鞏憲偉，劉 彪，孫英杰

（四平市氣象局，吉林 四平 136000）

1 研究目的及意義

近年來，隨著氣候變暖，工農(nóng)業(yè)發(fā)展以及能源利用加劇等因素的影響，污染物的大量排放造成環(huán)境空氣質(zhì)量下降，霧霾天氣增多，重污染天氣加劇。據(jù)初步統(tǒng)計，2014年—2016年四平市輕度污染以上天氣占34%，多次出現(xiàn)大范圍持續(xù)3 d以上的重污染天氣，空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）甚至突破過500上限，給大氣環(huán)境、群眾健康、交通安全帶來了嚴重影響，已引起各級政府、社會公眾和媒體的極大關(guān)注。

國內(nèi)有很多學者[1-3]同區(qū)域的空氣污染過程進行了分析，得出了一些較實用的結(jié)論，本文對四平市霾和重污染天氣進行氣候統(tǒng)計，并對中度以上污染天氣進行分型，以期對未來重污染天氣預報提供參考。

2 資料與方法

本文應用到的資料主要包含以下幾個部分。

常規(guī)高空和地面觀測資料、EC細網(wǎng)格數(shù)值預報模式資料，由四平市氣象局提供。

四平市環(huán)境保護觀測站2014-2015年逐日AQI、逐小時AQI、逐小時PM2.5濃度、PM10濃度、O3（8 h）濃度、NO2濃度、CO濃度、SO2濃度，由四平市環(huán)保局提供。

本文應用的方法：利用一般統(tǒng)計法，統(tǒng)計重污染天氣的時間分布特征。

3 重污染天氣時間分布

3.1 霾分布特征

分析2005年—2015年逐年的霾日數(shù)（圖1），前期霾日數(shù)處于小幅波動階段，年均出現(xiàn)霾日一直維持在10 d上下，到2014年后，霾日數(shù)迅速增長，2015年年出現(xiàn)霾日數(shù)上升到了25 d。一方面與城市工業(yè)化帶來的大氣污染加重有關(guān)，另一方面與人工觀測轉(zhuǎn)為機器觀測有關(guān)。

圖1 四平市逐年霾累計日數(shù)Fig.1 Cumulative number of haze daysin Siping City

分析2005年—2015年逐月的霾日數(shù)（圖2），可以看出明顯的季節(jié)特征，在共發(fā)生102個霾日中，11月總數(shù)最多，達到了21次，3月最少，僅出現(xiàn)3次，當年10月—次年1月是霾日頻發(fā)的月份，共占到總數(shù)的60%以上。

圖2 四平市各月霾累積日數(shù)Fig.2 Accumulated hazedaysof Siping City in each month

3.2 重污染天氣分布特征

分析2014年—2015年中度以上污染天氣季節(jié)特征（圖3），可以明顯的看出中度以上污染天氣主要出現(xiàn)在秋冬季，尤其以冬季為最多，多與PM2.5等污染物相關(guān)，與燃煤、污染物排放、焚燒秸稈等相關(guān)。春季也存在污染天氣，此類污染多與春季大風相聯(lián)系。夏季污染天氣較少。

圖3 四平市中度以上污染天氣季節(jié)分布Fig.3 Seasonal distribution of moderately polluted weather in Siping City

分析2014年—2015年污染天氣月分布特征（圖4），出現(xiàn)中度以上污染天氣最多的是10月，共出現(xiàn)中度以上污染14次，11月次之，共出現(xiàn)中度以上污染12次，6月、8月、9月最少，沒有中度以上污染天氣出現(xiàn)。

圖4 四平市中度以上污染天氣月分布Fig.4 Monthly distribution of moderately polluted weather in Siping City

4 重污染天氣模型

依據(jù)對霾和重污染天氣的統(tǒng)計分析，出現(xiàn)2種天氣的天氣形勢差別不大，并且存在一定的規(guī)律，從低空和地面形勢進行了分析，結(jié)果顯示以地面系統(tǒng)對其進行分型效果最好。對2014年—2015年出現(xiàn)的35 d中度污染以上天氣按海平面氣壓場進行了詳細梳理，見表1。其中與高壓相聯(lián)系的一共有15次，與倒槽相聯(lián)系的有11次，與低壓相聯(lián)系的有7次。

表1 2014年—2015年四平市中度以上污染天氣對應海平面氣壓場系統(tǒng)Tab.1 Sea level pressurefield system corresponding to moderately polluted weather in Siping City from 2014 to 2015

從污染物的角度對35 d中度污染以上天氣進行了統(tǒng)計，見表2PM2.5為首要污染物的天氣中，高壓影響占比最大、倒槽其次，PM10為首要污染物的天氣中，低壓影響占比最大，O3-8 h為首要污染物的天氣中，倒槽影響占比最大。同時各污染物的出現(xiàn)時間也存在響應的季節(jié)特點：PM10主要出現(xiàn)在春季，PM2.5集中在秋冬季，O3-8 h主要出現(xiàn)在夏季。

表2 2014年—2015年四平市各污染物中度以上污染天氣Tab.2 Weather with moderate or above pollutants in Siping City from 2014 to 2015

綜合地面氣壓場特征和各污染物出現(xiàn)的季節(jié)特征，對四平市中度以上污染天氣進行了分類，共有3種類型：倒槽（PM2.5）型；高壓（PM2.5）型；低壓（PM10）。下面將分別闡述其天氣特征。

4.1 倒槽（PM 2.5）型

此類中度以上污染天氣的典型特征為：地面受到北上的倒槽控制或收到南北向狹長的低壓北部控制，氣壓場分布較弱，地面風速一般<3.2 m/s；低空（850 hpa、925 hpa）存在溫度的暖脊；（850~925 pha）、（925~1 000 pha）至少有一層有逆溫或等溫。

4.2 高壓（PM 2.5）型

此類中度以上污染天氣的典型特征為：海平面受高壓控制，可能位于高壓的前部、后部、以及高壓內(nèi)部，氣壓場較弱，風速<3.2 m/s；低空（850 hpa、925 hpa）存在溫度的暖脊；（850~925 pha）、（925~1 000 pha）至少有一層有逆溫或等溫。

4.3 低壓（PM 10）型

此類中度以上污染天氣的典型特征為：海平面受低壓控制，一般位于低壓的前部或底部，氣壓梯度力較大，地面風速一般大于5.0 m/s；低空（850 hpa、925 pha）伴有溫度的冷槽，（850~925 pha）、（925~1 000 pha）兩層均無逆溫或等溫出現(xiàn)。

5 結(jié)語

本文通過對四平市霾和重污染天氣時間分布特征、重污染天氣模型、中度以上污染預報指標、四平市空氣污染氣象條件方程進行了分析，主要得出以下結(jié)論：2005年—2015年四平市年出現(xiàn)霾日呈現(xiàn)上升趨勢，尤其2014年—2015年顯著上升；2014年—2015年四平市中度以上污染天氣季節(jié)特征明顯，主要集中在秋冬季，其中又以11月為最多；依據(jù)天氣形勢和各污染物濃度，四平市中度以上污染天氣可分為3種類型，倒槽（PM2.5）型；高壓（PM2.5）型；低壓（PM10），其中以高壓（PM2.5）型發(fā)生最多。