京津渤地區(qū)大氣污染物區(qū)域輸送研究.pdf

1、京津渤地區(qū)是我國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，也是京津冀都市圈的核心區(qū)域，但該地區(qū)大氣區(qū)域性的環(huán)境污染問(wèn)題日漸顯著，成為世界上大氣污染最嚴(yán)重地區(qū)之一。京津渤地區(qū)地形復(fù)雜，氣象場(chǎng)受山系地形及西風(fēng)帶的影響，由此帶來(lái)大氣污染成因和污染物的區(qū)域輸送極為復(fù)雜多變，探討區(qū)域大氣污染的成因和規(guī)律，已成為亟待之需。本研究利用中尺度氣象模式，歐拉模式和氣流軌跡模式，模擬研究區(qū)域氣象場(chǎng)及大氣污染物輸送場(chǎng)，結(jié)合2008年重點(diǎn)城市空氣污染指數(shù)(API)資料對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)

2、行驗(yàn)證分析。探討區(qū)域污染形成和消除的機(jī)制，主要研究結(jié)論如下： (1)對(duì)代表城市2008年1、4、7、10月份API指數(shù)的分析表明：京津渤地區(qū)各城市污染過(guò)程表現(xiàn)出較好的區(qū)域性、污染過(guò)程的一致性和同步性，各城市污染過(guò)程呈現(xiàn)出先后的順序特征。 (2)大氣環(huán)境質(zhì)量季節(jié)變化特征顯著：不同季節(jié)各級(jí)大氣質(zhì)量出現(xiàn)頻數(shù)不同；不同季節(jié)，各城市污染排名的變化反映出季節(jié)性風(fēng)場(chǎng)對(duì)下風(fēng)向城市空氣質(zhì)量的影響。2008年的四個(gè)代表月中，北京、濟(jì)南、石家

3、莊空氣質(zhì)量最差，春秋兩季各城市API指數(shù)變化幅度較大，夏季API指數(shù)變化最為平穩(wěn)。 (3)在京津渤地區(qū)MM5本地化參數(shù)選擇中，在選用的四種對(duì)流參數(shù)化方案中，Grell方案的模擬效果在與實(shí)測(cè)探空資料中點(diǎn)值對(duì)比中取得了最好的效果，且能模擬出京津渤地區(qū)的氣象場(chǎng)特征和典型污染過(guò)程的天氣特征。 (4)通過(guò)對(duì)研究地區(qū)氣象場(chǎng)模擬表明，得到研究區(qū)域典型的輸送風(fēng)場(chǎng)特征。冬季近地面高度上以西北氣流為主，貫穿整個(gè)京津渤。輸送氣流主要來(lái)自西部?jī)?nèi)

4、陸地區(qū)，大氣輸送的通道是從西北到東南；春季，研究區(qū)域內(nèi)盛行西北風(fēng)和西南風(fēng)，京津渤地區(qū)存在明顯的西北向東南方向的輸送氣流，區(qū)域內(nèi)低層氣流較亂；夏季，研究區(qū)域主要為偏南氣流覆蓋，京津渤地區(qū)海面向內(nèi)陸方向風(fēng)速較大，低層風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速較大，輸送擴(kuò)散能力增強(qiáng)，污染較輕；秋季，西北風(fēng)逐漸成為主導(dǎo)氣流，污染物的輸送路徑也隨之改變，季節(jié)性主導(dǎo)風(fēng)場(chǎng)與城市地理位置和API指數(shù)表現(xiàn)出良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 (5)基于代表月份的軌跡分析，得到了外地源大氣污染物對(duì)京

5、津渤地區(qū)的輸送規(guī)律。京津渤區(qū)域外來(lái)污染物輸送主要受東亞季風(fēng)的影響，輸送存在明顯的月際變化特征。除遠(yuǎn)距離跨區(qū)域輸送外，近距離京津渤地區(qū)內(nèi)部輸送占很大比重，通過(guò)典型污染天氣過(guò)程發(fā)現(xiàn)，近距離區(qū)域輸送更易造成城市嚴(yán)重的大氣污染。 (6)通過(guò)對(duì)代表城市前向軌跡的計(jì)算，得到了京津渤地區(qū)污染物對(duì)外地的中尺度輸送影響情況。不同季節(jié)，氣流軌跡的分布差異明顯，影響范圍各不相同。東亞季風(fēng)的活動(dòng)對(duì)京津渤地區(qū)污染物的中尺度傳輸有著非常重要的影響。

6、 (7)通過(guò)對(duì)典型污染天氣過(guò)程分析，表明：污染發(fā)生前存在近地面風(fēng)速減小的現(xiàn)象，污染消除時(shí)存在風(fēng)速增大的現(xiàn)象；軌跡模擬表明，京津渤地區(qū)各城市在大氣邊界層低層存在區(qū)域污染輸送現(xiàn)象，主要為高空污染物下壓到下風(fēng)向地區(qū)與污染天氣共同構(gòu)成該城市嚴(yán)重的大氣污染；重污染天氣的出現(xiàn)污染物的區(qū)域輸送是一部分原因，強(qiáng)烈的下沉氣流是污染物停留在區(qū)域內(nèi)部無(wú)法迅速擴(kuò)散出區(qū)域，再加上發(fā)生污染時(shí)風(fēng)速較小，才會(huì)造成區(qū)域的嚴(yán)重污染，隨著氣流的下移，造成下游城市挨個(gè)出現(xiàn)高污