2017年邯郸市气象扩散条件评估分析

张 珺，宋晓辉，田秀霞，乔 平



2017年邯郸市气象扩散条件评估分析

张 珺，宋晓辉，田秀霞，乔 平

（河北省邯郸市气象局，河北 邯郸 056001）

2017年，邯郸市达标天数142 d，重污染天数43 d。年内出现3 d以上＞200的重污染过程6次，与2016年持平。全市年均静稳天气指数与2016年持平；年平均风速比2016年减小，小风日数增加，水平扩散能力较差；年均混合层高度与2016年同期基本持平，垂直扩散条件相当。2017年1—10月气象扩散条件总体不利，11—12月气象扩散条件好于2016年；2017年1—10月静稳指数为近5年最大，混合层高度最低，降水量最少，平均风速最小，小风日数最多，气象扩散条件相对较差；2017年10月气象扩散条件与2016年同期相比较差，2017年11月、12月气象扩散条件与2016年同期相比较好。

空气质量；气象条件；邯郸市

二十世纪六七十年代，世界大气环境整治进入到综合治理阶段，对大气环境的关注不仅要注意其产生的源头及变化过程，而且还需要探究其影响的因子气象条件[1-4]。伴随经济的发展，世界很多国家都面临着空气污染问题。近年来，我国空气污染现象越来越严重[5-8]，对生态环境和人民身体健康造成了严重威胁。关于空气污染特征及相关气象扩散条件之间的关系，一直是众多学者关心的焦点问题[9-15]。研究[16-20]表明，在污染物总排放量一定的情况下，气象条件对空气质量的影响很大。魏玉香等[21]通过研究不同风速下污染物浓度分布时指出，污染物浓度与风速大小呈反相关；王丛梅等[22]对河北省中南部2013年1月空气重污染的气象条件研究时指出，风场、逆温等因素可导致重污染天气增多；周国兵等[23]利用2003—2008年重庆市大气污染监测资料，分析得出污染天气具有明显的季节特征；祁栋林等[24]对2001—2011年西宁市空气污染进行了分析，结果表明空气质量季节性变化明显；马敏劲等[25]通过对兰州空气污染特征研究发现，空气污染与稳定的逆温层结密切相关。

邯郸市位于河北省南部，地处太行山东麓，地势自西向东呈阶梯状下降，西部为山区，东部为华北平原。邯郸市产业结构以煤炭、钢铁为主，导致污染物排放总量巨大，秋冬季重污染天气频发。本文以邯郸市为例，利用统计学等方法，结合数值预报，对邯郸市2017年空气污染特征及其气象扩散条件进行分析，拟为政府决策提供依据，为提高群众生活质量提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

利用2016—2017年的环保数据、同期气象数据、邢台站探空资料以及2013—2017年的环境气象条件数据。

1.2 分析方法

利用统计分析方法，通过对比2016—2017年气象扩散条件，找出气象扩散条件的异同之处，为科学防治大气污染提供相关依据。

2 空气质量概况

2.1 2017年空气质量情况

2017年总达标天数142 d，占比39.1%，同比减少47 d。其中3—4月和11—12月达标天数增加24 d，其他月份减少71 d。全年重污染天数43 d，与2016年持平。2017年全市平均重污染天数43 d，与2016年持平。其中3月、9月和11—12月同比减少21 d，1—2月、6月和10月同比增加21 d。

2.2 2017年重污染过程统计

出现持续3 d以上重污染过程6次。2017年共出现6次连续3 d及以上重污染天气过程（表1），其中，2017年1月1日—11日全市出现了最长连续11 d重污染天气过程，首要污染物为PM2.5（2016年最长连续8 d重污染天气）。全年出现持续3 d以上重污染6次，共28 d；与2016年重污染次数持平，重污染天数增加2 d。

表1 2017年AQI大于200连续3 d以上重污染天气过程

2.3 2017年与前4年空气质量对比情况

2017年达标天数比前4年平均值多22 d（图1a）、重污染天数少30 d（图1b）。2013—2016年年平均达标天数为120 d，2017年达标天数比前4年平均多22 d；2013—2016年年平均重污染天数为73 d，2017年重污染天数比前4年平均少30 d（图1）。

