胡 燕，楊云蕓，劉煥乾，尹忠海，周 慧，王曉雷

（1.湖南省氣象臺(tái)，長(zhǎng)沙 410118；2.湖南省氣象技術(shù)裝備中心，長(zhǎng)沙 410118）

長(zhǎng)株潭城市群是湖南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心增長(zhǎng)極和長(zhǎng)江中游城市群的重要組成部分。隨著長(zhǎng)株潭融城建設(shè)的加快，伴隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展帶來了一系列環(huán)境污染問題。湖南省地形特點(diǎn)為東南西三面環(huán)山、北部開口的喇叭口形，長(zhǎng)株潭城市群位于喇叭口處的洞庭湖平原地帶，是北方污染物向南傳輸?shù)闹饕ǖ乐?，其空氣質(zhì)量受工業(yè)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展、機(jī)動(dòng)車排放源的影響，導(dǎo)致污染物濃度增加［1］，使重污染天氣明顯增多。

近年對(duì)中國(guó)中部城市和城市群空氣污染的氣象條件方面研究較多，發(fā)現(xiàn)區(qū)域大氣污染與局地下墊面特征、輸送通道、靜穩(wěn)氣象條件密切相關(guān)［2］。大氣環(huán)境已經(jīng)成為影響人們生活質(zhì)量的重要因子［3］，其中細(xì)顆粒物污染又是影響區(qū)域大氣環(huán)境的首要因素，受人類活動(dòng)、地理?xiàng)l件、外源傳輸、氣象條件等共同影響［4］。細(xì)顆粒物污染常通過長(zhǎng)距離傳輸影響中國(guó)中部地區(qū)［5］，在一定條件下以垂直擴(kuò)散或南北輸送方式直接加重本地污染程度［6］，導(dǎo)致區(qū)域重污染天氣發(fā)生。氣象因子對(duì)污染物的跨地區(qū)輸送也有重要作用［7，8］，如水平風(fēng)的風(fēng)向風(fēng)力、局地風(fēng)的垂直變化都能反映污染物傳輸通道及所在層次。風(fēng)廓線資料因其能反映某地風(fēng)場(chǎng)轉(zhuǎn)換特征，并能有效監(jiān)測(cè)冷暖平流、計(jì)算邊界層通風(fēng)量指標(biāo)，常用來定量分析污染物擴(kuò)散條件［9，10］。通過風(fēng)廓線研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)流層底層盛行偏南氣流時(shí)氣溶膠污染加重［11，12］，靜穩(wěn)大氣下近地層小風(fēng)速能很大程度抑制污染物的擴(kuò)散［13］。同時(shí)，具有逆溫層結(jié)或多層逆溫的大氣使污染物聚集在云底以下，擴(kuò)散減緩［14，15］，持續(xù)穩(wěn)定的邊界層內(nèi)垂直速度更?。?6，17］，這些都是污染物濃度增加的影響因素。

大范圍的區(qū)域污染除了研究本地氣象條件，還有云覆蓋的演變也是近年空氣污染分析的熱點(diǎn)領(lǐng)域。衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)因其具有覆蓋范圍廣、連續(xù)監(jiān)測(cè)、高時(shí)效等特征在區(qū)域大氣污染監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用也越來越廣泛［18-22］，風(fēng)云4號(hào)靜止衛(wèi)星搭載的多通道成像輻射計(jì)獲得的云圖可監(jiān)測(cè)大范圍的云系變化，結(jié)構(gòu)和地物特征清晰，紋理清晰，并可通過云頂黑體亮溫（TBB）讀取判斷污染區(qū)域上空所覆蓋云的種類及高度。本研究選取2019年1月5—8日長(zhǎng)沙市重污染過程作為研究對(duì)象，對(duì)污染物變化與氣象因子相關(guān)特征、擴(kuò)散條件和外來源軌跡進(jìn)行了分析，并利用新型探測(cè)資料FY-4A紅外衛(wèi)星云圖、垂直風(fēng)廓線等探討大氣污染物的擴(kuò)散能力，以期為長(zhǎng)沙市重污染天氣預(yù)報(bào)和提前發(fā)布預(yù)警尋求科學(xué)支持。

