四平市重污染天氣統(tǒng)計(jì)分析

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(jì)，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(yán)重影響，已引起各級(jí)政府、社會(huì)公眾和媒體的極大關(guān)注。

國(guó)內(nèi)有很多學(xué)者[1-3]同區(qū)域的空氣污染過程進(jìn)行了分析，得出了一些較實(shí)用的結(jié)論，本文對(duì)四平市霾和重污染天氣進(jìn)行氣候統(tǒng)計(jì)，并對(duì)中度以上污染天氣進(jìn)行分型，以期對(duì)未來重污染天氣預(yù)報(bào)提供參考。

2 資料與方法

本文應(yīng)用到的資料主要包含以下幾個(gè)部分。

常規(guī)高空和地面觀測(cè)資料、EC細(xì)網(wǎng)格數(shù)值預(yù)報(bào)模式資料，由四平市氣象局提供。

四平市環(huán)境保護(hù)觀測(cè)站2014-2015年逐日AQI、逐小時(shí)AQI、逐小時(shí)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(yīng)用的方法：利用一般統(tǒng)計(jì)法，統(tǒng)計(jì)重污染天氣的時(shí)間分布特征。

3 重污染天氣時(shí)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(dòng)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(zhǎng)，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(cè)轉(zhuǎn)為機(jī)器觀測(cè)有關(guān)。

圖1 四平市逐年霾累計(jì)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(gè)霾日中，11月總數(shù)最多，達(dá)到了21次，3月最少，僅出現(xiàn)3次，當(dāng)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(fēng)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(duì)霾和重污染天氣的統(tǒng)計(jì)分析，出現(xiàn)2種天氣的天氣形勢(shì)差別不大，并且存在一定的規(guī)律，從低空和地面形勢(shì)進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示以地面系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行分型效果最好。對(duì)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(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)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(duì)應(yīng)海平面氣壓場(chǎng)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(duì)35 d中度污染以上天氣進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，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(shí)各污染物的出現(xiàn)時(shí)間也存在響應(yīng)的季節(jié)特點(diǎn)：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(chǎng)特征和各污染物出現(xiàn)的季節(jié)特征，對(duì)四平市中度以上污染天氣進(jìn)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(zhǎng)的低壓北部控制，氣壓場(chǎng)分布較弱，地面風(fēng)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(chǎng)較弱，風(fēng)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(fēng)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(duì)四平市霾和重污染天氣時(shí)間分布特征、重污染天氣模型、中度以上污染預(yù)報(bào)指標(biāo)、四平市空氣污染氣象條件方程進(jìn)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(shì)，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(shì)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。