李 琳， 于亞薇， 岳欣健， 李 崢， 鐘志勇， 李明慧

(1.興城市氣象局， 遼寧 興城 125100； 2.葫蘆島市氣象局， 遼寧 葫蘆島 125000； 3.綏中縣氣象局， 遼寧 綏中 125200)

葫蘆島市地處遼寧省西部沿海，屬大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫9.6℃，年均降水量576.8 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 630.6 h，無(wú)霜期180.5 d。災(zāi)害性天氣有強(qiáng)降水、大風(fēng)、冰雹、大霧、霾等，其中霧霾是主要的氣象災(zāi)害之一。如2019年1月11—13日葫蘆島地區(qū)發(fā)生了一次持續(xù)性霧霾天氣過(guò)程，期間空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)持續(xù)上升，首要污染物為PM2.5，13日01:00市區(qū)監(jiān)測(cè)PM2.5濃度達(dá)460 μg/m3，為嚴(yán)重污染水平。為類似霧霾天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考，利用高低空綜合氣象資料分析此次天氣過(guò)程的變化特征。

1 資料來(lái)源與分析方法

1.1 資料來(lái)源

常規(guī)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于葫蘆島市連山區(qū)國(guó)家氣象站，主要包括能見(jiàn)度、氣溫、露點(diǎn)溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)向和風(fēng)速，均為逐小時(shí)數(shù)據(jù)。探空資料來(lái)源于遼寧省錦州市高空站每日2次(08時(shí)和20時(shí))的探空資料。

1.2 分析方法

利用高低空綜合氣象資料分析霧霾天氣過(guò)程期間PM2.5濃度、氣象要素、逆溫層的變化特征，進(jìn)一步解釋形成霧霾天氣過(guò)程并持續(xù)的原因。

空氣質(zhì)量污染等級(jí)劃分：從環(huán)境學(xué)角度定義，101≤AQI≤150為輕度污染(三級(jí))，151≤ AQI≤200為中度污染(四級(jí))，201≤AQI≤300為重度污染(五級(jí))，AQI>300為嚴(yán)重污染(六級(jí))；從氣象學(xué)角度定義，相對(duì)濕度≤80%，能見(jiàn)度2.0～3.0 km時(shí)為中度霾，能見(jiàn)度小于2.0 km時(shí)為重度霾。

2 結(jié)果與分析

2.1 霧霾天氣特征

從表1看出，2019年1月11—13日葫蘆島市連續(xù)3 d為重度到嚴(yán)重霾。此次區(qū)域性霾有2個(gè)明顯特點(diǎn)，一是葫蘆島自東北向西南污染程度逐漸減輕，市區(qū)和興城污染尤為嚴(yán)重，建昌山區(qū)受影響相對(duì)較??；二是這次過(guò)程是葫蘆島入冬以來(lái)最為嚴(yán)重的一次，污染水平高持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，1月12日葫蘆島市區(qū)監(jiān)測(cè)PM2.5最嚴(yán)重時(shí)段日均濃度314 μg/m3。

表1 2019年1月11—13日葫蘆島空氣質(zhì)量

注：數(shù)據(jù)來(lái)源于葫蘆島市氣象臺(tái)氣象和環(huán)境保護(hù)數(shù)據(jù)中心。

2.2 環(huán)流形勢(shì)

經(jīng)高空500 hPa圖分析，自2019年1月11日08時(shí)開(kāi)始，整個(gè)東亞地區(qū)處于“兩槽一脊”的形勢(shì)，巴爾喀什湖和鄂霍茨克海域上空分別維持低槽系統(tǒng)，葫蘆島地區(qū)受槽后脊前的西北氣流控制。700 hPa環(huán)流形勢(shì)與500 hPa高空形勢(shì)場(chǎng)大致相同，冷空氣勢(shì)力較弱，大氣層結(jié)穩(wěn)定。850 hPa低緯高壓系統(tǒng)深厚，葫蘆島地區(qū)受西南偏西氣流控制，有利于暖濕氣團(tuán)北上，到14日與東路冷空氣交匯。

從圖1看出，11日08時(shí)葫蘆島地區(qū)處于冷高壓北側(cè)偏西風(fēng)場(chǎng)，風(fēng)速小，有利于形成逆溫層結(jié)，近地面偏西風(fēng)將上游污染物輸送至下游，污染物堆積加重。11日20時(shí)北部低壓逐漸南移，12日08時(shí)低壓系統(tǒng)占主導(dǎo)，該市受低壓外圍的均壓場(chǎng)控制，形成靜穩(wěn)形勢(shì)場(chǎng)。大氣狀況非常穩(wěn)定，擴(kuò)散條件差，有利于污染物的積聚和發(fā)展，迅速發(fā)展為重度霾，AQI長(zhǎng)時(shí)間處于200以上，達(dá)到重度污染。14日冷空氣開(kāi)始影響遼西地區(qū)，大氣穩(wěn)定程度減弱，加速污染物的擴(kuò)散。

圖12019年1月11日08時(shí)500 hPa高度形勢(shì)場(chǎng)(左)和12日08時(shí)地面氣壓場(chǎng)(右)

2.3 地面氣象要素變化

大氣顆粒物對(duì)可見(jiàn)光的散射和吸收是造成能見(jiàn)度下降的主要原因， PM2.5濃度與能見(jiàn)度呈負(fù)相關(guān)，質(zhì)量濃度越高能見(jiàn)度越低。從表2看出，11日的平均能見(jiàn)度為2.0 km，12日4時(shí)下滑至2 km以下，出現(xiàn)重度霾；12日6—11時(shí)降至300 m，達(dá)到嚴(yán)重霾，直至18時(shí)后維持在5 km左右，重污染天氣有所緩解；白天能見(jiàn)度顯著大于夜間，最低值通常出現(xiàn)于夜間。霾過(guò)程期間日平均相對(duì)濕度較霾發(fā)生前明顯增大，尤其是11日22時(shí)至12日13時(shí)，相對(duì)濕度維持在90%以上。

弱風(fēng)環(huán)境有利于霾的形成，霾過(guò)程期間日風(fēng)速平均為1.6～2.0 m/s，最小風(fēng)力為0.8 m/s，表明風(fēng)力較小是霾形成和維持的一個(gè)必要條件。期間偏北風(fēng)占16%，偏東風(fēng)占8%，偏南風(fēng)占40%，偏西風(fēng)占34%，靜風(fēng)(無(wú)風(fēng)向)占2%。由此表明，造成PM2.5的主要風(fēng)向是偏南風(fēng)和偏西風(fēng)，且12日嚴(yán)重霾時(shí)段的主要風(fēng)向是西南風(fēng)向，通常偏西南暖濕氣流會(huì)帶來(lái)南部的污染物。

表2 2019年1月11—13日葫蘆島地區(qū)的氣象要素

3 結(jié)論

此次霧霾天氣過(guò)程期間葫蘆島市受槽后脊前的西北氣流控制，700 hPa環(huán)流形勢(shì)與500 hPa大致相同，冷空氣勢(shì)力較弱，大氣層結(jié)穩(wěn)定地面，一直維持風(fēng)速較小或靜風(fēng)狀態(tài)，不利于污染物擴(kuò)散和稀釋。相對(duì)濕度和PM2.5濃度是決定能見(jiàn)度大小的2個(gè)關(guān)鍵因子，PM2.5濃度與能見(jiàn)度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，質(zhì)量濃度越高能見(jiàn)度越低。