1 資料與方法

空氣污染物濃度資料來自湖南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心提供的14個(gè)國(guó)控站2019年1月5—8日的逐小時(shí)空氣質(zhì)量指數(shù)（Air quality index，AQI）和6種主要污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；氣象資料來自湖南省長(zhǎng)沙市氣象觀測(cè)站提供的長(zhǎng)沙站各類常規(guī)及加密氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)；衛(wèi)星資料來自國(guó)家衛(wèi)星氣象中心提供的FY-4衛(wèi)星數(shù)據(jù)；風(fēng)廓線資料來自長(zhǎng)沙國(guó)家氣候觀象臺(tái)L波段邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)6 min一組數(shù)據(jù)資料；后向軌跡的計(jì)算數(shù)據(jù)采用NOAA全球同化系統(tǒng)氣象場(chǎng)資料。軌跡計(jì)算方法主要采用HYSPLIT4軌跡模式，該模式是利用歐拉和拉格朗日混合計(jì)算模式，可描述多種物理過程，處理不同類型氣象場(chǎng)，因其能有效模擬多種排放源的傳輸、擴(kuò)散及沉降過程，因此普遍用于污染物的來源分析。驅(qū)動(dòng)HYSPLIT4模式的輸入氣象場(chǎng)為美國(guó)NOAA全球資料同化系統(tǒng)（GDAS）數(shù)據(jù)，分辨率為1°×1°。

綜合利用空氣污染數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)等來分析重污染天氣過程期間的大氣邊界層結(jié)構(gòu)、各個(gè)氣象因子以及AQI的變化特征，深入探究本次影響長(zhǎng)沙市的重污染天氣過程發(fā)生、發(fā)展的成因，并通過軌跡分析來探討本次重污染天氣的來源及其影響。

2 污染特征和各污染物濃度變化

2019年1月5—8日受外源輸入疊加本地不利氣象條件影響，湖南省大部分城市出現(xiàn)了一次明顯的重污染過程。本次過程有影響范圍大、程度重、連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。除郴州市外，其他城市在不同時(shí)段均出現(xiàn)了重度以上污染，其中長(zhǎng)株潭地區(qū)作為湖南省經(jīng)濟(jì)、人口的集中區(qū)尤為明顯，長(zhǎng)沙市、株洲市和湘潭市AQI大于200間歇式持續(xù)時(shí)長(zhǎng)分別為63、56、70 h，本次過程選取長(zhǎng)沙市為代表站點(diǎn)進(jìn)行分析研究。

通過計(jì)算長(zhǎng)沙市逐小時(shí)各污染物與AQI的相關(guān)性，結(jié)果顯示PM2.5、PM10與AQI的相關(guān)系數(shù)均達(dá)0.9以上，均呈高度正相關(guān)（表1）。從長(zhǎng)沙站各污染要素隨時(shí)間演變分析（圖1）可知，本次過程中PM2.5、PM10濃度曲線相似，呈同位相上升、下降趨勢(shì)。由AQI和PM2.5的變化特征將此次污染過程分成3個(gè)階段，1月5日8：00至7日10：00為污染積累階段，7日11：00至8日14：00為污染暴發(fā)階段，8日15：00進(jìn)入污染清除階段。積累階段5日8：00的AQI為172，長(zhǎng)沙市進(jìn)入中度污染狀態(tài)，5 h后迅速上升至212，13：00開始持續(xù)出現(xiàn)28 h重度污染，6日11：00的AQI出現(xiàn)積累階段峰值，為231，PM2.5和PM10同步達(dá)到該階段峰值，分別為181、123μg/m3，其中PM2.5濃度高于國(guó)標(biāo)四級(jí)限定值，是首要的超標(biāo)污染物。6日12：00開始出現(xiàn)正弦曲線波動(dòng)，到7日10：00 PM2.5兩次出現(xiàn)連續(xù)4 h小于150μg/m3濃度值，污染物積累呈波浪式增長(zhǎng)特點(diǎn)。暴發(fā)階段從7日11：00 AQI達(dá)200開始，連續(xù)28 h的重度污染，7日23：00—24：00 AQI為292，接近嚴(yán)重污染級(jí)別，PM2.5達(dá)242μg/m3，與PM10、AQI同步達(dá)到第二個(gè)峰值。8日15：00開始進(jìn)入清除階段，PM2.5在20：00降至150μg/m3以下，僅6 h下降達(dá)65μg/m3，污染過程快速結(jié)束。

