務(wù)的需求。大氣擴(kuò)散的理論研究和試驗研究表明,在不同的氣象條件下,同一污染源排放所造成的地面污染物濃度可相差幾十倍乃至幾百倍。這是由于大氣對污染物的擴(kuò)散稀釋能力隨著氣象條件的不同而發(fā)生巨大變化緣故。因此,深入研究連續(xù)污染期間以及結(jié)束時的氣象要素演變特征和高空、地面環(huán)流特點十分必要,可為今后連續(xù)污染天氣的持續(xù)、結(jié)束氣象條件研判以及預(yù)報預(yù)警業(yè)務(wù)開展提供科學(xué)依據(jù)。針對以上需求,本文就河南省2016年冬季出現(xiàn)的3次大范圍持續(xù)污染天氣過程,利用常規(guī)高空、地面觀測資料、NCEP再分析資料以及L波段探空資料等,從環(huán)流場、距平場、溫壓濕要素演變特征以及近地層逆溫等方面進(jìn)行了詳盡分析,從而凝練出對預(yù)報、預(yù)警具有重要參考價值的定性及定量指標(biāo)。

        1 污染實況

        2016年末—2017年初,河南省出現(xiàn)了多次、持續(xù)性的中度到嚴(yán)重污染天氣過程(圖1)。第I次過程發(fā)生在2016年11月28日—12月5日,持續(xù)8 d,其中12月2日為全省中到重度污染,12月5日北中部部分地區(qū)為重度污染,其他時段均為輕到中度污染。第II次過程發(fā)生在2016年12月15—21日,持續(xù)7 d,其中15—17日全省大部分地區(qū)為中到重度污染,18日沿黃河及以北地區(qū)加強(qiáng)為嚴(yán)重污染,19—20日嚴(yán)重污染進(jìn)一步擴(kuò)展到全省。第III次過程發(fā)生在2016年12月28日—2017年1月11日,持續(xù)長達(dá)15 d,其中2016年12月28日—2017年1月3日,幾乎為全省性重度污染,豫北部分縣市為嚴(yán)重污染;2017年1月4—7日污染范圍明顯縮小,強(qiáng)度也有所減弱,豫北轉(zhuǎn)為重度污染,其他地區(qū)減弱為輕到中度污染或良;8—11日污染再次加強(qiáng),除西部三門峽地區(qū)外,其他大部分地區(qū)均為中到重度污染,稍弱于過程開始階段。

        圖1 3次污染過程實況Fig. 1 Actual situation of three pollution processes

        2 氣象要素特征

        為了了解污染天氣產(chǎn)生、持續(xù)和結(jié)束與氣象要素演變的關(guān)系,并歸納總結(jié)其變化特征,為今后污染天氣的預(yù)報提供有利參考。分別對3次污染過程自北向南選取安陽站(北部)、鄭州站(中部)和信陽站(南部)3個代表站,作為主要分析對象,制作3站污染期間氣溫、氣壓、露點和降水折線圖,對比分析各要素演變特征及其對應(yīng)的污染時段。

        第I次污染過程從安陽(圖2a)和鄭州(圖2b)兩站的溫度變化曲線可知,北中部夜間最低溫度在2~4℃,白天最高溫度15℃左右,晝夜溫差11~13℃,信陽站(圖2c)晝夜溫差略小,約10 ℃左右。3站氣壓均在1015~1035 hPa擺動,變化幅度達(dá)20 hPa,結(jié)合地面圖可知,在2016年12月2日前受高壓帶控制,2日后逐漸轉(zhuǎn)入由東北經(jīng)華北南伸的低壓帶中的均壓場里,同時伴隨污染逐漸加強(qiáng),5日,由于強(qiáng)冷空氣東移南下,西部西北風(fēng)、北部偏北風(fēng)逐漸加大到6~8 m·s-1,河南上游局地出現(xiàn)揚沙,伴隨著風(fēng)力逐漸加大及有利的風(fēng)向,上游的浮塵與揚沙逐漸向河南省輸送,使得PM10濃度明顯升高,造成北中部地區(qū)重度污染。除5日外,其他時段風(fēng)力均為2 m·s-1左右,邊界層擴(kuò)散條件較差,有利于污染天氣出現(xiàn)。