图1 2013—2017年邯郸市达标和重污染天数对比

2017年1月全市达标日3 d，重污染天气19 d，其中重度污染14 d，严重污染5 d。2017年1月比2013—2016年1月平均重污染日多2 d，平均达标日少2 d，比2016年1月重污染日多12 d，达标日少9 d（图2）。

图2 2013—2017年1月邯郸市达标和重污染天数对比

3 2017年气象扩散条件分析

3.1 静稳天气指数分析

静稳天气指数是表达大气静稳程度的综合气象条件指标，指数越大，则发生或维持大气污染的可能性就越高。2017年静稳天气指数为9.99（2016年为10.1），气象扩散条件与2016年基本持平。静稳天气指数在秋、冬季较高，春季最低。其中，4—6月和8—9月平均静稳天气指数与2016年同期基本持平，1—3月、10月平均静稳天气指数高于2016年同期，扩散条件不利；7月、11—12月份平均静稳天气指数小于2016年，扩散条件较为有利。

图3 2016、2017年邯郸市逐月静稳天气指数

图4 2016、2017年邢台南宫逐月混合层高度

3.2 年平均风速分析

对于大气污染物来说，风主要表现了平流输送的能力，较小的风速不利于污染物的水平扩散，局地风场辐合会使污染物汇合积聚。2017年邯郸市平均风速为1.84 m/s，小于2016年（1.99 m/s）；小风日数（风速≤1.5 m/s）144 d，较2016年（119 d）增加25 d；从月变化来看，3—7月平均风速达到2 m/s以上，对污染物稀释扩散有利，其它月份风速较小，水平扩散能力较差；与2016年相比，7月、9月平均风速略大于2016年同期，其他月均小于或等于2016年同期。1—10月小风日数111 d，比2016年增加22 d，偏多24.7%，大气水平扩散条件明显不利。

3.3 年均混合层高度分析

年均混合层高度为1 083.7 m，较2016年同期基本持平（因邯郸无混合层高度数据，故以邢台南宫资料代表邯郸情况）。

2017年1月平均混合层高度比2016年同期低26%，过低的混合层高度使污染物在近地层堆积，导致污染物浓度持续上升，污染程度加重，重污染天气增多（图4）。1—10月平均混合层高度为1 098.6 m，比2016年同期（1 150.2 m）偏低51.6 m，垂直扩散能力略差；11—12月平均混合层高度为1 008.9 m，比2016年同期偏高29%，垂直扩散条件较2016年同期有利。

3.4 2013年1—10月环境气象条件对比分析

表2 2013—2017年1—10月环境气象条件

在2013—2017年1—10月环境气象条件中（表2），2017年静稳指数为近5年最大，混合层高度最低，降水量最少，平均风速最小，小风日数最多，气象扩散条件相对较差。

3.5 2017年和2016年10—12月环境气象条件对比分析

表3 2017年和2016年10—12月环境气象条件

2017年10月静稳指数、相对湿度与2016年基本持平，混合层高度、降水量、平均风速均小于2016年，小风日数多于2016年。2017年10月气象扩散条件与2016年同期相比较差。

2017年11、12月静稳指数均小于2016年同期，相对湿度明显小于2016年同期，混合层高度明显高于2016年同期，垂直扩散能力明显较好；2017年11、12月平均风速略小，小风日数略多，与2016年同期相比，水平扩散能力略差；总体来看，2017年11月、12月气象扩散条件与2016年同期相比较好。

4 结论与讨论

2017年邯郸市出现达标天数142 d，重污染天数43 d。出现6次重污染天气过程，与2016年持平。从气象扩散条件来看，全市年均静稳天气指数与2016年持平；年平均风速比2016年偏小、小风日数增加，水平扩散能力较差；年均混合层高度与2016年同期基本持平，垂直扩散条件基本相当。可以看出，2017年1—10月气象扩散条件总体不利，11—12月气象扩散条件好于2016年；2017年1—10月静稳指数为近五年最大，混合层高度最低，降水量最少，平均风速最小，小风日数最多，气象扩散条件相对较差；2017年10月气象扩散条件与2016年同期相比较差，2017年11月、12月气象扩散条件与2016年同期相比较好。

[1] Ma J Z, Wang W, Chen Y, et al. The IPAC-NC field campaign:a pollution and oxidization pool in the lower atmosphere over Huabei[J]. China Atmospheric Chemistry and Physics, 2012, 12(9): 3883-3908.

