南京市一次雾霾天气过程的阶段性特征与成因

南京市一次雾霾天气过程的阶段性特征与成因
彭 舒 龄１，周 树 道１，２，王 敏１，２，任 尚 书１，沈 奥１
（１．国防科技大学气象海洋学院，江苏 南京 ２１１１０１； ２．南京信息工程大学气象灾害预警与评估协同创新中心，江苏 南京 ２１００４４）
摘 要：利用南 京 及 其 附 近 地 区 地 面 常 规 气 象 要 素、颗 粒 物 ＰＭ２．５质 量 浓 度 逐 时 观 测 资 料，以 及 ＣＡＬＩＰＳＯ资料、ＮＣＥＰ再分析资料、ＭＯＤＩＳ气溶胶光学厚度、南京站探空廓线等资料，结合天气学诊断 分析和 ＨＹＳＰＬＩＴ后向轨迹模拟等方法，对 ２０１６年 １２月 ４—９日南京地区的一次雾霾天气进行分析。 结果表明：此次雾霾天气过程具有区域性特征，南京上空气溶胶以沙尘型、污染沙尘型和污染大陆型 为主，污染物主要来自西北方向的输送和本地的人为污染。地面弱高压均压场与高空稳定的天气形 势叠加是此次雾霾天气过程的环流背景，同时南京上空盛行辐散下沉气流，下沉增温有利于逆温层的 维持，使雾霾天气得以发展；偏北风携带的冷空气南下，正涡度平流控制南京上空，有利于雾霾的减弱 消散，同时温度平流也影响了水汽凝结和相对湿度状况，进而使能见度发生相应变化。 关键词：雾霾；颗粒物 ＰＭ２．５质量浓度；天气形势；ＨＹＳＰＬＩＴ模式 文章编号：１００６－７６３９（２０１８）０２－０２８２－０８ ＤＯＩ：１０．１１７５５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７６３９（２０１８）－０２－０２８２ 中图分类号：Ｐ４２６．４ 文献标志码：Ａ
收稿日期：２０１７－０５－２２；改回日期：２０１７－１０－１４ 基金项目：国家自然科学基金项目（９１５４４２３０、４１７７５０３９、４１７７５１６５）资助 作者简介：彭舒龄（１９９４— ），女，重庆涪陵人，主要从事大气辐射与遥感研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｅｎｇｓｈｕｌｉｎｇ０２１６＠１６３．ｃｏｍ。
引 言
随着社会经济的发展、工业化水平的提高，雾霾 天气频繁发生，这不仅对城市环境、交通安全产生严 重影响，还可能引发肺炎、支气管炎等疾病，对人体 健康造成较大威胁。雾霾常见于城市，是特定气候 条件及人类活动相互作用的结果。从长远看，雾霾 天气过程的增加使得气溶胶光学特性发生改变［１］， 从而改变 了 地 气 系 统 的 辐 射 收 支，进 而 影 响 气 候。 近年来，我国雾霾天气呈上升趋势，持续性雾霾天气 过程不断增加，其中长三角、珠三角地区雾霾日数不 断攀升，南京作为东部地区重要的中心城市，地区经 济、工业以及城市化进程的快速发展，造成雾霾现象 频繁发生。国内外开展了许多关于雾霾天气过程的 天气特征和成因的研究，为雾霾的防治和有效应急 预警提供了理论依据。研究表明，雾霾过程中污染 物的积累主要来自本地排放和外区域输送［２］，污染 物的 扩 散、传 输 和 沉 降 与 气 象 条 件 （风 速、降 水、温 度、湿度等）密切相关［３－４］，适当的环流形势和稳定 的大气层结有利于雾霾的维持和加强，其中大范围
均压场易造 成 大 气 污 染 物 的 汇 聚 ［５－６］。 此 外，长 时 间贴地、悬浮的多层逆温和低混合层高度抑制了污 染物的扩散，使 ＰＭ２．５质量浓度持续累积增长［７－８］。
２０１６年 １２月 ４—９日南京及附近地区发生了 一次持续性雾霾天气过程，雾霾期间南京地区 ＡＱＩ （空气质量指数）持续上升，５日 ２０：００（北京时）ＡＱＩ 达 ３１５，为严重污染水平，污染状况严峻。由于城市 持续性雾霾天气过程的形成、维持机制较为复杂，在 不利的气象条件下，各类重污染行业排放的污染物 的区域富集及传输沉降、交通尾气和秸秆焚烧等都 可能导致雾霾天气产生。此外，不同于华北及内陆 地区，江苏地处我国大陆沿海中部，海上暖湿气流输 送可为雾霾天气的维持和发展提供有利条件。基于 此，本文利用颗粒物质量浓度监测资料、ＮＣＥＰ再分 析资料和地面气象要素观测资料，结合 ＣＡＬＩＰＳＯ资 料、ＭＯＤＩＳ气 溶 胶 光 学 厚 度 资 料 以 及 后 向 轨 迹 方 法，对此次 持 续 性 雾 霾 天 气 过 程 进 行 分 析，深 入 探讨雾霾的形成及 消 散 机 制，以 期 更 好 地 开 展 雾 霾天气的预报。Fra bibliotek第 ２期
彭舒龄等：南京市一次雾霾天气过程的阶段性特征与成因
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１ 资料和方法
所用资料 为 南 京 地 区 颗 粒 物 质 量 浓 度 逐 时 数据，其来源于中国 空 气 质 量 在 线 监 测 分 析 平 台 （ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｑｉｓｔｕｄｙ．ｃｎ／）；地 面 气 象 要 素 逐 时 数 据，其来源于天气在线（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔ７ｏｎｌｉｎｅ．ｃｏｍ／）； 南京站探空资料，以及 ＮＣＥＰ再分析资料、ＣＡＬＩＰＳＯ 资料和 江 苏 地 区 ＭＯＤＩＳ气 溶 胶 光 学 厚 度 （ａｅｒｏｓｏｌ ｏｐｔｉｃａｌｄｅｐｔｈ，ＡＯＤ）资料。采用 ＨＹＳＰＬＩＴ后向轨迹 模式对南京（３２．０４°Ｎ、１１８．７８°Ｅ）上空污染源的运 动轨迹进行模拟分析。
２ 雾霾天气过程及成因
２．１ 天气过程概述 ２０１６年 １２月 ４—９日江苏省大部分地区出现
第 ３６卷 第 ２期 ２０１８年 ４月
干 旱 气 象
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｉｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．２ Ａｐｒ，２０１８
彭舒龄，周树道，王 敏，等．南 京 市 一 次 雾 霾 天 气 过 程 的 阶 段 性 特 征 与 成 因 ［Ｊ］．干 旱 气 象，２０１８，３６（２）：２８２－２８９，［ＰＥＮＧ Ｓｈｕｌｉｎｇ，ＺＨＯＵ Ｓｈｕｄａｏ，ＷＡＮＧＭｉｎ，ｅｔａｌ．ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＦｏｇａｎｄＨａｚｅＷｅａｔｈｅｒｉｎＮａｎｊｉｎｇａｎｄＩｔｓＣａｕｓｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｒｉｄＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，２０１８，３６ （２）：２８２－２８９］，ＤＯＩ：１０．１１７５５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７６３９（２０１８）－０２－０２８２