安顺市空气质量的气象影响与外源输入分析及预报模型的建立

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本文对安顺市2015-2019年空气污染特征做了全面的统计与分析,运用MICAPS 4.2系统从大尺度气象形势探讨安顺市一次重度污染偶发情况中天气形势对污染形成的影响,运用Meteoinfo Map软件中Traj Stat插件,分析了外来污染物的输入轨迹、主要途经区域和浓度特征,得出PM2.5潜在输送区域与贡献源空间形态,分析了局地气象条件与空气质量指数(AQI)之间的关系,建立了四季AQI多元线性逐步回归预报模型,并对模型预报效果进行了评估,得出以下主要结论:(1)安顺城区2015-2019年污染日集中在秋、冬季,AQI日均值在25-125范围内波动,PM2.5在各年均出现超标日,在2015-2018年为首要污染物天数逐年上升,在冬季尤为突出(占比达40%以上),成为安顺市最主要的大气污染物。PM2.5日均值呈现冬季>春季>秋季>夏季的变化趋势,除PM2.5与CO在冬季相关性较弱外,与SO2、NO2、CO和O3在不同季节均呈不同程度的显著正相关,与平均气温、降水量、平均风速、平均相对湿度、平均总云量均呈负相关关系。(2)安顺一次重度污染过程中稳定的地面及高空500 hPa、700 hPa、850 hPa天气形势为输送到安顺的PM2.5沉降积累创造了有利条件,且过程中形成的辐射逆温层(厚度10-22 hPa,温差1-4℃)加重了污染,至16日08时对流扰动明显,大气不稳定性的增强促进PM2.5的混合、稀释。(3)安顺城区四季气团运动聚类轨迹数分别为6、6、5、4类,污染输送主要以秋、冬季为主,污染轨迹分别为56条(平均浓度95.79μg/m3)和91条(88.09μg/m3),输送通道主要途经广西西北部、贵州南部和贵州东北部,2017和2018年PM2.5随气团输入安顺较多,主要途经贵州北部与广西交界区域。(4)PM2.5超标日轨迹随着研究高度的增加较远距离输送影响增强,贵州东北向轨迹是最主要的污染传输路径,高浓度外来输送(WPSCF>0.5)以近距离周边区域为主,随着研究高度(10 m、500 m、1500 m)的升高,500 m处WPSCF>0.9区域较10 m、1500 m处多;高浓度贡献区(WCWT>75μg/m3)随着研究高度的增加向西南方向延伸,省外输送高浓度PM2.5污染贡献较小。(5)四季AQI均随着日照时数和前一日AQI值的升高而增大,春、冬季随着气温类别因子的升高,空气质量呈下降趋势,秋、冬季AQI随着气压类别因子的升高而增大,夏、秋季日最高气温越高,空气质量越差。(6)对建立的四季AQI模型预报效果进行评估,等级评分在68%-85%,准确率在70%-85%,NMB在-0.5%-7%,NME在15%-32%,RMSE在8.5%-17%,R在0.708-0.925,春、夏季预报效果优于秋、冬季,四季AQI预报模型均可以满足实际运用需求。
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