河北中南部空氣重污染氣象條件及預(yù)報(bào)研究.pdf

1、河北中南部屬于我國(guó)京津冀地區(qū)的重要組成部分，是我國(guó)空氣污染最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，秋、冬季空氣重污染現(xiàn)象頻繁發(fā)生，已對(duì)當(dāng)?shù)鼐用窠】翟斐闪藝?yán)重威脅，也影響了河北中南部的投資環(huán)境和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力?；诖耍疚氖紫壤煤颖敝心喜?013-2015年實(shí)測(cè)的空氣污染物濃度和氣象資料，探究了空氣污染的時(shí)空分布特征；其次，對(duì)造成河北中南部重污染過(guò)程進(jìn)行了天氣分型，并分析了兩次典型重污染過(guò)程特征以及氣象要素對(duì)污染物濃度的影響；最后，通過(guò)氣象要素與污染物的多元逐

2、步回歸分析挑選出最優(yōu)因子，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了河北中南部空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模型，可為當(dāng)?shù)乜諝馕廴绢A(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的開(kāi)展及其預(yù)報(bào)水平的提高提供科技支持。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）河北中南部空氣污染的時(shí)間變化特征是：2013～2015年，河北中南部年均空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）值呈逐年下降趨勢(shì)，空氣質(zhì)量正在逐步改善；從空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）的逐月變化特征分析發(fā)現(xiàn)，重污染期主要在12月～次年1月。對(duì)河北中南部六種污染物的年變化進(jìn)行分析，得出PM2.

3、5、PM10、SO2、NO2和CO五種污染物變化特征相似，冬半年重、夏半年輕；而O3與其它污染物的年變化特征正好相反，冬半年輕、夏半年重。對(duì)六種污染物的季節(jié)變化特征進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2五種污染物濃度冬季最高，夏季最低，其中PM2.5、SO2和CO的季節(jié)變化比較明顯，冬季濃度明顯高于夏季，NO2濃度的季節(jié)變化卻不明顯；O3濃度在夏季最高，冬季最低，季節(jié)變化明顯。
　　（2）河北中南部空氣污染的空間

4、分布特征是：從年均空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）空間分布看，河北中南部以中度污染為主，呈現(xiàn)北部>南部>中部的空間格局；其季節(jié)的空間分布是，春季空氣質(zhì)量以輕度污染為主，且呈現(xiàn)西北部>西南部>東北部>東南部；夏季空氣質(zhì)量以輕度污染為主，空氣質(zhì)量比春季略差，石家莊的北部、衡水東南部、邢臺(tái)東北部、邯鄲東部、邯鄲南部污染較為嚴(yán)重；秋季空氣質(zhì)量以中度污染為主，石家莊的北部、衡水西南部、邢臺(tái)中部、邯鄲東部污染較重；冬季空氣質(zhì)量以重度污染為主，石家莊大部、衡水

5、的西北部、邢臺(tái)西南部、邯鄲北部、邯鄲南部空氣污染都比較嚴(yán)重。
　?。?）對(duì)河北中南部2013～2015年19次重污染過(guò)程進(jìn)行了天氣形勢(shì)分型。對(duì)其產(chǎn)生影響的地面天氣系統(tǒng)主要分為：低壓型、高壓底部型、均壓場(chǎng)型和高壓后部型四種類(lèi)型。其中，低壓型是受低壓帶控制，氣壓場(chǎng)較弱，這種污染天氣形勢(shì)所占比例為28％；高壓底部型是冷空氣來(lái)自貝加爾湖偏東地區(qū)，所占比例為28%，此類(lèi)天氣形勢(shì)易導(dǎo)致早晨形成大霧天氣；均壓場(chǎng)型污染天氣形勢(shì)是地面為均壓場(chǎng)，無(wú)明

6、顯天氣系統(tǒng)，此類(lèi)型所占比例為24%；高壓后部型易造成西南暖濕氣流北上，有利于重污染天氣的形成，所占比例為20%。
　?。?）對(duì)2013～2015年重污染過(guò)程中2014年1月29日～2月2日和2014年2月20～26日兩次典型重污染過(guò)程進(jìn)行了個(gè)例分析。對(duì)兩次過(guò)程中逐日AQI值和PM2.5、PM10濃度值日變化的觀(guān)測(cè)事實(shí)進(jìn)行了闡述，發(fā)現(xiàn)平均風(fēng)速變大和濕度下降時(shí)常導(dǎo)致污染物濃度下降，表明風(fēng)速和相對(duì)濕度是影響該地區(qū)空氣污染的重要?dú)庀笠亍?/p>

7、對(duì)兩次重污染過(guò)程的氣象成因和維持機(jī)制分別從高空形勢(shì)場(chǎng)500hPa、700hPa、850hPa以及地面形勢(shì)場(chǎng)進(jìn)行了分析，這兩次過(guò)程的地面形勢(shì)場(chǎng)分別屬于均壓場(chǎng)型和高壓底部型（第二次過(guò)程后期為高壓后部型）。
　　（5）詳細(xì)闡述了基于相關(guān)性較好的初始樣本的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模型的建立過(guò)程，以石家莊和邢臺(tái)為例，將相鄰兩日污染物濃度差值作為預(yù)報(bào)量，利用前一日污染物濃度和當(dāng)日氣象要素日均值為預(yù)報(bào)因子，兩者結(jié)合起來(lái)進(jìn)行空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)，并以冬季

8、空氣質(zhì)量模型為例，對(duì)空氣質(zhì)量等級(jí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明，石家莊和邢臺(tái)SO2、O3等級(jí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均為90%以上，PM2.5、PM10的等級(jí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均為80%以上；首要污染物預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均為80%以上?？傮w上，石家莊的空氣質(zhì)量等級(jí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率好于邢臺(tái)。預(yù)報(bào)實(shí)踐表明，在冬季的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)中，應(yīng)考慮重污染過(guò)程的天氣分型，在遇到本文第四章所述重污染過(guò)程的四種污染天氣類(lèi)型時(shí)，需要根據(jù)歷史上這四種污染天氣型控制時(shí)所對(duì)應(yīng)的空氣污染狀況，對(duì)其預(yù)報(bào)結(jié)果