本文關(guān)鍵詞：遼寧中部地區(qū)持續(xù)性霧霾天氣學(xué)成因分析　出處：《沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著城市化、工業(yè)化的迅速發(fā)展,機動車輛數(shù)量的急劇增加,污染物的排放也大量增加,霧霾天氣已經(jīng)成為我國一些大中型城市空氣污染的重要問題。遼寧中部地區(qū)工業(yè)、交通運輸業(yè)等向大氣中排放的污染物日趨增多,大氣能見度下降。因此研究遼寧中部持續(xù)性霧霾的長期時空分布及演變趨勢,并從天氣學(xué)角度,以遼寧中部幾個代表性城市持續(xù)性霧霾期間的主要環(huán)流及天氣系統(tǒng)入手,探明霧霾天氣形成、發(fā)展與維持的原因,對實現(xiàn)霧霾天氣預(yù)報預(yù)警有指導(dǎo)性意義。本文利用遼寧中部地區(qū)沈陽、鞍山、撫順、本溪、大連、丹東6個城市1961-2010年地面觀測站的氣象資料(相對濕度、能見度、降水量),根據(jù)霧、霾的判別方法分別對遼寧地區(qū)的霧日、霾日進行統(tǒng)計,并給出了其時間變化特征分析。依據(jù)2012年頒布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB095-2012)中對SO2,NO2,PM10,PM2.5,O3和CO六種污染物濃度的限制規(guī)定,找出了遼寧地區(qū)持續(xù)性霧霾形成與維持的天氣系統(tǒng)分型,揭示了不同類型區(qū)域持續(xù)性霧霾形成與演變的物理機制,弄清了持續(xù)性霧霾過程中不同風(fēng)向條件下遼寧中部各城市之間細粒子的輸送、相互影響及濃度的局地特征,主要研究結(jié)論如下:(1)1961-2010年遼寧中部地區(qū)霧霾事件分布特征為:霧日具有一定的時間分布規(guī)律,其出現(xiàn)頻率在沿海城市高,內(nèi)陸城市低,其年變化在沿海與內(nèi)陸城市之間也有較大的差異;而從霧日的年際變化來看,遼寧東部的山區(qū)城市霧日總體增加,其他城市霧日總體減少。各地的霾日基本都呈單峰分布,按季節(jié)來說是冬、秋季較多,夏、春季較少。中部地區(qū)各城市對比可見,霾日出現(xiàn)的頻率明顯高于霧日,各城市霾與霧的頻率之間不存在必然聯(lián)系。從兩者的時間分布規(guī)律可以看出,在成因方面霧與水汽條件的關(guān)系更為密切,而霾與污染物濃度的關(guān)系更為密切,因此霾具有明確的空氣質(zhì)量指示意義。(2)利用每6小時1次的NCEP/NCAR,水平分辨率為2.5°×2.5°的再分析資料,通過東亞地區(qū)的海平面氣壓場和10m風(fēng)場,對全部持續(xù)性霧霾出現(xiàn)過程的天氣系統(tǒng)進行類型劃分,將引發(fā)遼寧地區(qū)持續(xù)性霧霾過程的天氣類型歸納為5類,即蒙古高壓型、變性高壓型、蒙古氣旋型、弱低壓性、江淮氣旋型并統(tǒng)計得出各類型出現(xiàn)次數(shù)及在總次數(shù)中所占的比例。其中,蒙古氣旋引發(fā)的區(qū)域持續(xù)性霧霾天氣過程次數(shù)最多,達到32.7%;江淮氣旋引發(fā)的區(qū)域持續(xù)性霧霾過程次數(shù)最少,僅為6.1%。秋、冬季是蒙古高壓型、變性高壓型和蒙古氣旋型持續(xù)性霧霾天氣過程的多發(fā)季節(jié),而夏季是弱低壓型、蒙古氣旋的多發(fā)季節(jié)。