表1 1月5日8：00至8日20：00長(zhǎng)沙市AQI與PM 2.5、PM 10等污染物相關(guān)系數(shù)

圖1 長(zhǎng)沙市1月5日8：00至8日20：00 PM 2.5、PM 10等污染物要素隨時(shí)間的變化趨勢(shì)

O3、NO2、SO2這3種污染物濃度均較低，NO2、SO2大部分產(chǎn)生自高溫燃燒時(shí)的氣體釋放，常見于車輛排放的尾氣和鍋爐燃燒廢氣，在本次污染過程中與AQI相關(guān)性較低。CO則是大氣中分布最廣和數(shù)目最多的污染物，CO濃度與AQI相關(guān)系數(shù)為0.429 2，積累階段基本與PM2.5濃度變化曲線平行，暴發(fā)階段7日10：00為1.8 mg/m3，早于PM2.5濃度13 h達(dá)到峰值，CO通過本地累積與上游傳輸影響，對(duì)本次過程暴發(fā)階段AQI迅速上升至峰值起到重要作用。

3 污染過程形成機(jī)理分析

3.1 環(huán)流背景

環(huán)流背景分析（圖2）表明，2019年1月5日8：00至7日8：00為此次重污染的積累階段，5日夜間至6日凌晨湖南省上空500 hPa有一次淺槽快速移動(dòng)影響，其他時(shí)段中高緯地區(qū)為兩槽一脊型，中低緯受南支槽影響，省內(nèi)處于槽前西南氣流中，低層有切變輻合在湘西南，且存在一支12 m/s以上的低空急流，地面冷高壓中心達(dá)1 050 hPa。5日8：00在1 030 hPa的冷空氣前鋒已南下至長(zhǎng)江流域一帶，冷空氣首先從東路擴(kuò)散南下，至6日轉(zhuǎn)為偏北路徑加速南下。925 hPa風(fēng)向6日轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，低層北方污染物向南的傳輸通道初步建立。7日10：00進(jìn)入暴發(fā)階段，從7日20：00高低空環(huán)流配置分析，中低層西南暖濕氣流逐漸加強(qiáng)且850 hPa風(fēng)速存在切變輻合，地面受均壓場(chǎng)控制，10 m風(fēng)場(chǎng)在湘東北存在風(fēng)向輻合，有利于污染物的吸濕增長(zhǎng)和北方的污染物沉積，造成了此次污染過程中PM2.5的暴漲。8日開始隨著南支槽加深，輻合切變加強(qiáng)，降水增大，冷空氣主體南下，風(fēng)力加大，污染物得到有力擴(kuò)散，同時(shí)受濕沉降清除，污染過程結(jié)束。

圖2 2019年1月6日20：00（a）和1月7日20：00（b）500 hPa形勢(shì)場(chǎng)（紅色等值線）、10 m風(fēng)場(chǎng)（黑色風(fēng)向桿）和海平面氣壓場(chǎng)（黑色等值線）

