2021年宁夏两次持续沙尘重污染天气对比分析

为探究气象条件变化对宁夏沙尘重污染天气过程的影响特征,利用常规气象观测数据、NCEP再分析资料及环境空气质量数据,选取2021年1月11-14日和2021年3月14-19日两次沙尘重污染天气(分别简称“0113”过程和“0315”过程)为研究对象,基于天气形势、后向轨迹模拟及物理量场诊断等方法,对比两次过程影响系统及传输轨迹,探讨形成和维持机制.结果表明:①“0113”过程主要影响宁夏北部四市,“0315”过程影响整个宁夏,两次沙尘过程中重度及以上污染平均持续时间分别为35.0和105.2h,沙尘污染暴发阶段PM_(10)浓度平均值分别为1735和5265μg/m3.②“0113”过程为一次强度一般的锋面过境引起的沙尘重污染天气,稳定少动的青藏高压与其北侧蒙古热低压之间形成显著的气压梯度带,高空脊前多股强西北气流引起动量下传,使宁夏及上游地区大风将沙尘输送至宁夏造成重污染;“0315”过程为一次较强的典型锋面过境及蒙古气旋造成的持续沙尘重污染天气,蒙古冷高压受强盛蒙古气旋和青藏高原热低压夹击稳定少动,其西南、东南及东部与两个热低压形成气压梯度带,加之受地面冷锋过境影响,宁夏及周边地区多方向大风将沙尘向宁夏上空输送造成“0315”过程较“0113”过程污染更严重.③两次过程中沙尘均为境外和境内同时输送,“0113”过程为西北和偏西路径,传输距离长且高度较低;“0315”过程为西北、偏北和偏东路径,传输距离短且高度较高.④“0315”过程中蒙古国及我国新疆-甘肃一带负水平螺旋度中心值为“0113”过程的1.75倍,较强的辐合上升运动和西风气流将沙尘持续向宁夏上空输送并与本地沙尘叠加,上升和下沉运动交替使沙尘长时间悬浮于空中,而“0113”过程受多股强下沉气流造成沙尘迅速沉降至地面,污染快速减弱.研究显示:冷锋和蒙古气旋是宁夏沙尘重污染天气的主要影响系统,当有只冷锋过境时,上游沙尘传输高度低,到达宁夏上空沙尘粒子相对少,使宁夏沙尘重污染天气持续时间短且强度相对较弱;当伴有蒙古气旋活动时,沙尘传输高度高,到达宁夏上空沙尘粒子多,使宁夏沙尘重污染天气持续时间长、影响范围广且强度较强.

泰兴市2021年春季典型沙尘污染过程的时空分布解析

利用当地空气质量自动监测站颗粒物监测数据和气象数据,并结合大气颗粒物监测激光雷达的监测数据以及HYSPLIT气团后向轨迹模型等,对泰兴市2021年春季较为典型的沙尘污染过程进行综合分析。结果表明:1)沙尘开始阶段,PM_(10)浓度升幅明显,污染较为严重时,PM_(2.5)/PM_(10)降至0.2左右;2)在沙尘影响期间,泰兴市颗粒物浓度呈现双峰特征,但两个时间段出现次峰值的原因不同,3月30日晚间出现次峰值与沙尘沉降有关,而5月8日上午出现次峰值与天气系统导致的沙尘回流有关;3)结合激光雷达反演结果可以看出,两次沙尘污染过程中,沙尘传输高度普遍在2 km以下,厚度大于1 km;4)泰兴市沙尘传输主要为西北和偏北路径,潜在污染源以内蒙古、安徽、河南、河北、湖北等省份的输入性污染为主。对泰州市春季沙尘污染的时空分布以及演变过程的了解,为该地春季颗粒物污染的改善提供了一定的科学依据。