[2] 吴庆梅, 张胜军. 一次雾霾天气过程的污染影响因子分析[J]. 气象与环境科学, 2010, 33(1): 12-16.

[3] Ma J Z, Chen Y, Wang W, et al. Strong air pollution causes widespread haze-clouds over China[J]. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 2010, 115: D18204(1-21).

[4] 张建忠, 孙瑾, 王冠岚, 等. 北京地区空气质量指数时空分布特征及其与气象条件的关系[J]. 气象与环境科学, 2014, 37(1): 33-39.

[5] 江瑶, 汪婷, 沈利洪, 等. 2012年苏州地区PM2.5和PM10的时空变化特征分析[J]. 热带气象学报, 2015, 31(1): 128-136.

[6] 程念亮, 李云婷, 孙峰, 等. 北京市空气重污染天气类型分析及预报方法简介[J]. 环境科学与技术, 2015, 38(5): 189-194.

[7] 余光明, 王磊, 安乐生, 等. 安庆市2007—2013年大气污染物变化特征研究[J]. 江西农业学报, 2015, 27(1): 81-85.

[8] 孙丹, 杜昊鹏, 高庆先, 等. 2001年至2010年中国三大城市群中几个典型城市的API变化特征[J]. 资源科学, 2012, 34(8): 1401-1407.

[9] 靳军莉, 颜鹏, 马志强, 等. 北京及周边地区2013年1—3月PM2.5变化特征[J]. 应用气象学报, 2014, 25(6): 690-700.

[10] 杨静, 武疆艳, 李霞, 等. 乌鲁木齐冬季大气边界层结构特征及其对大气污染的影响[J]. 干旱区研究, 2011, 28(4): 717-723.

[11] 岳辉. 武汉市大气PM10浓度空间分布特征及其影响因素研究[D]. 武汉：华中农业大学, 2012.

[12] 马国霞, 赵学涛, 於方. “十一五”期间贵州省大气污染减排绩效评估[J]. 长江流域资源与环境, 2012, 21(4): 506-511.

[13] 王璟, 伏晴艳, 王汉峥, 等. 上海市一次罕见的连续11天空气污染过程的特征及成因分析[J]. 气候与环境研究, 2008, 13(1): 53-60.

[14] 程涛. 基于小波分析的上海市环境空气质量变化及与气象关系研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2007.

[15] 郭勇涛, 佘峰, 王式功, 等. 兰州市空气质量状况及与常规气象条件的关系[J]. 干旱区资源与环境, 2011, 25(11): 100-105.

[16] 蒋维楣, 孙鉴泞, 曹文俊, 等. 空气污染气象学教程[M]. 北京：气象出版社, 2004：12-14.

[17] Wang Z F, Li J, Wang Z, et al. Modeling study of regional severe hazes over mid-eastern China in January 2013 and its implications on pollution prevention and control[J]. Science China(Earth Science), 2014, 57(1): 3-13.

[18] 朱敏, 王体健, 卢兆民, 等. 一次持续空气污染过程的气象条件分析[J]. 气象科学, 2008, 28(6): 673-677.

[19] 马翠平, 吴彬贵, 李云川, 等. 冀中南连续12天大雾天气的形成及维持机制[J]. 高原气象, 2012, 31(6): 1663-1674.

[20] 赵敬国, 王式功, 王嘉媛, 等. 兰州市空气污染与气象条件关系分析[J]. 兰州大学学报（自然科学版）, 2013, 49(4): 491-496.