3.2 污染擴(kuò)散條件分析

3.2.1 FY-4衛(wèi)星資料分析 衛(wèi)星因具有大范圍連續(xù)性等優(yōu)勢(shì)，可獲得高時(shí)空分辨率光譜信息，不僅能反演云的微物理特征及云降水監(jiān)測(cè)［23］，最新的氣象衛(wèi)星還具備大氣成分的觀測(cè)能力，可監(jiān)測(cè)全球的臭氧和氣溶膠。云頂溫度越低表明云頂發(fā)展越高，利用衛(wèi)星對(duì)云探測(cè)敏感的優(yōu)勢(shì)，將TBB與上升氣流強(qiáng)弱聯(lián)系起來，可反映垂直運(yùn)動(dòng)的情況。利用FY-4A紅外（10.8μm）通道云頂亮溫資料與污染物濃度關(guān)系進(jìn)行初步分析，結(jié)果見圖3。積累階段PM2.5上升時(shí)TBB同位相上升，二者呈正相關(guān)，且維持高于-10℃的相對(duì)高值區(qū)域。該階段TBB先升后略有下降，6日9：00達(dá)第一個(gè)波峰3.67℃，11：00 PM2.5出現(xiàn)第一個(gè)波峰。TBB對(duì)應(yīng)云層高度低。對(duì)比6日20：00、7日8：00長(zhǎng)沙探空站分析可知（圖略），0℃層高度對(duì)應(yīng)在3 km左右，可見云主要以中云和低云為主，有利于暖干蓋的形成，但不利于污染物的垂直擴(kuò)散，從而導(dǎo)致濃度上升。暴發(fā)階段TBB小于0℃，平均為-5.2℃，在-10～1℃擺動(dòng)，振幅加大，當(dāng)PM2.5出現(xiàn)第二個(gè)波峰時(shí)，TBB表現(xiàn)出從波峰到波谷的顯著變化。結(jié)合8日8：00溫度對(duì)數(shù)壓力圖（圖略）可知，云頂溫度在-10～0℃對(duì)應(yīng)1.5～6.0 km高度，說明該階段仍以大范圍穩(wěn)定性中低云系為主。清除階段TBB明顯下降，最低達(dá)-33℃，大多時(shí)次低于-15℃，云系發(fā)展至8 km以上，有處于污染物垂直擴(kuò)散。

圖3 長(zhǎng)沙市1月5日8：00至9日8：00 TBB與PM 2.5的變化趨勢(shì)

從污染過程的積累和暴發(fā)兩個(gè)階段PM2.5濃度波峰時(shí)段10.8μm長(zhǎng)波紅外云圖（圖4）的云型結(jié)構(gòu)、色調(diào)、紋理特點(diǎn)進(jìn)行分析，可以看出積累階段6日8：30（圖4a）長(zhǎng)沙市TBB達(dá)最大，為3.67℃，云的色調(diào)偏暗，呈灰色，云層較厚，高原上空有較整齊的云邊界，低云覆蓋高原及長(zhǎng)江流域大部分地區(qū)；11：30（圖4b）長(zhǎng)沙上空絮狀云系顏色更暗，呈灰黑色，云邊界模糊，說明該階段云的發(fā)展高度逐步降低，暴發(fā)階段河套以南大部分地區(qū)為邊界清晰、呈盾狀的槽線云系，云區(qū)寬廣、色調(diào)白亮，湖南省距離低槽較遠(yuǎn)，云系較松散，中云和低云不均勻覆蓋；從7日22：30（圖4c）至8日0：30（圖4d）云的變化來看，隨著低槽的移近、盾狀云系的邊界更加清楚，云系覆蓋范圍更廣，湖南省上空基本為灰白色降雨云團(tuán)，結(jié)合降雨量時(shí)序圖分析，8日14：00之后出現(xiàn)有效降雨，對(duì)污染物有沖刷作用使得濃度迅速下降，過程結(jié)束。