        第II次污染過程從3站的折線圖(圖2d~2f)可知,2016年12月18—20日,嚴(yán)重污染期間,3站氣象要素共同特征為,早晚溫差逐漸縮小,由前期的12 ℃左右下降到4~6 ℃,即最高溫度在降低、最低溫度在升高。3站露點溫度在嚴(yán)重污染發(fā)生前的17日均有明顯升高趨勢,而后安陽站穩(wěn)定在-3 ℃,鄭州站穩(wěn)定在3 ℃,信陽站逐漸上升到5℃左右,溫度露點差減小到0~5 ℃,部分時刻露點溫度接近氣溫,空氣基本達(dá)到飽和,部分吸濕粒子凝結(jié)增大但沒有達(dá)到下沉的比重,這時會使污染加重。由于污染期間幾乎無冷空氣影響,海平面氣壓維持在1025 hPa左右,變化幅度不超過5 hPa,氣壓梯度小、風(fēng)速小。21日強(qiáng)冷空氣南下,并伴有弱降水,風(fēng)力的加大及降水的產(chǎn)生有利污染物的擴(kuò)散和沉降,污染由嚴(yán)重轉(zhuǎn)為重度。22日,冷空氣繼續(xù)南下,風(fēng)速及溫度露點差顯著增大,靜穩(wěn)的大氣層結(jié)被打破,污染天氣進(jìn)一步減弱并消散。

        第III次污染期間溫度及露點溫度變化(圖2g~2i)表明,二者有呈同位相變化趨勢,白天氣溫升高時,露點溫度略有升高,夜間氣溫逐漸降低,有時最低溫度會降到與露點溫度相同,空氣基本達(dá)到飽和狀態(tài),此時為霧霾混合態(tài)。海平面氣壓折線顯示,2016年12月29日之后氣壓在1020~1030 hPa變化,變動幅度約為10 hPa,風(fēng)速依然為2 m·s-1左右,風(fēng)向以偏北或北北東為主。2017年1月4—7日,污染減弱階段,全省大部分地區(qū)出現(xiàn)了小雨天氣,從降水的柱狀圖可知,南部信陽站降水明顯強(qiáng)于北部的安陽站,此時南部地區(qū)污染迅速減弱,部分地區(qū)以良為主,北中部地區(qū)仍為重度污染,這一事實說明,降水越明顯,濕沉降作用越顯著。本次污染結(jié)束的顯著特征是溫度露點差明顯增大,如2017年1月12日14時,3站氣溫在10~12 ℃,露點溫度-10 ℃左右,二者差值超過20 ℃。

        上述對污染期間氣象要素演變分析表明,當(dāng)最高溫度降低,最低溫度升高,晝夜溫差減小時;露點溫度升高或恒定時,溫度露點差減小,甚至部分時段空氣達(dá)到飽和時;溫度與露點溫度有呈同位相變化趨勢時,溫度露點差無變化或減小時;均有利污染天氣的出現(xiàn)。當(dāng)晝夜溫差下降到4~6 ℃,溫度露點差下降到0~5 ℃,風(fēng)力約為2 m·s-1,氣壓變幅<5 hPa或強(qiáng)冷空氣開始南下PM10濃度明顯升高時,均有可能產(chǎn)生嚴(yán)重污染天氣,若上述氣象條件無明顯改善,污染天氣將持續(xù)。當(dāng)有弱降水或弱冷空氣影響時,風(fēng)力略有增加,污染會稍有緩解,但不會徹底清除。只有強(qiáng)冷空氣南下導(dǎo)致氣壓快速升高、風(fēng)力迅速加大到6~8 m·s-1、溫度露點差顯著增加,或者有明顯降水出現(xiàn)時,污染天氣將徹底結(jié)束。

