Page 226 - 《高原气象》2022年第6期

6 期 刘 慧等：影响汾渭平原地区空气污染的地面环流形势及PM 浓度预报研究 1589
2.5
累，C 型表现为弱低压，局地气象条件不利于污染 CW 型、S 型、SW 型、CS 型、SE 型、C 型、AS 型、E
物扩散。CS 型、CSW 型及 CSE 型即既利于暖区发 型、CNE 型（图 6），表明这些环流型出现时较易造
展，又不利于污染物的扩散，对应的PM 质量浓度 成 PM 污染事件，其中 ANW 型和 AW 型虽然极易
2. 5
2. 5
较高。AW 型时关中中东部、山西南部、豫西两市 造成污染事件，但 2014-2018年的污染季都只出现
PM 质量浓度较高，上述区域处于弱气压场中，大 过一次，S型虽然不是最易造成 PM 污染事件的污
2. 5
2. 5
气扩散条件较差，但该环流型出现次数很少。 染型，但出现次数达 128 次。由于不同环流型出现
为了更好地研究环流型对 PM 质量浓度的影 的频率不同，且各环流型控制下的 PM 质量浓度
2. 5
2. 5
响，以西安为例，用某环流型下PM 污染日所占比 有所差异，因此，以各环流型出现的频率与对应的
2. 5
例（R）与所有环流型下 PM 污染日所占比例（R） 污染日数的乘积来分析影响汾渭平原区域 PM 污
2
1
2. 5
2. 5
的 比 值 来 进 行 分 析（陈 龙 等 ，2016；常 美 玉 等 ， 染的主要环流型，从大到小依次为 S 型、A 型、SE
2020；段雯瑜等，2020）。当比值大于 1 时，表示某 型、E 型及 C 型（图 6），其中 S 型、SE 型、E 型及 C
环流型出现时，易造成 PM 污染；当比值小于 1 型出现的频率较高，且对应的 PM 质量浓度较高，
2. 5
2. 5
时，不易造成污染。24 h 平均 PM 质量浓度超过 A 型出现时 PM 质量浓度虽然不高，但出现的频
2. 5
2. 5
-3
75 μg∙m 时，即对应的空气质量分指数超过 100 时 率较高。综上分析，R /R 大于 1 且环流型出现频率
2
1
计为一个污染日。R /R 大于 1时从大到小对应的环 与对应的污染日数的乘积较大的环流型为 S型、SE
2
1
流型依次为 AW 型、ANW 型、CSW 型、CSE 型、 型、E型及C型。

图6 不同环流型下R /R （a）及环流型频率与污染日的乘积（b）
2
1
Fig. 6 R /R （a）and product of the synoptic circulation types frequency and
2
1
pollution days（b）under different synoptic circulation types
3. 3 环流型与气象要素的关系 长方框的上边和下边分别表示包含样本总数 75%
污染过程与环流型密切相关，但各环流型控制 和 25% 个例的值，长方框上边、下边垂直延伸出的
下的气象要素有所差异。混合层高度能够反映大 粗黑线的端点分别表示包含样本总数 95% 和 5% 个
气污染物在垂直方向上的扩散能力，混合层高度越 例的值，上下的“×”分别表示样本总数 99% 和 1%
高，越利于大气污染物在垂直方向上的扩散；相对 个例的值。PM 最大值对应的 CS型既利于暖区发
2. 5
湿度与细颗粒物的吸湿增长及二次非均相化学反 展，又不利于空气污染物的扩散。CS 型下混合层
应的转换相关（Wang et al，2012）；由于汾渭平原特 高度最低，为 483 m，不利于空气污染物的垂直扩
殊的地形条件，在风速较小时不易将污染物扩散出 散；相对湿度较高，为 61%，利于污染物的吸湿增
-1
去；滞留指数通过反应风场的滞留程度也可以间接 长和二次转换；风速较小，为 1. 87 m∙s ，不利于空
反映大气的扩散能力。以西安为例，探讨不同环流 气污染物的扩散；滞留指为 0. 48，即风向变化不
型下 PM 和气象要素的特征（图 7），图 7 中最上端 大，利于污染物的滞留。PM 2. 5 质量浓度较高的
2. 5
和最下端的短横线“−”表示该环流型下样本的最大 CSE 型对应的混合层高度较低，相对湿度较高；
值和最小值，长方框中的“≤”表示样本平均值，长 PM 质量浓度较高的 CSW 型对应的滞留指数较
2. 5
方框中的长黑线表示包含样本总数 50% 个例的值， 大，风速较小；PM 质量浓度较高的 AW 和 C 型对
2. 5