淺析福州大氣污染日與氣象條件關(guān)系的論文
隨著(zhù)我國城市化進(jìn)程的加快，各類(lèi)環(huán)境問(wèn)題日益凸顯。大氣的嚴重污染不僅造成環(huán)境惡化，而且給人類(lèi)健康帶來(lái)重大影響，已日益成為社會(huì )公眾關(guān)心的熱點(diǎn)。根據現有的環(huán)境監測數據分析，影響城市空氣質(zhì)量的主要因子除了污染物的排放和輸送外，氣象條件的變化對城市空氣質(zhì)量的影響也相當明顯。氣象條件既可能有利于城市大氣污染物的擴散，也可能造成大氣污染物的局部堆集，故大氣污染，是由于人類(lèi)污染的排放與天氣條件的綜合作用導致的'。本文利用20xx—20xx年福州城市的環(huán)境監測資料、氣象資料，對造成城市空氣質(zhì)量達到污染日等級以上的天氣現象進(jìn)行分析，旨在專(zhuān)門(mén)探索可能出現福州大氣污染日的天氣形勢及大氣垂直分布特征，以期為污染日預報和預防，為環(huán)保部門(mén)發(fā)布重污染天氣預警提供理論支持。
1 資料來(lái)源與研究方法
1.1資料收集和污染日等級確定
城市空氣質(zhì)量資料取自20xx—20xx年福州環(huán)境監測站的大氣污染物觀(guān)測資料，主要分析對象為PM10、SO2和NO2等。城市空氣質(zhì)量的每日監測結果API取自每日福州國控監測點(diǎn)數據的算術(shù)平均值。根據環(huán)境保護部2008年發(fā)布的《城市空氣質(zhì)量日報和預報技術(shù)規定》城市空氣污染指數（API）技術(shù)規定：API大于100，為污染日，API大于300為重污染日。20xx－20xx年福州市大氣污染日共有41天，重污染日有2天。
2 結果與分析
2.1 福州污染日的時(shí)間分布特點(diǎn)
福州各季節大氣污染日天數分布情況為：春季 19 天、占總數 44%；夏季 2 天，占總數 4.7%；秋季 1 天，占總數 2.3%；冬季 21 天，占總數 49%。圖 1 為福州各月大氣污染日出現天數占大氣污染日總天數百分比分布圖，圖中顯示福州 3 月大氣污染日天數占大氣污染日總天數百分比最大，占 25.6%；1 月次之，占 18.6%；4 月和 12 月為 16.3%；2 月為 14.3%；6 月為 4.7%；5 月和 11 月為 2.3%； 7-10 月沒(méi)有大氣污染日。
福州冬春季逆溫現象出現頻繁且逆溫層較厚，空氣層結穩定，特別是福州 3、4 月冷空氣勢力較弱時(shí)，低層大氣多屬靜穩大氣，大氣擴散條件相對較差，而且地面多為偏北風(fēng)，會(huì )帶來(lái)北面工業(yè)污染，導致大氣污染日天數相對較多。而夏秋兩季逆溫現象少，大氣層結穩定性差，低層湍流交換強，午后多雷陣雨，易于污染物擴散。同時(shí)，風(fēng)力較大，且多為源自洋面的潔凈東南氣流。另外，5、6 月份降水多，雨量大，能起到不斷凈化空氣的作用，因此大氣污染較少。
2.2 污染日與天氣形勢關(guān)系
2.2.1 500 hPa 大氣環(huán)流背景
通過(guò) 2008-2012 年福州大氣污染日 500 hPa 大氣環(huán)流的背景分析可得，大氣污染日我國 35°N 以南中低緯度的 500 hPa 環(huán)流系統均為緯向分布，環(huán)流平直，華南多為偏西氣流和西南氣流控制，且中低緯度等高線(xiàn)稀疏。35°N 以北可以是緯向環(huán)流，也可以是經(jīng)向環(huán)流，但為經(jīng)向環(huán)流時(shí)，冷空氣主要在高緯度活動(dòng)，路經(jīng)偏北、偏東。這說(shuō)明福州大氣污染日發(fā)生時(shí)，500 hPa 關(guān)鍵區處在弱暖平流控制或冷空氣活動(dòng)較弱的天氣背景下。
2.2.2 海平面氣壓場(chǎng)天氣形勢
近地層空氣活動(dòng)與大氣污染關(guān)系密切。本研究以海平面氣壓場(chǎng)為主，結合 850 hPa 高度場(chǎng)，對海平面氣壓場(chǎng)天氣形勢與大氣污染日的關(guān)系進(jìn)行分析。出現大氣污染日的海平面氣壓場(chǎng)主要有以下 6 種天氣形勢：大陸高壓脊型、變性冷高壓前部型、變性冷高壓底部型或后部型、鋒前暖區型、均壓場(chǎng)型、地面倒槽暖區型。與同期無(wú)污染日同形天氣形勢相比較，前 5種天氣形勢出現大氣污染日時(shí)，850 hPa 關(guān)鍵區等高線(xiàn)稀疏，天氣系統活動(dòng)較弱，冷空氣勢力不強，如圖 2 中 850 hPa 高度場(chǎng)。而地面倒槽暖區型出現時(shí)，倒槽內的低壓主體沿長(cháng)江東移，或少動(dòng)，福州處在地面倒槽暖區東側邊緣地帶。