圖4 污染積累階段（a.6日8：30，b.6日11：30）、污染暴發(fā)階段（c.7日22：30，d.8日0：30）衛(wèi)星云圖

3.2.2 垂直風(fēng)廓線與水平風(fēng) 大氣中湍流擴(kuò)散能力在垂直風(fēng)廓線中有所反映，尤其是地面輻合線對(duì)污染物濃度出現(xiàn)暴發(fā)性增長(zhǎng)有重要作用［24］。分析兩個(gè)階段污染波峰時(shí)段垂直風(fēng)廓線分布可知，積累階段（圖5a）初期（5日16：00至6日2：00）3 000 m以下均為偏北風(fēng)，且風(fēng)速自3 000 m下傳使地面風(fēng)速?gòu)?～2 m/s加大至4～6 m/s，說明中層有冷平流下傳，地面受冷空氣侵入，污染物濃度增加。到6日8：00地面風(fēng)速為1～2 m/s，北風(fēng)層次降低，700 m以下為偏北風(fēng)，700 m以上從偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流。邊界層至3 000 m存在暖干蓋覆蓋且貼地層為微風(fēng)的穩(wěn)定大氣層結(jié)，有利于污染物在邊界層以下集聚，6日11：00 PM2.5和PM10達(dá)積累階段峰值。暴發(fā)階段7日18：00（圖5b）北風(fēng)層次向上擴(kuò)展至2 000 m，冷空氣厚度加大，冷平流加強(qiáng)，風(fēng)速加大，1 500 m以下風(fēng)速大多在4～8 m/s，近地層風(fēng)速大多為2～6 m/s，到7日23：00—24：00間1.5 km以下北風(fēng)風(fēng)速出現(xiàn)過程最大值，達(dá)8～10 m/s，說明傳輸作用占該階段主導(dǎo)地位，上游地區(qū)污染物以偏東路徑隨東北氣流向長(zhǎng)沙市傳輸。結(jié)合前述軌跡分析，此次外來源輸入對(duì)長(zhǎng)沙市重污染天氣起到加劇作用。8日15：00之后，100 m以下地面風(fēng)速開始明顯增大至6～8 m/s，有利于污染物在近地層水平擴(kuò)散，濃度下降。

圖5 長(zhǎng)沙市污染積累階段（a.1月5日16：00至6日15：00）、暴發(fā)和清除階段（b.1月7日18：00至8日20：00）0～3 km垂直風(fēng)廓線

近地面風(fēng)速大小是邊界層內(nèi)污染物水平擴(kuò)散的重要條件，而該地污染物的傳輸方向與擴(kuò)散通道則取決于風(fēng)向與風(fēng)頻。本次污染過程中地面風(fēng)速最大為3級(jí)風(fēng)，風(fēng)速在1.6～3.3 m/s的占85.4%，0.3～1.5 m/s（1級(jí)風(fēng)）和3.4～5.4 m/s（3級(jí)風(fēng)）的各占7.3%。污染過程中最大10 min平均風(fēng)速僅為4.0 m/s，當(dāng)污染物濃度達(dá)峰值時(shí)，風(fēng)速大部分在1.5～3.0 m/s（圖6），說明近地層一定強(qiáng)度的風(fēng)力可加強(qiáng)污染物水平湍流，使其在一定區(qū)域濃度上升。