        3 形勢場演變及距平場特征

        3.1 500 hPa形勢演變及距平場特征

        天氣形勢從根本上決定了氣象要素的分布和變化,從而決定了大氣的擴(kuò)散能力與大氣的穩(wěn)定程度。對一個地區(qū)而言,污染源的變化在短時間內(nèi)是相對穩(wěn)定的,在這種情況下,污染物濃度的高低變化主要取決于大氣的擴(kuò)散能力。第I次污染期間,12月2日20時500 hPa高空圖顯示,在70°E附近、45°N以北地區(qū)有高壓脊逐漸發(fā)展并東移,同時在120°E、70°N附近有500 dagpm的低壓中心逐漸向東南方向移動,至3日20時,高壓脊東移到80°E附近,東部低渦中心穩(wěn)定少動,508 dagpm的等高線南壓到55°N附近,河南省受低壓底部及脊前不斷東移南下的短波槽影響。4日20時高壓脊繼續(xù)東移到90°E附近、40°N以北地區(qū),低渦中心東南移到130°E、60°N附近,隨著高壓脊的進(jìn)一步東移,河南省由西西南氣流轉(zhuǎn)為西西北氣流影響,至5日20時,脊線繼續(xù)東移到100°E附近,低渦移至135°E、58°N附近,此時,河南省處在脊前、低渦后部的西北風(fēng)里,同時伴有強(qiáng)冷空氣南下,擴(kuò)散條件明顯改善,污染天氣逐漸減弱消散。污染期間距平場顯示(圖3a),55°—60°N以北地區(qū)為負(fù)距平區(qū),以南為正距平區(qū),且在80°E以西、25°—40°N之間有一正距平中心,中心強(qiáng)度達(dá)8 dagpm,河南省所處區(qū)域正距平約為5 dagpm。

        圖2 3次污染期間安陽(a、d、g)、鄭州(b、e、h)、信陽(c、f、i)站氣溫、氣壓、露點折線圖Fig.2 Temperature, pressure, and dew point in Anyang, Zhengzhou and Xinyang during the three pollution periods(a), (d), (g) are for Anyang Station; (b), (e), (h) are for Zhengzhou Station; and (c), (f), (i) are for Xinyang Station

        圖3 500 hPa平均高度(等值線)及距平場(色斑)(a)第I次過程;(b)第II次過程;(c)第III次過程(單位:dagpm)Fig. 3 500 hPa average height (contour) and anomalous field (spot): (a) the first process, (b) the second process, and (c)the third process (unit: dagpm)

        第II次污染期間,即2016年12月15—21日,500 hPa形勢場在70°—80°E及60°N以北地區(qū)始終維持492 dagpm低壓中心,這一特征與第I次過程有所不同,在20°—60°N為平直的西風(fēng)環(huán)流,且不斷有短波槽東移影響河南省,這點與第I次過程非常相似,直至21日20時,轉(zhuǎn)受西北氣流控制,污染徹底結(jié)束。第II次過程500 hPa平均高度場(圖3b)顯示,河南省所處的中緯度地區(qū)環(huán)流與第I次較為相似,均為西西北氣流影響,但在65°N、80°E附近有496 dagpm的低壓中心與第I次過程明顯不同,由低壓中心向西南一直延伸到35°N均為負(fù)距平區(qū),東北到華北為正距平區(qū),河南省處在6~7 dagpm正距平區(qū)域內(nèi)。

        第III次過程500 hPa形勢場顯示,2016年12月28—29日,河南省由西北氣流轉(zhuǎn)為西南氣流,12月30日—2017年1月3日,在80°—120°E、65°—75°N地區(qū)維持龐大的低壓系統(tǒng),另外南支槽位于90°E、15°—30°N附近,在30°—60°N中緯度地區(qū)為平直的西風(fēng)環(huán)流,不斷有短波槽東移影響河南省,這一特征與前兩次過程基本相同,同時也說明高空環(huán)流平直且有短波槽東移是有利于污染天氣形成的天氣尺度特征之一。4日20時,南支槽東移到95°E附近,河南省轉(zhuǎn)為西南氣流影響,同時在貝加爾湖南側(cè)有低槽逐漸發(fā)展并東南移,與中緯度低槽合并后于7日20時移過河南省,在此期間河南省產(chǎn)生了弱降水,污染略有緩解,但低槽過后環(huán)流并沒有明顯調(diào)整,8—11日依然以平直的西風(fēng)氣流為主,底層湍流擴(kuò)散較弱,污染天氣略有發(fā)展并持續(xù)。距平場顯示(圖3c)與第I次過程較為相似,在55°—60°N以北地區(qū)為負(fù)距平區(qū),以南為正距平區(qū),且在80°E以西、25°—40°N之間有一正距平中心,中心強(qiáng)度達(dá)8 dagpm,河南省處在正距平約為5 dagpm的區(qū)域。