结合激光雷达分析2022年春季青海东部地区连续两次沙尘污染过程

文章基于大气颗粒物监测激光雷达退偏振比实时数据以及PM_(10)、PM_(2.5)浓度小时数据对青海省2022年3月17至18日两次沙尘天气进行分析,结果表明,在沙尘影响期间PM_(10)浓度在短时间内呈爆发性增长,环青海湖地区的共和县PM_(10)浓度峰值远高于其他市(县),达到了4249μg/m^(3),是空气质量二级标准限值的28倍。从持续时间来看,各市(县)持续时间均在2~3 h,污染高值时段主要集中在3月17日傍晚到夜间。激光雷达监测结果表明,沙尘影响时段内,西宁市202.5 m处退偏振比高于502.5 m处,并呈现出明显的粗粒子污染特征。大气相对清洁时段,202.5 m和502.5 m高度退偏振比基本在0.1和0.05以下。3月17日18时,202.5 m和502.5 m处退偏振比为大气清洁时段的1.5倍和3倍。3月18日15时,202.5 m和502.5 m处退偏振比为大气清洁时段的1.5倍和2.8倍。沙尘因粗粒子增多使得退偏振比在短时间内增大。从轨迹分析看,西宁地区的气团源自偏西方不同高度层。

沙尘污染对长期暴露人群呼吸系统症状的影响

以沙尘天气多发的甘肃省民勤县和基本不受沙尘污染的平凉市为调查点,采用流行病学现况调查法,对在调查点长期居住、无职业性粉尘接触史的40岁以上728名农民进行呼吸系统症状发生状况调查.结果显示,民勤县农民慢性咳嗽、咳嗽加重、慢性咳痰、咳痰加重、呼吸困难加重及胸痛加重的发生率分别是平凉市的1.6,5.0,1.7,3.6,1.6,3.7倍(P<0.05);除呼吸困难加重外,民勤县不吸烟农民上述症状发生率分别是平凉市的1.8,4.9,1.9,2.9,3.9倍(P<0.05);民勤县女性慢性咳嗽、咳嗽加重、慢性咳痰及胸痛加重发生率分别是平凉市的1.7,4.3,1.8,3.5倍(P<0.05),男性咳嗽加重及慢性咳痰发生率分别是平凉市的10.0,1.5倍(P<0.05);民勤县40～50岁农民慢性咳嗽、咳嗽加重、慢性咳痰、胸痛加重发生率分别是平凉市的1.8,9.4,2.1,6.0倍(P<0.05).沙尘污染明显影响暴露人群呼吸系统症状的发生,主要影响40～50岁人群,尤其是女性.

沙尘天气过境前后北京大气污染物质量浓度的变化

影响北京的沙尘天气可分为沙尘暴、浮尘和扬沙 3种类型 .沙尘暴和浮尘天气发生前后的污染物类型和质量浓度 ρ有明显的差异 ,属 2类不同性质的污染 .在沙尘天气发生之前 ,大气中SO2 ,NO2 等气态污染物的 ρ往往较高 ,在大气逆温的情况下污染尤其严重 ,并且与颗粒物的 ρ相关性较好 ;随着沙尘天气的爆发 ,颗粒物的 ρ骤然增加 ,但伴随沙尘天气出现的大风使SO2 ,NO2等污染物的 ρ显著下降 ,大气污染转变为由降尘过程造成的相对单一的颗粒物污染 。

库尔勒市春季沙尘天气重污染日变化特征及天气驱动成因

本文利用2014—2020年库尔勒市春季逐时大气颗粒物浓度、气象观测数据以及NCEP再分析资料,对沙尘天气重污染日和重污染过程进行统计和天气学诊断。结果表明:近7 a库尔勒市春季优良日呈显著增加,污染日和重污染日显著减少。沙尘重污染过程中AQI指数强度与能见度呈显著负相关,<1 km的低能见度强沙尘污染夜间发生频次高于白天;沙尘重污染过程风向与春季明显不同,白天朝南风方向转变、夜间朝东风方向转变。沙尘重污染过程颗粒物输送机制包括东南风辐合型多发生在槽后脊前的经向环流中,呈外地输入型沙尘污染;偏西风型多为槽前西风气流影响也为外地输入型沙尘污染;风向转换型发生在南北两支高空急流合并,地面冷空气强大背景下,先发生本地型沙尘污染,而后转为外地输入型沙尘污染,往往造成的污染持续时间长、颗粒物浓度高。