圖6 長(zhǎng)沙市1月5—8日PM 2.5與地面水平風(fēng)速散點(diǎn)分布

3.2.3 溫度和濕度垂直分布 溫差是大氣熱力作用的主要驅(qū)動(dòng)因素［25］，溫度隨高度增加的現(xiàn)象稱之為逆溫，它是重污染天氣形成和維持的重要條件。中低層逆溫使大氣層結(jié)更為穩(wěn)定，多層逆溫可加大逆溫層次厚度［26］，強(qiáng)逆溫使污染天氣維持并加重［27］。低層濕度高對(duì)大氣中細(xì)顆粒物吸濕增長(zhǎng)也有重要作用，粒子直徑增大、數(shù)量增多都會(huì)使污染物的濃度升高。利用長(zhǎng)沙站的探空資料，繪制了1月6—8日溫度和露點(diǎn)的垂直分布廓線（圖7）。分析表明，積累階段6日8：00（圖7a）700 hPa以下中低層溫度露點(diǎn)差小，高濕維持時(shí)間長(zhǎng)，使大氣中的細(xì)顆粒污染物在低空不斷吸濕增長(zhǎng)，逆溫在該階段最為清楚，925～700 hPa溫度從1.2℃升至5.8℃，利于污染物的堆積并導(dǎo)致濃度逐步上升。暴發(fā)階段7日20：00（圖7b）濕層高度升高至700 hPa，濕層更加深厚，近地面溫度露點(diǎn)差小、高層較大的溫度露點(diǎn)差造成顯著的上干下濕層結(jié)分布使水汽在邊界層積累，細(xì)顆粒物漂浮在空中吸濕增長(zhǎng)；同時(shí)，逆溫維持在925～700 hPa高度，達(dá)3.8℃，較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)逆溫不利于污染物的垂直擴(kuò)散［28］，細(xì)顆粒物在近地層積累、重污染暴發(fā)。8日20：00（圖7c）隨著北方干燥冷空氣的南下，邊界層相對(duì)濕度迅速變小，逆溫減弱消失，有利于污染物擴(kuò)散、過程結(jié)束。

圖7 長(zhǎng)沙站1月6—8日溫度、露點(diǎn)溫度隨高度變化曲線

3.3 污染過程氣象特征分析

3.3.1 能見度與總云量 本次污染過程能見度差，大部分時(shí)段能見度小于1 km，全過程小于3 km，出現(xiàn)重污染（圖8a）。吳兌等［29］研究認(rèn)為，能見度小于5～7 km可用于判斷典型霾天氣過程。積累階段6日20：00至7日14：00出現(xiàn)小于1 km低能見度天氣，該時(shí)段細(xì)粒子污染物達(dá)150μg/m3，呈負(fù)相關(guān)。暴發(fā)階段能見度有所上升，但總體仍然維持小于2.5 km的低值。有研究表明，高污染也是導(dǎo)致能見度迅速降低的主要原因之一［19］。從PM2.5與總云量的變化來看（圖8b），以100%定義為滿云，PM2.5積累階段總云量在40%～60%，云系較多，結(jié)合前述云圖分析，長(zhǎng)沙市上空覆蓋中低云系，有利于PM2.5在云底以下積累，污染逐漸加重；隨著總云量2次陡增至100%，即天空滿云覆蓋時(shí)阻止污染物垂直擴(kuò)散，從而近地層大量細(xì)粒子污染物積累，污染進(jìn)入暴發(fā)階段。

圖8 長(zhǎng)沙市1月5—8日PM 2.5與能見度（a）、PM 2.5與總云量（b）的變化趨勢(shì)

3.3.2 相對(duì)濕度與降雨量 本次污染過程相對(duì)濕度平均達(dá)95%以上，有利于污染物吸濕增長(zhǎng)，同時(shí)相對(duì)濕度大創(chuàng)造了利于氣態(tài)污染物向顆粒物二次轉(zhuǎn)化的環(huán)境條件［30］。細(xì)顆粒物濃度變化與相對(duì)濕度常常表現(xiàn)為正相關(guān)的一致趨勢(shì)變化［31］，高的相對(duì)濕度有利于二次顆粒物、亞硝酸鹽等的形成與加重［32］。5日8：00至8日14：00大多時(shí)次以0.0 mm微量降水為主，降雨量最大僅為0.2 mm，空氣中相對(duì)濕度較高，積累階段的弱降雨使云中冰核數(shù)量增加［33］，有利于污染物集聚。其中在6日20：00至7日14：00出現(xiàn)連續(xù)時(shí)段0.1～0.2 mm降水，緊接著出現(xiàn)PM2.5波峰，說明當(dāng)接近飽和時(shí)，污染物吸濕增長(zhǎng)達(dá)到最大值。正如Baik等［34］所述PM2.5中的水溶性化合物具有較強(qiáng)吸濕性，其含量和粒徑會(huì)隨濕度升高而增大。另外，8日14：00—16：00連續(xù)3 h出現(xiàn)逐小時(shí)2.0 mm以上降雨量時(shí)，PM2.5和PM10濃度下降，空氣逐漸變清潔，可見濕沉降也是導(dǎo)致本次污染過程快速結(jié)束的重要因素之一。

