基于能见度、相对湿度和PM2.5浓度的雾-霾划分方案及其时空变化和理化特征

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wyxxzh
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近年来,中国东部和中部地区雾-霾事件频繁发生,造成大气能见度严重下降,对人体健康造成巨大影响。但当前的研究中雾-霾划分方案有多种,多采用相对湿度和能见度进行划分,且阈值没有统一,轻雾和霾难以划分。本文通过大量气象和环保第一手观测数据,研究了相对湿度、能见度和PM2.5浓度之间的相关关系,提出了新的雾-霾相对湿度阈值确定方法,并确定了100μg m-3为能见度下降至10 km以下的阈值。形成了便于应用的基于能见度、相对湿度、PM2.5质量浓度的雾-霾划分方案,分析了2013-2018年中国霾现象的发生频次以及雾、霾和轻雾的时空变化。结果表明:2013-2016年三种天气现象的出现频率呈增加趋势,在2017年之后呈现降低的趋势。霾现象主要分布在华北平原、华中平原、长江三角洲和四川盆地。中国区域雾现象发生频次较低,从季节分布来看,霾现象集中发生在冬季,而轻雾多出现在春秋两季。清洁雾主要发生在高山站和相对湿度高的清洁区域,污染雾则多出现在人口密集的城市。当前的研究表明黑碳气溶胶可以通过削弱东亚季风进而影响华北区域雾-霾现象,另外考虑到二次气溶胶在雾-霾发生过程中的重要作用,本文订正处理了CAWNET黑碳监测数据以及环保部气溶胶组分网观测的二次气溶胶数据,获得了黑碳气溶胶的浓度分布和长期变化趋势;分析了2016-2018年秋冬季三个典型城市霾日及清洁日的气溶胶主要成分的变化特征。结果表明:在北京,清洁天气所占比例逐年增加。多数雾-霾事件都伴随着强烈的空气污染。霾现象以湿霾为主,其发生和发展通常与气溶胶吸湿性增长有关,相对湿度等气象条件在重污染过程中发挥了重要作用。2017-2018年,霾日的硝酸盐气溶胶浓度上升更为显著,硫酸盐浓度则上升不明显。硝酸盐气溶胶逐渐成为北京区域污染过程中的主要二次气溶胶。黑碳气溶胶变化整体较为平稳。霾日相比于清洁天气:BC气溶胶下降约1%,硫酸盐上升约2-3%,OC占比略有下降,硝酸盐上升约7%。石家庄站的黑碳气溶胶占比更高,直接排放进入大气中的气溶胶浓度是高于北京区域的。太原区域的黑碳气溶胶占比更高,但是霾日相对更少,可能归咎于较低的相对湿度水平。
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