        對三次污染過程的500 hPa形勢演變及距平場分析表明,污染期間,河南省所處的中緯度地區(qū)多為平直的西風(fēng)環(huán)流,每隔2~3d有短波槽移過或長期受偏西到西西南氣流影響,且為正距平,強(qiáng)度達(dá)5~7 dagpm,上述特征均不利東亞大槽的建立和冷空氣南下,但有利于靜穩(wěn)天氣形成及維持,進(jìn)而導(dǎo)致污染天氣出現(xiàn)。

        3.2 地面形勢演變及距平場特征

        第I次污染過程中,2016年11月20日08時地面場顯示,新疆到貝加爾湖南側(cè)一帶為1040 hPa龐大高壓區(qū),隨后高壓主體逐漸向東擴(kuò)展,29日08時,高壓帶斷裂成兩部分,一個中心位于新疆北部,另一中心位于東北地區(qū),河南省處在兩高之間的均壓場里。30日—12月1日,西部的高壓中心不斷東移到河套地區(qū),河南受擴(kuò)散冷空氣影響,擴(kuò)散條件逐漸轉(zhuǎn)好,從上面的實況分析可知,此時河南全省為輕到中度污染,污染相對較弱。2日20時河南省處在均壓場里,擴(kuò)散條件明顯變差,此時也是本次污染過程最嚴(yán)重的時段。3日20時,由東北北部經(jīng)華北直到河南省為一低壓帶,同時,在貝加爾湖西側(cè)有1042.5 hPa的高壓中心逐漸發(fā)展。4日20時,高壓中心略南移,但冷高壓的前鋒已東南伸到華北北部,受冷空氣推擠,東北地區(qū)的低壓帶快速收縮東移到日本海到山東半島,隨著冷空氣的進(jìn)一步東移南下,冷空氣前鋒于5日白天到達(dá)河南省,風(fēng)力快速加大,河南省上游局地出現(xiàn)了揚沙天氣,PM10濃度顯著升高,并造成北中部地區(qū)重度污染。由于強(qiáng)冷空氣作用,維持多日的靜穩(wěn)大氣層結(jié)被打破,近地層湍流擴(kuò)散明顯增強(qiáng),污染天氣徹底結(jié)束。

        第II次污染期間逐日地面圖演變顯示,河南省處在北高南低的氣壓場里,但氣壓梯度非常小,以2~3 m·s-1東北風(fēng)為主,由于華北地區(qū)的嚴(yán)重污染,弱的北-東北風(fēng)將上游的污染物傳輸?shù)胶幽稀?016年12月21日08時,前期在貝加爾湖附近逐漸堆積加強(qiáng)的冷空氣,沿河西走廊經(jīng)河套地帶繼續(xù)南下影響河南省,河南省西部地區(qū)風(fēng)力逐漸加大到4~6 m·s-1,配合高空西北氣流,大氣的擴(kuò)散條件逐漸增強(qiáng),維持多日的污染天氣陸續(xù)消除。

        第III次污染過程地面場分析表明,2016年12月28—31日期間,河南省處在高壓里的均壓場中,風(fēng)力小,不利污染物擴(kuò)散。2017年1月1—2日,河套地區(qū)有冷高壓東南移,但由于河南省北部和西部同時加壓,河南省大部分地區(qū)風(fēng)力依然較小,湍流擴(kuò)散仍然很弱,污染物進(jìn)一步累積,因此在2016年12月28日—2017年1月3日期間,污染逐漸加重,大部分地區(qū)以重度污染為主。4日以后,貝加爾湖到新疆地區(qū)北部維持1040 hPa的冷高壓中心,不斷有冷空氣擴(kuò)散南下,配合東移的高空槽,河南省出現(xiàn)弱降水天氣,由于降水的稀釋及沉降作用,4—8日期間污染略有減弱。降水結(jié)束后,8—11日高空轉(zhuǎn)受槽后偏西氣流控制;地面圖上,冷中心位置維持不變,河套地區(qū)氣壓梯度增大,河南省處在大梯度區(qū)前沿的均壓場里,擴(kuò)散條件較差,重污染區(qū)由河南省北部逐漸擴(kuò)展到中部。12日起,高空形勢明顯調(diào)整,700 hPa轉(zhuǎn)為西北氣流;地面場顯示,河南省西部氣壓梯度明顯加大,偏西風(fēng)加大到4 m·s-1,持續(xù)長達(dá)15 d的中到重度污染天氣結(jié)束。