3.4 污染物來源分析

為了解本次過程中的污染來源，采用美國(guó)的后向軌跡模式HYSPLIT4選取污染積累階段（1月6日2：00）和暴發(fā)階段（1月8日20：00）2個(gè)時(shí)次進(jìn)行48、72 h后向輸送軌跡模擬。軌跡的終點(diǎn)設(shè)為長(zhǎng)沙站，軌跡設(shè)了3個(gè)終點(diǎn)高度（100、500、800 m），軌跡1（藍(lán)色）和軌跡2（綠色）分別為高空500 m和800 m高度氣塊的模擬軌跡，軌跡3（紅色）為近地層氣塊的模擬軌跡（圖9）。積累階段，從100 m近地層到800 m中層氣團(tuán)均主要來自河南省一帶，以偏北路徑影響湖南省中部以北地區(qū)。由于4—8日長(zhǎng)江流域附近基本為云系覆蓋，MODIS未監(jiān)測(cè)到有效火點(diǎn)信息，因此根據(jù)上游鄭州市、武漢市的AQI、PM2.5時(shí)序變化，發(fā)現(xiàn)鄭州市PM2.5濃度于4日0：00達(dá)275 μg/m3，武漢市PM2.5濃度于4日20：00達(dá)150μg/m3，而長(zhǎng)沙市PM2.5濃度于5日13：00達(dá)162μg/m3，且鄭州市和武漢市達(dá)峰值后迅速開始下降，說明污染物是自北向南傳輸?shù)摹?00 m和800 m高空的模擬路徑較為相似。中低層污染氣團(tuán)軌跡相同，受氣團(tuán)疊加影響，從河南省中部長(zhǎng)距離傳輸影響長(zhǎng)沙市，是導(dǎo)致此次重污染天氣發(fā)生的重要原因之一。

圖9 長(zhǎng)沙站（28°12′N，113°12′E）2019年1月6日2：00（a）、1月8日20：00（b）后向軌跡模擬

4 小結(jié)

1）PM2.5是長(zhǎng)沙市此次重污染天氣過程的主要污染物，CO在積累階段累積或通過傳輸影響至本地，對(duì)暴發(fā)階段AQI達(dá)到峰值起重要作用。

2）中低層污染氣團(tuán)軌跡相同，受氣團(tuán)疊加影響，污染物從河南省中部長(zhǎng)距離傳輸影響長(zhǎng)沙市，是導(dǎo)致此次重污染天氣的主要原因之一。

3）云頂溫度可以反映云層發(fā)展高度，對(duì)判斷污染物濃度垂直擴(kuò)散起重要作用。積累和暴發(fā)階段以大范圍穩(wěn)定性中低云為主，TBB大于-10℃。風(fēng)廓線資料分析得知，在暴發(fā)階段上游地區(qū)污染物隨東北氣流向長(zhǎng)沙市輸送，在本次污染物傳輸作用中占主導(dǎo)地位。

4）850～700 hPa有明顯逆溫層或等溫層、高層空氣相對(duì)濕度小均為本次重污染天氣的有利氣象因子。在本次重污染過程中，積累和暴發(fā)階段出現(xiàn)間歇性微量降水使PM2.5中的水溶性化合物含量和粒徑增大而達(dá)到峰值；當(dāng)出現(xiàn)2.0 mm以上降雨量時(shí)，污染物迅速得到清除，濕沉降是導(dǎo)致本次污染過程快速結(jié)束的重要因素。