2.3 污染日氣象要素的垂直結構特征分析
2.3.1 風(fēng)的垂直結構特征分析
風(fēng)是邊界層內影響污染物擴散的重要動(dòng)力因子。風(fēng)向決定著(zhù)大氣中污染物的輸送方向，風(fēng)速則影響著(zhù)大氣中污染物的擴散稀釋快慢，特別是低層風(fēng)向、風(fēng)速的變化直接影響空氣污染物的聚散及各處的濃度分布。分析福州 2008 年到 2012 年大氣污染日探空觀(guān)測風(fēng)的垂直分布資料，93%近地層存在風(fēng)向突變。風(fēng)向突變是指大氣風(fēng)向隨高度迅速變化，也可以看成兩氣團交界面。福州市區所在地屬于典型的河口盆地，盆地四周被群山峻嶺所環(huán)抱，海撥高度 1000m 左右，圍住下層氣團。下層氣團不易隨上層氣團一起移動(dòng)。近地層下層氣團內風(fēng)速都不大，925 hpa 以下氣層 58%的平均風(fēng)小于 2 m/s，最大平均風(fēng)速不超過(guò) 5.7 m/s，08 時(shí)靜風(fēng)風(fēng)頻為 30%。大氣污染日地面平均風(fēng)速 1.9 m/s，大大小于常年平均風(fēng)速 2.6 m/s。群山圍繞著(zhù)近地層下層氣團內產(chǎn)生的污染物，垂直與水平擴散受阻，污染物就近堆積，從而造成大氣污染日天氣。近地層風(fēng)向突變情況、風(fēng)速大小可作為福州污染日天氣預報的參考因素。
2.3.2 溫度的垂直結構特征分析
層結穩定度與空氣污染物擴散呈反相關(guān)。逆溫是決定大氣稀釋擴散能力的重要因子。當逆溫生成時(shí)，湍流運動(dòng)受到抑制，尤其湍流垂直運動(dòng)難以發(fā)展，大氣擴散能力減弱，污染物被向下卷夾，造成近地層污染物的大量積累。2008-2012 這五年福州大氣污染日近地層，100%存在逆溫層或等溫層。且大部分逆溫層或等溫層底部都是出現在 925 hPa 以下，污染源產(chǎn)生的污染物無(wú)法向上擴散，導致大氣污染物在近地層堆積，從而造成污染日天氣。因此逆溫層，等溫層可作為福州大氣污染日天氣預報的參考因素之一。
2.3.3 濕度的垂直結構特征分析
濕層是指大氣中相對濕度≥80%的某層大氣。根據對 2008-2012 年大氣污染日近地層濕度垂直分布情況統計分析，發(fā)現：這五年福州大氣污染日近地層（850 hPa 以下）基本上都存在一個(gè)濕層。其中，77%濕層底層出現在 1000 hPa 左右，非常接近地面。78%濕層中最大相對濕度大于 95%，14%濕層中最大相對濕度達到 100%，但都還未達到形成降水。
3 結論與討論
(1) 福州大氣污染日多發(fā)生在500 hPa高度場(chǎng)關(guān)鍵區在弱暖平流控制或冷空氣活動(dòng)較弱的天氣背景下。
(2) 850 hPa 高度場(chǎng)關(guān)鍵區高線(xiàn)稀疏，天氣系統很弱。
(3) 易發(fā)生大氣污染日海平面主要氣壓場(chǎng)類(lèi)型有：大陸高壓脊型、變性冷高壓前部型、變性冷高壓底部型或后部型、鋒前暖區型、均壓場(chǎng)型、地面倒槽暖區型。
(4) 大氣污染日時(shí)福州近地層存在逆溫層和風(fēng)向突變層，近地層與上層氣流交流不暢。近地層大氣氣溫較高，一般為靜風(fēng)或風(fēng)速較小，是靜穩大氣，污染物的水平與垂直擴散能力都較低。逆溫層、風(fēng)向突變層可作為福州大氣污染日天氣預報的參考因素。
(5)近地層濕層的存在有利于污染天氣形成。
總之，以上幾點(diǎn)結論對福州大氣污染日預報提供了一些基本思路及參考因素，易于操作，實(shí)用性強，并為環(huán)保部門(mén)發(fā)布重污染天氣預警提供一定理論依據。但由于資料有限，本文僅作些粗淺探討，對福州外來(lái)大氣污染影響等考慮甚少，同時(shí)，城市間空氣污染的相互影響及外來(lái)影響主要天氣型在應用過(guò)程中還有待不斷歸納、總結。
【淺析福州大氣污染日與氣象條件關(guān)系的論文】相關(guān)文章：
淺析韓愈和柳宗元的關(guān)系11-07
海拔與溫度的關(guān)系10-12
《周易》與漢賦的關(guān)系11-22
柳宗元與韓愈的關(guān)系04-14
王安石與蘇軾的關(guān)系09-04
請示與批復的關(guān)系11-26
淺析劉禹錫的詩(shī)與禪09-04
《周易》與漢賦關(guān)系08-25