哈爾濱主城區(qū)污染天氣的時空規(guī)律及天氣形勢分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，大氣污染問題日益突顯。近年來，哈爾濱地區(qū)的空氣污染事件呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。本文采用2006~2015年的哈爾濱大氣質(zhì)量監(jiān)測資料，結(jié)合MICAPS等氣象資料，探析了哈爾濱空氣污染日及污染物濃度的時空分布規(guī)律，對污染天氣發(fā)生的環(huán)流背景和天氣形勢進行了歸納總結(jié)，并對污染期間AQI與風(fēng)、降水等氣象要素、霧霾天氣現(xiàn)象、逆溫層結(jié)構(gòu)的關(guān)系進行了定量化分析，研究結(jié)果表明：1）10年間哈爾濱城區(qū)共出現(xiàn)污染天氣729天，空氣污染日數(shù)逐年

2、增加，2012年以后激增，且出現(xiàn)重污染天氣的概率增加，2013~2015年每年約有30％的日子出現(xiàn)空氣污染，這其中30%以上可達到重污染程度；2）10~2月的秋冬季節(jié)是哈爾濱城區(qū)污染天氣的集中爆發(fā)期，這期間出現(xiàn)的污染日數(shù)占年均污染日數(shù)（73天）的84%，期間12~1月是污染天氣最為集中的時期，占年均污染日數(shù)的45%；秋冬季節(jié)出現(xiàn)重污染天氣的概率較大，污染日中至少有20%可達重度污染程度，重污染日數(shù)占年總重污染日數(shù)的95%；3）中心城區(qū)相

3、較于郊區(qū)，發(fā)生污染天氣和重污染天氣的概率更大，各種污染物濃度也偏高；4）2013~2015年P(guān)M2.5與PM10平均濃度都有明顯升高，且PM2.5為主要污染物；5）4種污染物濃度一天中均具有“雙峰雙谷”的變化特征，兩個峰值分別出現(xiàn)在8:00~10:00間和20:00~22:00間，兩個谷值分別出現(xiàn)在14:00~15:00和次日5:00前后，PM10、PM2.5和NO2均具有白天低、夜間高的特點，白天從峰值到谷值下降速率快，夜間下降速率慢

4、，夜間空氣污染比白天更嚴(yán)重，SO2濃度則相反表現(xiàn)出夜間比白天偏低；6）哈爾濱污染高發(fā)年，冬季大氣環(huán)流呈現(xiàn)：對流層低層至中層為緯向環(huán)流，500hPa表現(xiàn)為一槽一脊，黑龍江全境處于槽后脊前，925hPa和地面處于弱的大陸高壓或弱脊前，氣壓場均勻，通常哈爾濱地區(qū)分析不出等壓線，近地面處于靜風(fēng)狀態(tài)，低空在哈爾濱地區(qū)上空存在暖舌；7）秋季發(fā)生污染天氣的環(huán)流特征與冬季有明顯差別：低層和地面分別處于槽和低壓前部，西南風(fēng)較大，增暖明顯，這一時期空氣污染

5、與秸稈燃燒有關(guān)；8）引起哈爾濱空氣污染的天氣形勢可歸納為5類：低壓后部型、西低東高槽前型、高壓南部型、均壓場型、高壓中心型；除均壓場類型外，其他4種天氣形勢具有的共性是，對流層中層維持緯向環(huán)流，低層前期都有明顯升溫、風(fēng)力加大的過程，升溫幅度可達4~8℃，風(fēng)力通常增大到8m/s以上；地面風(fēng)場上，西低東高槽前型和高壓南部型分別出現(xiàn)較大的西南風(fēng)和偏東風(fēng)，風(fēng)速最大可達6m/s，其他類型地面都處于弱氣壓場中，風(fēng)力微弱；當(dāng)500hPa經(jīng)向環(huán)流加大、

6、中低層有冷空氣侵入后、地面轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，城區(qū)空氣污染緩解或結(jié)束，但通常冷空氣侵入的過程，對應(yīng)著污染最嚴(yán)重；9）AQI與全年平均風(fēng)速具有較顯著的負相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達-0.254，冬季相關(guān)性更顯著，相關(guān)系數(shù)達-0.6，其他季節(jié)相關(guān)性不明顯；PM2.5和PM10濃度與平均風(fēng)速在冬季呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別達到-0.616和-0.511，春季PM2.5濃度與平均風(fēng)速相關(guān)性不明顯，PM10濃度則與平均風(fēng)速表現(xiàn)為顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.143；

7、當(dāng)風(fēng)速在3m/s以下時，AQI和污染物濃度均與風(fēng)速具有顯著的負相關(guān)性，當(dāng)風(fēng)速超過3m/s或更大時，風(fēng)對空氣質(zhì)量則有雙重作用；10）秋冬季節(jié)，逆溫層底高與AQI呈顯著的負相關(guān)，08:00和20:00的相關(guān)系數(shù)分別為-0.13和-0.118；逆溫厚度與AQI呈顯著正相關(guān)，08:00和20:00的相關(guān)系數(shù)分別為0.124和0.113；逆溫強度對AQI的作用整體不顯著；當(dāng)AQI超過200時，逆溫層的各參數(shù)與AQI的相關(guān)性都變得不明顯；11）秋冬

8、季節(jié)，出現(xiàn)5mm以上降水時，對空氣有明顯的凈化作用，AQI低于100的概率為78%，高于200的概率為0；出現(xiàn)0.1mm以下的微弱降水時，AQI高于150的概率為39%，AQI高于200的概率達20%，微弱的降水不會改善空氣質(zhì)量，反而伴隨的是污染加重；12）隨著空氣污染加重，出現(xiàn)霾日的比例增大，AQI超過200的137天中，記為霾日的有56天，約占41%，AQI達300以上，霾占到60%，另一方面，所有霾日中，AQI高于200的霾日占7