福州大氣污染日與氣象條件關系的探究論文
隨著我國城市化進程的加快，各類環(huán)境問題日益凸顯[1]。大氣的嚴重污染不僅造成環(huán)境惡化，而且給人類健康帶來重大影響[2-3]，已日益成為社會公眾關心的熱點。根據(jù)現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，影響城市空氣質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量的影響也相當明顯[4]。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，是由于人類污染的排放與天氣條件的綜合作用導致的。本文利用2008—2012年福州城市的環(huán)境監(jiān)測資料、氣象資料，對造成城市空氣質量達到污染日等級以上的天氣現(xiàn)象進行分析，旨在專門探索可能出現(xiàn)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)保部門發(fā)布重污染天氣預警提供理論支持。
1 資料來源與研究方法
1.1資料收集和污染日等級確定
城市空氣質量資料取自2008—2012年福州環(huán)境監(jiān)測站的大氣污染物觀測資料，主要分析對象為PM10、SO2和NO2等。城市空氣質量的每日監(jiān)測結果API取自每日福州國控監(jiān)測點數(shù)據(jù)的算術平均值。根據(jù)環(huán)境保護部2008年發(fā)布的《城市空氣質量日報和預報技術規(guī)定》城市空氣污染指數(shù)（API）技術規(guī)定：API大于100，為污染日，API大于300為重污染日。2008－2012年福州市大氣污染日共有41天，重污染日有2天。
氣象資料選取2008—2012年福州大氣污染日地面氣象要素，08時及20時海平面氣壓場、850 hPa、500 hPa高度圖以及氣象探空資料。
為便于統(tǒng)計分析，我們選取天氣圖中 20～35°Ｎ、110～125°E 為關鍵區(qū)（圖略）。
2 結果與分析
2.1 福州污染日的時間分布特點
福州各季節(jié)大氣污染日天數(shù)分布情況為：春季 19 天、占總數(shù) 44%；夏季 2 天，占總數(shù) 4.7%；秋季 1 天，占總數(shù) 2.3%；冬季 21 天，占總數(shù) 49%。圖 1 為福州各月大氣污染日出現(xiàn)天數(shù)占大氣污染日總天數(shù)百分比分布圖，圖中顯示福州 3 月大氣污染日天數(shù)占大氣污染日總天數(shù)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 月沒有大氣污染日。
福州冬春季逆溫現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁且逆溫層較厚，空氣層結穩(wěn)定，特別是福州 3、4 月冷空氣勢力較弱時，低層大氣多屬靜穩(wěn)大氣，大氣擴散條件相對較差，而且地面多為偏北風，會帶來北面工業(yè)污染，導致大氣污染日天數(shù)相對較多。而夏秋兩季逆溫現(xiàn)象少，大氣層結穩(wěn)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，風力較大，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系
2.2.1 500 hPa 大氣環(huán)流背景
通過 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(tǒng)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，且中低緯度等高線稀疏。35°N 以北可以是緯向環(huán)流，也可以是經向環(huán)流，但為經向環(huán)流時，冷空氣主要在高緯度活動，路經偏北、偏東。這說明福州大氣污染日發(fā)生時，500 hPa 關鍵區(qū)處在弱暖平流控制或冷空氣活動較弱的天氣背景下。
2.2.2 海平面氣壓場天氣形勢
近地層空氣活動與大氣污染關系密切。本研究以海平面氣壓場為主，結合 850 hPa 高度場，對海平面氣壓場天氣形勢與大氣污染日的關系進行分析。出現(xiàn)大氣污染日的海平面氣壓場主要有以下 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(qū)型、均壓場型、地面倒槽暖區(qū)型。與同期無污染日同形天氣形勢相比較，前 5種天氣形勢出現(xiàn)大氣污染日時，850 hPa 關鍵區(qū)等高線稀疏，天氣系統(tǒng)活動較弱，冷空氣勢力不強，如圖 2 中 850 hPa 高度場。而地面倒槽暖區(qū)型出現(xiàn)時，倒槽內的低壓主體沿長江東移，或少動，福州處在地面倒槽暖區(qū)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 風的垂直結構特征分析
風是邊界層內影響污染物擴散的`重要動力因子。風向決定著大氣中污染物的輸送方向，風速則影響著大氣中污染物的擴散稀釋快慢，特別是低層風向、風速的變化直接影響空氣污染物的聚散及各處的濃度分布[5]。分析福州 2008 年到 2012 年大氣污染日探空觀測風的垂直分布資料，93%近地層存在風向突變。風向突變是指大氣風向隨高度迅速變化，也可以看成兩氣團交界面。福州市區(qū)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。近地層下層氣團內風速都不大，925 hpa 以下氣層 58%的平均風小于 2 m/s，最大平均風速不超過 5.7 m/s，08 時靜風風頻為 30%。大氣污染日地面平均風速 1.9 m/s，大大小于常年平均風速 2.6 m/s。群山圍繞著近地層下層氣團內產生的污染物，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。近地層風向突變情況、風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(wěn)定度與空氣污染物擴散呈反相關。逆溫是決定大氣稀釋擴散能力的重要因子。當逆溫生成時，湍流運動受到抑制，尤其湍流垂直運動難以發(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[6]。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(xiàn)在 925 hPa 以下，污染源產生的污染物無法向上擴散，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。
3 結論與討論
(1) 福州大氣污染日多發(fā)生在500 hPa高度場關鍵區(qū)在弱暖平流控制或冷空氣活動較弱的天氣背景下。
(2) 850 hPa 高度場關鍵區(qū)高線稀疏，天氣系統(tǒng)很弱。
(3) 易發(fā)生大氣污染日海平面主要氣壓場類型有：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(qū)型、均壓場型、地面倒槽暖區(qū)型。
(4) 大氣污染日時福州近地層存在逆溫層和風向突變層，近地層與上層氣流交流不暢。近地層大氣氣溫較高，一般為靜風或風速較小，是靜穩(wěn)大氣，污染物的水平與垂直擴散能力都較低。逆溫層、風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，實用性強，并為環(huán)保部門發(fā)布重污染天氣預警提供一定理論依據(jù)。但由于資料有限，本文僅作些粗淺探討，對福州外來大氣污染影響等考慮甚少，同時，城市間空氣污染的相互影響及外來影響主要天氣型在應用過程中還有待不斷歸納、總結。
【福州大氣污染日與氣象條件關系的探究論文】相關文章：
用工單位工傷保險與勞動關系思考論文08-08
《路史》的寫作特征探究論文07-29
小學語文寫作教學探究論文04-03
關于教師備課探究開題報告的論文07-24
上司科學處理與下屬關系的方法08-01
建立員工與企業(yè)忠誠關系的方法03-30
測試題：手表與性格的關系06-28
測你與同事間關系02-10