[21] 魏玉香，童尧青，银燕, 等. 南京SO2, NO2和PM10变化特征及其与气象条件的关系[J]. 大气科学学报, 2009, 32(3): 451-457.

[22] 王丛梅, 杨永胜, 李永占, 等. 2013年1月河北省中南部严重污染的气象条件及成因分析[J]. 环境科学研究, 2013, 26(7): 695-702.

[23] 周国兵, 王式功. 重庆市主城区空气污染天气特征研究[J]. 长江流域资源与环境, 2010, 19(11): 1345-1349.

[24] 祁栋林, 张加昆, 李晓东, 等. 2001─2011年西宁市空气质量特征及其与气象条件的关系[J]. 气象与环境学报, 2014, 30(2): 51-59.

[25] 马敏劲, 郭世奇, 王式功, 等. 近11年兰州空气污染特征及其边界层结构影响的分析[J]. 兰州大学学报（自然科学版）, 2012, 48(6): 69-73.

[26] 高怡, 张美根. 2013年1月华北地区重雾霾过程及其成因的模拟分析[J]. 气候与环境研究, 2014, 19(2): 140-152

[27] 吴兑, 廖国莲, 邓雪娇, 等. 珠江三角洲霾天气的近地面输送条件研究[J]. 应用气象学报, 2008, 19(1): 1-3.

[28] 邓长菊, 尹晓惠, 甘璐. 北京雾与霾天气大气液态水含量和相对湿度层结特征分析[J]. 气候与环境研究, 2014, 19(2): 193-199.

[29] 张俊波. 驻马店空气质量影响因素分析及预报研究[D]. 兰州：兰州大学, 2010.

[30] 郭丽君, 郭学良, 方春刚, 等. 华北一次持续性重度雾霾天气的产生、演变与转化特征观测分析[J]. 中国科学: 地球科学, 2015, 45(4): 427-443.

[31] 李菲, 吴兑, 谭浩波, 等. 广州地区旱季一次典型灰霾过程的特征及成因分析[J]. 热带气象学报, 2012, 28(1): 113-122.

An Assessment Analysis of Meteorological Diffusion Conditions in Handan

ZHANG Jun, SONG Xiao-hui, TIAN Xiu-xia, QIAO Ping

(Handan Meteorological Bureau, Handan, Hebei 056001, China)

It was found that the air quality of Handan improved in 2017, as the number of heavy pollution days decreased to 43 days, and the number of days that reached standards increased to 142 days; meanwhile, in 2017, the heavy pollution weather lasting more than three consecutive days with＞200 happened 6 times in Handan, similar to that in 2016. Also, the average annual stationary weather index in 2017 was almost the same as that in 2016; the annual mean wind speed in 2017 decreased when compared with that in 2016, while the annual small wind days increased, thus leading to poor horizontal diffusion ability; the average annual mixing layer height in 2017 was also almost the same as that in 2016, and so was the vertical diffusion condition. From January to October in 2017, the meteorological diffusion conditions were generally unfavorable, while in November and December, they were much favorable than that in 2016. From January to October in 2017, the stationary weather index was the maximum in nearly five years, with the lowest mixing layer height, minimum precipitation and mean wind speed, and the maximum number of small wind days, and thus resulting in relatively poor meteorological diffusion conditions. So, from January to October in 2017, the average meteorological diffusion conditions decreased significantly compared with that in 2016 in the same period, while from November to December in 2017, the conditions were much favorable than that in 2016.

air quality; meteorological conditions; Handan City

X16

A

2095-3704（2018）04-0326-05

2018-07-25

2018-09-11

河北省科技计划项目（13275416）和河北省气象局科研项目（14ky35）

张珺（1984—），女，硕士生，高级工程师，主要从事环境气象研究，zhangjun.sunny@163.com。

10.3969/j.issn.2095-3704.2018.04.69

张珺, 宋晓辉, 田秀霞, 等. 2017年邯郸市气象扩散条件评估分析[J]. 生物灾害科学, 2018, 41(4): 326-330.