各類環(huán)流形勢對遼寧中部地區(qū)持續(xù)性霧霾天氣的影響各不相同,但它們的共同點是霧霾天氣發(fā)生之前地區(qū)處于系統(tǒng)東部(東北或東南方向),即系統(tǒng)前部大范圍的均壓場區(qū)域,系統(tǒng)將各自的上游細粒子污染物及水汽通過系統(tǒng)氣流輸送至遼寧中部地區(qū);隨著系統(tǒng)的東移,過程不斷發(fā)展,粒子濃度逐漸增大;當(dāng)系統(tǒng)移出遼寧,其后部有時也會造成區(qū)域污染,但維持時間較短,隨之而來的是系統(tǒng)過境后等高線的逐漸密集,有利于霧霾的擴散與輸送。通過對距地面10m流場、風(fēng)速、距地2m高度上的相對濕度、近地面垂直速度及1000hPa與925hPa之間的溫差等相關(guān)物理量場的診斷分析,揭示上述霧霾天氣過程發(fā)生前后的近低層大氣擴散。結(jié)果表明,江淮氣旋型過程在區(qū)域水平氣流輻合上與蒙古高壓型、垂直的氣流輸送、大氣層結(jié)穩(wěn)定度和逆溫趨勢都與蒙古高壓型比較相近,只是逆溫強度更大。相比上述兩種類型,其他三種類型的水平輻合情況相當(dāng),只是下沉氣流、大氣層結(jié)穩(wěn)定度、逆溫現(xiàn)象要明顯偏弱甚至未出現(xiàn)。(3)統(tǒng)計分析2010年1月1日-2012年12月31日遼寧中部地區(qū)全部持續(xù)性霧霾過程,獲得不同天氣分型下霧霾現(xiàn)象發(fā)生的臨界時刻的氣象要素區(qū)間。由此可知,弱低壓和江淮氣旋型持續(xù)性霧霾過程濕度偏低,過程以霾為主;變性高壓、弱低壓及江淮氣旋型持續(xù)性霧霾過程發(fā)生時臨界風(fēng)速偏小,即這三種類型在靜風(fēng)、小風(fēng)情況下就可以形成霧霾天氣并維持。(4)利用調(diào)試好的Models-3模式以及環(huán)保部門提供的污染排放源資料和顆粒物濃度資料,對各天氣分型下的持續(xù)性霧霾事件的典型個例進行模擬研究。研究結(jié)果:①蒙古高壓型持續(xù)性霧霾過程中,鞍山、遼陽、本溪的細粒子擴散至污染源下風(fēng)方的沈陽、撫順。②變性高壓霧霾過程初期,區(qū)域內(nèi)偏西風(fēng)氣流的輸送將鞍山、遼陽的細粒子擴散至下風(fēng)方的本溪,沈陽細粒子擴散至撫順;此后風(fēng)向逐漸轉(zhuǎn)為西北風(fēng),沈陽的細粒子直接輸送至本溪。③蒙古氣旋型霧霾初期,除鞍山外其他城市細粒子濃度都不大,此后遼陽的污染源排放增加,與鞍山合并在一起,兩城市相互影響;沈陽、撫順的細粒子隨西北氣流輸送至本溪。隨后風(fēng)向完全轉(zhuǎn)變?yōu)楸憋L(fēng),沈陽的細粒子輸送至遼陽、鞍山,撫順的細粒子輸送至本溪。④弱低壓型霧霾初期,鞍山、本溪細粒子濃度較大,本溪的細粒子隨南風(fēng)輸送至撫順。此后風(fēng)向轉(zhuǎn)為西南向,鞍山細粒子輸送至遼陽與當(dāng)?shù)丶毩Ｗ雍喜?繼續(xù)輸送至沈陽,本溪細粒子隨氣流直接影響撫順。此后,風(fēng)向再次改變,沈陽細粒子輸送至遼陽、鞍山。此次霧霾過程中沈陽、鞍山、本溪細粒子在部分時段合并為一個整體,可以反映出區(qū)域霧霾的嚴重程度。⑤江淮氣旋型霧霾的整個過程中區(qū)域都為西風(fēng)氣流,鞍山、遼陽污染源合并,始終影響著下風(fēng)方的本溪,而沈陽的細粒子則源源不斷地輸送至撫順。
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X513

【參考文獻】

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