四川盆地一次当地排放和沙尘输送双重影响的区域空气重污染过程研究

针对四川盆地大气污染及其成因的特殊性,利用四川盆地18个城市的大气污染监测和气象观测数据以及NCEP1°×1再分析资料,对2017年12月19日—2018年1月3日四川盆地由当地排放和外来沙尘输送双重影响的区域性大气污染过程进行分析。结果表明:2017年12月19—28日四川盆地环流场配置不利于大气污染物扩散,垂直温度层结稳定,在当地污染源持续排放下污染物浓度缓慢上升,此阶段为静稳型大气污染。29日冷空气过程打破前期不利于污染物扩散的环流场及垂直温度层结,气态污染物浓度明显下降;但伴随冷空气活动的外来沙尘输送使PM10浓度迅速增大,部分城市出现沙尘型重污染;特别是广元地区受沙尘直接影响最严重,PM10浓度为原来的4.5倍;成都市虽未通过沙尘天气的表观判断,但对颗粒物离子浓度和化学组分都有显著影响。因此,当时PM10和CO浓度24h比值变化受沙尘输送和天气条件共同影响,在不同时段和地区都存在明显差异,初步揭示出由静稳型大气污染向沙尘型污染转换阶段的内在变化特征,具有重要科学价值。

基于银川市大气颗粒物组分网观测的夏季沙尘污染过程分析

利用银川市大气颗粒物组分监测网在线观测数据,分析了2018年7月沙尘天气下不同粗细颗粒物(TSP,PM10,PM2.5,PM1)的质量浓度变化趋势,PM2.5中的水溶性离子、金属元素、有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度变化趋势和污染来源,及本次沙尘过程区域污染传输情况。结果表明,7月14-18日受沙尘天气过境影响,TSP,PM10的小时质量浓度均在15日10:00达到了峰值,分别为2692,2173μg/m^3,PM2.5的小时质量浓度在15日9:00达到了峰值,为608μg/m^3,PM1的小时质量浓度峰值出现在7月16日15:00,为54.2μg/m^3;7月沙尘期PM2.5中水溶性离子日均质量浓度由大到小排序为Ca^2+>SO4^2->NH4^+>Mg^2+>Na^+>K^+>NO3^-,Ca^2+日均质量浓度增幅最大,升高16.2倍,PM2.5中金属元素日均质量浓度由大到小排序为Ca>Fe>K>Mn>Pb>Cr>Zn>V>Ti>Cu>Ni>As,Ca日均质量浓度为31945.6 ng/m^3,PM2.5中有机碳和元素碳的日均质量浓度分别为7.22,1.09μg/m^3,比值为6.6。后向轨迹图和气溶胶激光雷达消光图显示,本次沙尘污染是由外来源输入的颗粒物沉降和本地地面扬尘叠加共同造成。

呼和浩特地区沙尘污染的环流特征分析与预报

呼和浩特地区每年发生多次大范围的沙尘天气污染,给交通运输、生态环境和人类生产生活带来诸多不利影响,尤其近年来,PM2.5,PM10已成为全社会关注的焦点,沙尘污染已引起社会与政府的高度关注。因此,对沙尘天气的分析与预报就显得尤为重要。本文对2002年至2011年近10年呼和浩特地区的沙尘污染下的天气环流特征进行了统计分析,并且进行了诊断分析,研究结果表明呼和浩特地区沙尘天气的气候特征是:年平均沙尘日数在27天以上,且大部分的沙尘污染源为系统性的外来沙尘,其余的为局地沙尘污染来自城市开发区域的地表裸土与建筑沙石;环流特征是:当北太平洋地区副高位势高度偏低,青藏高原至新疆500hPa高压脊异常偏强,亚洲大陆中高纬高度场较常年偏高时,呼和浩特市沙尘日数偏少。当春季太平洋海温表现为反厄尔尼诺(厄尔尼诺)典型态时,同期沙尘日数偏多(少),反之亦然。通过对典型环流背景下沙尘暴的数值模拟和诊断分析,找出沙尘天气的预报着眼点:沙尘暴发生在不稳定的大气层结中,伴随有能量的积聚和释放,随着地面蒙古气旋及冷锋的强烈发展,中尺度切变线触发了沙尘活动。MODIS卫星也对沙尘有一定的预报监视作用。

