论文部分内容阅读
近几年川渝地区经济迅速发展,空气污染问题日趋严重,引起国家和地方政府的高度重视。其中四川盆地地形复杂,其独特的地理形势、天气气候条件使得污染物不易扩散,导致污染事件频发。作为西南地区的重要天气系统,西南涡对盆地空气污染的作用亟待研究。因此本文首先对四川盆地的空气污染特征进行统计分析。其次,选取四川盆地典型城市的气象要素、最大混合层厚度、通风系数等污染气象参数和相应的六种污染物浓度进行相关关系的研究。最后运用统计学方法重点研究冬春季西南涡天气系统的统计分类、对盆地空气质量差异的影响及相应气象条件分析,主要结论如下:（1）近几年四川盆地地区AQI整体呈由西南向东北递减的趋势,首要污染物主要是PM2.5、O3、PM10。成都、宜宾、达州、重庆的PM2.5、PM10、SO2浓度逐年下降,但PM2.5、PM10浓度均超出了国家二级浓度限值,NO2、CO、O3浓度变化幅度较小。PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO浓度年变化均呈冬高夏低态势,O3浓度则是冬季低、夏季高,夏季O3浓度约是冬季的3倍。PM2.5、PM10、NO2、CO浓度的日变化呈双峰变化,O3、SO2浓度的日变化呈单峰型。（2）成都、宜宾、达州、重庆的最大混合层厚度、通风系数呈冬季高、夏季低的趋势,逆温厚度、逆温强度与稳定能量则相反,均是冬低夏高。相关性分析表明,最大混合层厚度与PM2.5、PM10、CO浓度呈显著的负相关,与O3浓度呈显著正相关。通风系数与污染物浓度负相关显著（NO2除外）。逆温厚度、稳定能量与污染物浓度均呈正相关,抑制污染物扩散;降水、气压与污染物浓度呈负相关,利于污染物的扩散或湿清除。总体上,污染气象参数与污染物浓度的相关性均在冬季最为显著。（3）2014-2018年冬春季西南涡活动个数共104个,冬季发生西南涡的次数少于春季。将发生降水在1mm以下和无降水的西南涡定义为干涡,降水量大于或等于1mm的西南涡称为湿涡。冬季的干涡活动个数约是春季的2倍,污染最严重,春季则以湿涡活动为主;冬春季干涡下的空气质量主要以污染为主,湿涡控制下绝大部分城市空气质量为优良;干涡对造成四川盆地冬季重污染有较大的贡献。（4）将上述湿涡又分为湿涡Ⅰ和湿涡Ⅱ,规定湿涡Ⅰ中降水在10 mm以下,湿涡Ⅱ中降水在中雨及以上级别。冬季干涡下PM2.5、PM10、SO2浓度约是湿涡Ⅰ的2倍,湿涡Ⅱ的3倍。冬季干涡和湿涡Ⅰ控制下的污染物浓度明显高于春季,其中冬季干涡下的PM2.5污染物浓度最高,污染最为严重,其浓度超出国家二级浓度限值26μg/m3,湿涡Ⅱ控制下污染最轻。（5）冬春季四川盆地受干涡、湿涡Ⅰ、湿涡Ⅱ系统控制下各气象要素和污染气象参数有明显的差异,它们关于风速、相对湿度、通风系数的排序为:干涡<湿涡Ⅰ<湿涡Ⅱ;关于逆温厚度、稳定能量的排序为:干涡>湿涡Ⅰ>湿涡Ⅱ。冬春季干涡的风速小,相对湿度低,通风系数弱,稳定能量高,逆温特征明显,天气静稳,使污染物不断累积,产生重污染。而湿涡系统下大气稳定度低,扩散能力增强,降水还对污染物起到湿清除作用,且随着降水量级的增大,对污染物的清除效果更明显,因此湿涡利于污染扩散或湿清除,空气质量好。（6）通过干、湿涡个例对比发现干涡系统集中在中层,高层辐合下沉,抑制近地面的垂直运动,在中层形成脱地逆温,使污染物累积不易扩散,造成污染加重。而湿涡活动主要在近地面层,气旋性环流在垂直方向上发展旺盛,利于污染物的扩散,同时降水的产生对污染物有湿清除作用,从而使污染减轻。