        綜上可知,污染期間地面為均壓場或鞍型場,風(fēng)力約為2 m·s-1,并且無特定風(fēng)向。即便有弱冷空氣擴(kuò)散南下,氣壓略有升高,但風(fēng)力無明顯增加時,污染天氣依然維持。當(dāng)出現(xiàn)小雨量級的降水時,污染會有所減弱,但不會消除,并且在降水發(fā)生前后污染有加重趨勢。當(dāng)高空轉(zhuǎn)為較強(qiáng)西北氣流或地面有強(qiáng)冷空氣影響,即風(fēng)力加大到6~8 m·s-1時,污染會徹底清除。由于排放到大氣中的污染物在風(fēng)的作用下,會被輸送到其它地區(qū),風(fēng)速愈大,單位時間內(nèi)污染物被輸送的距離愈遠(yuǎn),混入的空氣愈多,污染濃度愈低,所以風(fēng)不但對污染物進(jìn)行水平搬運,而且有稀釋沖淡的作用,所以當(dāng)強(qiáng)冷空南下,風(fēng)力明顯增大時持續(xù)多日的污染天氣將結(jié)束。

        3次污染過程平均海平面氣壓場及距平場(圖4a~4c)顯示,從新疆北部經(jīng)西北至華北及蒙古國境內(nèi)為1028 hPa控制的龐大高壓帶,鋒區(qū)位于長江及以南地區(qū),河南省處在二者過渡地帶的均壓場中且為負(fù)距平或與常年持平。地面為均壓場,等壓線稀疏,氣壓梯度力小,不利于近地層風(fēng)力的加大,負(fù)距平同樣說明冷空氣勢力較弱,湍流擴(kuò)散有限,有利于污染天氣出現(xiàn)。

        4 低層大氣層結(jié)特征

        4.1 風(fēng)切變特征

        從925 hPa與1000 hPa的風(fēng)切變可知,第I次過程(圖5a)風(fēng)切變在1.5~2.5 m·s-1,相對后兩次稍大,因此第一次污染過程要弱于后兩次。后兩次污染過程(圖5b~5c)風(fēng)切變均<1.5 m·s-1,水平風(fēng)垂直切變小不利于近地面污染物的垂直擴(kuò)散,近地層湍流擴(kuò)散非常弱,大氣維持靜穩(wěn)狀態(tài),底層污染物很難向上層或周邊擴(kuò)散,使得污染物在大氣層底部聚集,并隨時間逐漸累計,污染也隨之加重。直到有強(qiáng)冷空氣南下,大氣靜穩(wěn)狀態(tài)被打破,底層污染物得到有效稀釋與擴(kuò)散,污染天氣徹底結(jié)束。

        圖4 平均海平面氣壓(等值線)及距平場(色斑);(a)第I次過程、(b)第II次過程、(c)第III次過程(單位:hPa)Fig.4 Mean sea level pressure (contour) and anomalous field (spot)(a) the first process, (b) the second process, and (c) the third process (unit: hPa)

        圖5 925 hPa與1000 hPa的風(fēng)切變(a)第I次過程;(b)第II次過程;(c)第III次過程(單位:m·s-1)Fig. 5 Wind cut of 925 hPa and 1000 hPa (a) the first process, (b) the second process, and (c) the third process (unit: m·s-1)

        4.2 L波段探空數(shù)據(jù)特征

        姜大膀等[14]對蘭州市區(qū)低空大氣溫度層結(jié)特征及其與空氣污染的關(guān)系研究表明:空氣污染物濃度與市區(qū)上空逆溫層發(fā)生頻率呈正相關(guān);與低空大氣層結(jié)溫度遞減率呈負(fù)相關(guān)。L波段探空儀是我國近年來氣象業(yè)務(wù)中廣泛運用的新一代高空探測系統(tǒng),可探測從地面到3000 m高空的風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、濕度等氣象要素,能較好反映逆溫情況。

