珠江三角洲地区的灰霾天气研究进展

珠江三角洲地区是我国气溶胶污染较严重的地区之一，也是国内较早开展灰霾天气研究的地区，从灰霾标准、科学概念、长期变化趋势、细粒子污染本质、水平输送和垂直扩散能力以及气溶胶的光学特性和物理化学特性方面进行了研究。结果表明，近年来珠江三角洲地区的气溶胶污染日趋严重，气溶胶云一年四季都出现，且长期稳定存在，重污染区位于珠江口以西的珠江三角洲西侧。灰霾天气主要出现在10月至次年4月。灰霾导致能见度恶化。自20世纪80年代初开始，该地区的能见度急剧恶化，灰霾天气显著增加，其中有3次大的波动，分别代表珠江三角洲经济发展相伴随的粗颗粒气溶胶污染、硫酸盐＋粗颗粒气溶胶污染、光化学过程的细粒子＋硫酸盐和粗颗粒气溶胶的复合污染时期。雾和轻雾造成的低能见度的长期变化趋势，没有由于人类活动影响或经济发展影响带来的趋势性变化，其波动主要反映了气候波动固有的年际和年代际变化。珠江三角洲能见度的恶化主要与细粒子关系比较大，PM10有一半年份的年均值超过国家二级标准的年均值浓度限值（70 μg m-3），而细颗粒物（即PM2.5）各年都超过国家二级标准的年均值限值（35 μg m-3），尤其是有些年份年均值浓度超过标准限值的2倍，细粒子浓度甚高。另外，近年细颗粒物占PM10的比重非常高，可达57%～79%，黑碳气溶胶浓度非常高，月均值达到5.0～9.1 μg m-3，黑碳气溶胶污染严重。和20余年前的资料相比较，细粒子在气溶胶中的比重有明显增加，有机碳和硝酸盐、铵盐的占比增加，而硫酸盐占比略有减少，钙占比明显减少。区域气流停滞区的形成是发生严重灰霾天气的主要气象条件，垂直输送能力不足也是加重灰霾天气的气象条件之一。

珠江三角洲霾天气的近地层输送条件研究

近年来,珠江三角洲地区气溶胶污染日趋严重,霾天气造成能见度恶化和空气质量下降。近地层输送条件即地面流场与大气污染物稀释扩散密切相关。利用2004—2005年广东省466个地面自动气象站资料、广州观象台常规气象资料、珠江三角洲大气成分站网器测能见度资料、珠江三角洲城市环境监测站网的PM10浓度资料等,使用矢量和分析方法,分析珠江三角洲近地层风及其对严重霾天气过程和清洁对照过程的影响。结果表明:2004年霾天气高发季节,东亚纬向环流比2005年同期显著,纬向环流不显著的年份,气流南北交换显著,冷空气跨越南岭、到达珠江三角洲的机会比较大,伴随冷空气的大风等天气有利于污染物扩散;纬向环流显著的年份,冷空气跨越南岭、到达珠江三角洲的机会比较小,污染物易于堆积。珠江三角洲霾天气具有区域性特征,旱季出现最多,雨季出现最少。严重霾天气过程出现在每年12月至次年4月,清洁对照过程出现在台风直接影响或冷空气活动频繁的季节。与2004年相比,2005年的静风频率较低,且旱季风速较大,不利于霾天气的形成。矢量和分析表明:区域霾天气过程与区域内静小风过程,即出现气流停滞区有密切联系,清洁对照过程与强平流输送有关。

环首都圈霾和雾的长期变化特征与典型个例的近地层输送条件

为了研究环首都圈京津冀晋4省市霾和雾的长期变化特征与典型个例的近地层输送条件，使用京津冀晋长期气象资料和高分辨率自动气象站资料，分析了环首都圈霾和雾天气的长期变化趋势，与使用矢量和算法分析典型个例气流停滞区的形成过程.结果表明，在1950—1960年代，环首都圈京津冀晋4省市霾日非常少，1970年代开始增多，1980年代以后明显增多，并形成几个霾日集中区，比较明显的是邯郸-邢台-石家庄-保定-北京-天津的带状分布，还有太原及以南的带状分布，最为严重的情况出现在1996—2000年，2000年以后有一定减少.北京1950年代霾日比较多，最多达到1年有160 d以上霾日，与同期沙尘天气偏多相关联，随着在首都周边地区的大规模植树造林，到1967年，霾日已经减少到1年不足10 d，1970年代以后北京的能见度急剧恶化导致霾日迅速增加，到1980年代初增加到220 d以上，一直到1999年前后北京的霾日维持在每年160-200 d左右；2000年以后到北京奥运会前后，霾日持续下降，到2010年霾日仅有56 d，2012年有所反弹，增加到91 d.北京及华北地区霾日季节分布突出的特点是除去采暖季有较多的霾日外，在盛夏季节霾日也明显多，集中出现在6—9月，尤其是盛夏季节的7—8月，与所谓的桑拿天同期出现，这与全国大部分城市的变化趋势完全不同.霾过程的发生和矢量和的大小存在较为明显的正相关关系.霾过程中，在华北平原均出现明显的气流停滞区，区域矢量和很小，不利于空气中污染物的水平扩散；清洁过程时华北4省市尤其是北京地区受明显的西北气流影响，风矢量和为较一致的偏北方向，水平扩散条件较好，较利于污染物的扩散，对应同期能见度较高.京津冀西侧、北侧靠山、东邻渤海，尤其是北京小平原三面环山.太行山、燕山和军都山形成的“弓状山脉”对冷空气活动起到了阻挡和削弱作用，导致山前暖区空气流动性较小形成气流停滞区、污染物和水汽容易聚集从而有利于霾和雾的形成.由于受太行山的阻挡和背风坡气流下沉作用的影响，使得沿北京、保定、石家庄、邢台和邯郸一线的污染物不易扩散，形成一条西南-东北走向的高污染带，华北平原偏南气流的弱辐合作用和也加重了北京的污染.山西省的高浓度污染物亦在低空偏南气流输送下沿桑干河河谷和洋河河谷以及滹沱河-拒马河河谷向北京输送.河北中南部与山西诸河谷的累积污染带叠加近地层输送流场是造成北京严重霾天气过程的重要原因之一.