南通市一次典型沙尘污染过程分析

根据南通市大气超级站的观测结果和气象因素,对南通市2019年10月29日—11月2日一次典型沙尘污染过程、颗粒物化学组分、颗粒物消光和退偏进行分析。结果表明,在沙尘影响期间,PM10小时峰值达311μg/m^3,ρ(Ca^2+)较污染前上升了7.4倍;在沙尘颗粒物碱性环境条件下,二次组分OM和NO3^-的快速生成,浓度分别较污染前上升了96.6%和34.0%;ρ(NO3^-)/ρ(SO4^2-)污染中(2.5)高于污染前(1.7),ρ(EC)/ρ(PM2.5)污染中(4.2%)高于污染前(3.6%),受到明显的沙尘传输影响,而移动源排放也有一定贡献,在本地地面气压场较弱情况下,导致沙尘污染过程长时间持续。

新疆准噶尔盆地南缘一次典型沙尘污染特征分析

沙尘对空气质量特别是空气中TSP,PM_(10)和PM_(2.5)浓度有重要影响。为探讨沙尘对空气质量的影响,在位于准噶尔盆地南缘荒漠-绿洲交错带的准噶尔生态环境观测站开展了近地面空气颗粒物的连续监测实验及气象观测实验;结合HYSPLIT模型对典型沙尘事件中空气颗粒物的运动轨迹进行模拟;分析了沙尘全过程空气颗粒物分布特征及颗粒物的输送特征。结果表明:在2015-09-13日的沙尘事件对空气中颗粒物TSP、PM_(10)和PM_(2.5)的浓度分布产生影响严重,TSP、PM_(10)和PM_(2.5)的质量浓度分别达到了412μg/m^3、354μg/m^3和190μg/m^3,远超过了国家二级空气质量标准;TSP、PM_(10)和PM_(2.5)的质量浓度显著相关,其中PM_(2.5)和PM_(10)的相关系数达0.993,颗粒物轨迹分析显示,沙尘主要来源于北面的古尔班通古特沙漠,为大风输送所致。

中卫市沙尘污染天气分型及气象条件特征分析

本文应用气象资料和PM10环境监测资料,对2015—2020年中卫市出现的沙尘天气时空变化特征进行统计分析,并对污染日的高空环流形势、地面天气形势及气象条件进行了诊断分析。研究结果表明:中卫市沙尘污染多发生在冬春季的下午到傍晚前后或傍晚前后到夜间;环流类型分为脊前西北气流型、冷槽过境型和西风气流型,沙尘污染发生概率最大的天气类型为脊前西北气流型;沙尘天气过境时,气象要素变化剧烈,风力强劲、气压猛增、主导风向为西北风、气温下降、露点骤减、能见度转差;本地和外来沙尘源相结合共同影响,配合上冷下暖的不稳定层结,伴随热力不稳定能量的积聚释放,动量下传及抽吸作用、地面系统强烈发展及锋后下沉气流致使近地面产生辐散大风。

丹东市沙尘污染监测及分析

分析了 2 0 0 2年 4月 7日～ 9日沙尘对丹东市的影响和危害 ,提出了监测沙尘的到达时间、持续时间、污染项目。

呼和浩特市污染天气的边界层特征研究

利用2018—2020年呼和浩特市环境监测站环境监测数据、呼和浩特市气象局激光雷达污染边界层数据以及呼和浩特市区地面观测站温、压、湿、风、降水等数据,对大气边界层高度特性进行较深入系统的研究,定量分析了近3年来呼和浩特市污染天气的变化规律及边界层高度的时间变化规律;总结出呼和浩特市不同等级不同类型的边界层高度阈值;通过典型污染个例的相关性分析得出边界层高度与温度、相对湿度、十米风场的内在关系。通过边界层的特征研究,为分析和预报呼和浩特市污染天气提供一定参考。