        圖6為3次污染期間鄭州站L波段探空剖面圖,從中可知200 m以下均有逆溫存在,大氣中逆溫層的出現(xiàn),會增強(qiáng)大氣穩(wěn)定性,阻礙空氣垂直運動發(fā)展,使得大量的煙、塵、水汽凝結(jié)物等聚集在近地面,造成空氣污染。100 m以下風(fēng)速均<3 m·s-1,貼地層相對濕度在50%左右。當(dāng)?shù)蛯訚穸却?,高層濕度明顯減小(圖6a)或1000 m以下風(fēng)力均<3 m·s-1并且50%的相對濕度增至600 m左右時(圖6b),將出現(xiàn)重度到嚴(yán)重污染,如12月2日及12月18—20日。另外,在2017年1月4—8日弱污染期間(圖6c),近地層基本無逆溫,1000 m以下相對濕度均為80%左右并伴有降水出現(xiàn)??梢?,當(dāng)近地層大氣溫度遞減率較小或有貼地逆溫層存在,以及大氣處于下濕上干時,大氣層結(jié)穩(wěn)定,大氣對污染物的稀釋擴(kuò)散能力減弱,往往會造成近地面嚴(yán)重污染。

        圖6 鄭州站L波段探空圖(色斑為相對濕度,單位:%)(a)第I次過程;(b)第II次過程;(c)第III次過程Fig. 6 L-band sounding map of Zhengzhou station (color of the spot represents different relative humidity unit: %)(a) the first process, (b) the second process, and (c) the third process

        5 結(jié)論

        1)通過對3次污染期間氣象要素演變的詳盡分析,可知當(dāng)氣壓顯著下降且變化幅度<5 hPa、風(fēng)力2 m·s-1左右、晝夜溫差下降到4~6℃、溫度露點差下降到0~5℃或強(qiáng)冷空氣南下PM10濃度明顯升高時,均可產(chǎn)生嚴(yán)重污染天氣,若上述氣象條件無明顯改善,污染天氣將持續(xù)。當(dāng)有弱降水或弱冷空氣影響,風(fēng)力略有增加時,污染會稍有緩解,但不會徹底清除。當(dāng)有強(qiáng)冷空氣南下即氣壓快速升高、風(fēng)力明顯加大到6~8 m·s-1以及溫度露點差迅速增加到20 ℃以上,或有明顯降水時,污染天氣將會徹底結(jié)束。

        2)污染期間河南所在區(qū)域,500 hPa逐日環(huán)流場表現(xiàn)為每隔2~3d有短波槽移過或長期受偏西到西西南氣流影響,合成場為平直的西風(fēng)環(huán)流控制且為正距平,不利于東亞大槽的建立和冷空氣南下,有利于靜穩(wěn)天氣出現(xiàn);地面為均壓場或鞍型場為負(fù)距平或與常年持平,冷空氣勢力較弱,等壓線稀疏,氣壓梯度力小,不利于近地層風(fēng)力的加大,湍流擴(kuò)散有限,有利于污染天氣的出現(xiàn)。

        3)當(dāng)出現(xiàn)小雨量級的降水時,污染會有所減弱,但不會消除,并且降水發(fā)生前后污染有加重的趨勢。當(dāng)高空轉(zhuǎn)為較強(qiáng)西北氣流或地面有強(qiáng)冷空氣影響即風(fēng)力增加到6~8 m·s-1時,污染將徹底清除。

        4)短期內(nèi)在空氣污染物排放量變化不大的情況下,當(dāng)近地層大氣溫度遞減率較小或有貼地逆溫層存在時,大氣層結(jié)穩(wěn)定,空氣污染物的稀釋擴(kuò)散能力減弱,往往會造成嚴(yán)重污染。L波段探空剖面表明,污染期間200 m以下均有逆溫存在,100 m以下風(fēng)速均<3 m·s-1,貼地層相對濕度在50%左右。當(dāng)?shù)蛯訚穸却螅邔訚穸妊杆贉p小時,或1000 m以下風(fēng)力均<3 m·s-1,并且50%的相對濕度增至600 m左右時,將出現(xiàn)重度到嚴(yán)重污染。

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