不同路径冷空气导致的宁夏沙尘重污染天气特征及传输规律

为探究不同路径冷空气影响下宁夏沙尘重污染天气的特征及传输规律,利用环境和气象数据及NCEP再分析资料,在对宁夏逐日地面环流分型的基础上,总结了易造成宁夏沙尘重污染天气的环流特征,基于后向轨迹模式,分析了不同路径冷空气影响下的沙尘重污染天气特征及污染来源和贡献率。结果表明:(1)较易造成全区沙尘重污染天气的冷空气路径和环流型为偏西路径型(A、AN、ANW)、西北路径型(AE、ANE、N、NE)和偏北路径型(CE、CSE、E)。(2)偏西路径冷空气影响下,中卫市一般最先出现沙尘重污染;西北路径冷空气影响下,中卫市和石嘴山市先出现沙尘重污染;偏北路径冷空气影响下,石嘴山市最先出现沙尘重污染。(3)偏西和西北路径冷空气影响下,宁夏沙尘传输轨迹以偏西和西北方向为主,沙尘源地主要来自额济纳旗周边戈壁、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠,沙源地对PM10质量浓度的贡献分别为80~160μg·m^(-3)和>160μg·m^(-3);偏北路径冷空气影响下的沙尘传输轨迹以西北和东北方向为主,腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、毛乌素沙地对PM10质量浓度的贡献大于140μg·m^(-3),其中偏东方向的毛乌素沙地对PM10质量浓度的贡献大于160μg·m^(-3)。

亚洲3个AERONET站点沙尘特性及大气含沙量对比分析

选取全球气溶胶自动观测网在东亚、中亚和南亚地区观测记录最长的兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)、杜尚别站和斋浦尔站的数据,通过沙尘和污染沙尘的有效分离,对比分析了3站的沙尘特性和大气含沙量.结果表明,3站沙尘天气出现频次的季节差异显著,且污染沙尘明显高于沙尘,SACOL站多发于3-4月,杜尚别站多发于6-10月,出现频率最高的斋浦尔站集中于3-7月.3站沙尘和污染沙尘的光学厚度变化特征与其出现频次一致,斋浦尔站由于人为污染的影响,污染沙尘具有较高的吸收性.沙尘和污染沙尘体积谱均以粗模态为主,且浓度峰值差异显著.3站沙尘质量消光系数一致且介于0.3~0.5 m^(2)/g,大气含沙量差异显著,其月平均最大值分别为0.33(3月)、0.24(7月)和0.42 g/m^(2)(7月).

2000年春季北京特大沙尘暴物理化学特性的分析

２０００年春季北京频频发生沙尘天气，严重影响了北京市大气环境状况。对４月６日北京地区发生的特大沙尘暴化学元素成分的分析表明北京春季沙尘污染极为严重。沙尘暴期间，２０种元素总质量浓度高达１５３６ μｇ／ｍ３，是１９９９年同期的３１．４倍。即使沙尘暴过后，污染依然严重，元素总质量浓度仍高达 ３３８．７ μｇ／ｍ３，是１９９９年春季的 ７倍。研究还发现，沙尘暴期间来自远方的大粒子占了很大的比例，绝大多数的元素浓度在粒径大于１６μｍ处出现一个非常高值，远高于其他谱段的浓度；在沙尘暴后及其他时间，还没有观测到这种谱分布。沙尘暴期间的粗粒子（ｄ＞２μｍ）数浓度是沙尘暴后的２０倍以上，细粒子（ｄ＜ ２ μｍ）的数浓度是沙尘暴后的 ７倍。

2004年春季沙尘天气对和田市空气质量的影响

利用沙尘暴监测网数据、常规气象资料以及MICAPS系统环流形势资料，对和田市2004年春季沙尘天气产生的污染进行了详细的对比分析。研究结果表明：和田市春季污染相当严重，主要以沙尘污染为主。整个春季79％时间API(环境污染指数)指数均达到500，且45％时间可吸入颗粒物PM_(10)在TSP中的浓度比例达50％。不同天气系统对和田市空气的污染贡献不同。从东路影响和田市的天气系统、高压底部型地面系统和浮尘天气所造成空气污染相当严重。其余天气系统和天气现象所产生的污染较小。

2003年我国沙尘天气减缓的原因分析

分析了2003年我国北方地区沙尘天气减缓的因素,指出沙尘暴从本质上讲是一种自然现象.解决沙尘暴污染问题是一个长期的过程。