贵港市污染天气分型及污染气象特征研究
中低纬山地气象
Mid-low LatituUe Monntaiv Meteoroloey Vol.44No.2 Dec,2222
第44卷第6期
2022年12月
文章编号：2299-5359(2020)06-0009-09
贵港市污染天气分型及污染气象特征研究
许艺馨2何林宴2，冯磊5
(2广西物流职业技术学院，广西贵港5371002广西壮族自治区贵港市气象局，广西贵港537100)
扌商要：污染天气分型研究对空气质量预报预警等具有重要的意义，基于2012年1月一2018年2月欧洲数值预报中心(ECMWF)再分析资料和国家气象站常规资料，采用聚类分析法按高空及地面天气形势划分了贵港市的污染天气类型，并探讨各天气类型下的污染天气特征和空气质量状况。结果表明，发生大气污染时，按高空(500hPa)环流形势可分为两槽一脊型、一槽一脊型、副热带高压型，其中两槽一脊发生在
秋冬季的频率最高。按地面环流形势可分为冷高压底部型、冷高压控制型、冷高压后部型、西南暖低压型、热带气旋型、均压场型共6种类型，并构建天气学模型。其中冷高压底部控制下的污染天气天数最多(61d)2旦冷高压控制型空气质量最差(AQI为123)，是造成颗粒物(PM55、PM of)超标的类型；西南暖低压型次之(AQI为130)；热带气旋型和均压场型常常表现为高温多日照，容易造成O s污染。大气污染发生时环流形势和气象要素表现为大气稳定度升高，水平和垂直扩散条件变差，地面平均风速不超过24m/t，相对湿度大于50%，日雨量皆为不超过\mm的零星小雨。
关键词：天气分型；两槽一脊；高压2氐压；均压场
中图分类号：X16文献标识码:A
Study on Pollution Weather Classification and Pollution
Meteorological Cesracteristics io Guifang City
XU Yixin1,HE Linyan2,FENG Let1
(1.Guanyxl Lopistic)Vocational anf丁^小山^Colleee,Guigany537120,Chine；
2.Guigany Meteorolopical Burean of Gueaiyxi Zhuany Autonomont Reeion,Guigany537120,China)
Abstract:The classification c O mecCanism of pollutee weatUer are of yreai signiCcaaca for la qudlity anecastina i O ealy waminy.Bd on the US reenalysit date i O yronnd conveational meteorolopical date from Jdnudre2015te Decembee2215,tee cluster mlysit meteon wat us O te clusify tee typet of pollutee weatUar in Guigany City accordiny te the high altituUa anf yronnf weatyar conOitiont.Ii I so explorat the caaracteristic)of pollutet weatUar and die qulity un0ar variont weatUar typet.Ii is expected te proviga sctatific basis foe relevaoi deoartmeait teout dir pollution preveetion anf control the total pollution sonrcc.The restUt show that whee dir pollution occarr,it on be divigee into two-slot-ridye type,one-slot-ridye type anf suUtronical high type accordina te the high-altituUe(500hPa)circalation situation.Two一slot-edae typemost fdquetly in antumo anf winteo.Accoieiny te the situation of eronnO circalation,it00be dividee inte six types:colU high presstre edee bottom type,colU higli presstre control type,colU higli presstre eer pae type,sonthwest warm low presstre eype,tepiot cyclone eype anf presstre eeualization type,thee a wether monS was buitt.Amony them, the nombee of pollutee weathee daps unfei'the control of the colU hige presstre edee is the most(61daps).The colU hige presstre controllea le quality is the worst(AQI is123),consiny particylate mattee(PM25>PM m)te exceea the stanfare.The sonthwest warm anf low presstre le quality is the seconf most seeons(AQI is135). Tepicot cyclone type anf pressure eaualization fielU type oftea show high temperature anf multipte sunshine,whicO
收稿日期：2019-05-27
第一作者简介：许艺馨(1289—)，女，硕士，工程师，主要从事环境气象研究工作,。
资助项目：广西气象科研项目(桂气科2019M22)：贵港市大气污染物时空分布特征及其气象影响机制研究。
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中低纬山地气象
Mt-low Latitune Mountain Meteoroloyy
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is esy ta036O3polluhou.Whee dthosppec pollutiou occcrs,the circhlatiou sitnatiou ang meteoroloyicat elemeets show that the atmospPeric stanilita increeses.The horizoutat and verticat dimdsiou couditious become worss ang the a veraae spr^Pco wing spee does co S ccc P1.5n^s.By the way,the relative humidita is yreatee thpn55%ang the daiOy rainfalO is less thpc5mm.
Key words:weathes classidcatiou;two slots ang occ ridye^igy pressnre；low pressnre;2ressdre eaualizatiou aelO
0引言
随着工业化的发展，城市化背景下环境污染问题也日益加剧。近年来“雾霾”问题频发，大气污染问题也逐渐引起了国内政府与学者的高度关注。追本溯源,“雾霾”天气的形成，与大气中各类颗粒物，尤其是PM2.5与PM1的含量有着直接联系。大气污染与天气形势密切相关，天气尺度的时间内，污染排放源一般相对稳定，突发的污染事件和季节性污染特征往往就归结为大气输送扩散条件7V。由于不同季节污染天气的气象影响机制不同，因而探究不同天气形势下的大气污染状况特征尤为重要。程念亮⑶等将北京的重污染天气按地面环流形势分为高压型、低压型、均压场型3类。江淑芬⑷等将深圳市不同污染状况下的天气系统分为了2种类型，并构建天气形势预测模型；杨旭7等将京津冀地区冬半年污染状况按地面形势划分为9类，天气特征表现为高湿小风，混合层高度低。然而现阶段研究的污染天气分型的天气学模型大多采用某个过程或者某个时次的资料画天气图，缺乏长期资料和样本，仅某个过程或某个时次的资料难以构建代表性好和鲁棒性强的天气学模型。
现阶段我国华南地区污染天气分型结合大气污染物浓度变化特征的研究相对较少。贵港市位于广西桂东南的潯郁平原，地处北回归线以南，能源结构以煤炭为主。水热资源丰富，夏季高温多雨，冬季干
燥微寒。以贵港市为例对华南地区污染天气的气象影响机制进行研究，对污染天气的环流形势进行分型并构建天气学模型，以期为本地区污染天气预报和预警提供参考指标，为相关部门开展大气污染防治工作提供科学依据。
1数据与概况
1-8数据来源
本文利用222年1月1日一202年2月31日的数据进行污染天气分型研究。环境空气质量小时监测数据、日数据来自贵港市环境监测中丿卜，包括SO2、NO2、CO、O5、PM2.5、PM26种主要污染物和AQI共0项指标；再分析数据来自于欧洲数值预•10•报中心(ECMWF)，包括高空、地面、物理量场资料，水平分辨率为1.0。x1.0。(由于资料限制，地面相对湿度资料用1000hPa相对湿度代替)；地面气象要素小时观测数据、日数据来自贵港市国家气象观测站，包括日雨量、平均气温、最低气温、最高气温、平均气压、最高气压、相对湿度、平均风速、最大风、日时。
根据《环境空气质量标准》(GB3095—202)中的规定确定空气质量分指数(IAQI)和污染物项目浓度限值；并按照气象上对四季的划分,3—5月为春季,6—8月为夏季,9—11月为秋季,12月一次年2月为冬季。
1.2研究区域大气污染概况
根据空气质量监测数据显示,202—202年贵港市空气优良率为88.2%,—共发生了173d轻度及以上的污染天气，其中2212年污染天数45d, 222年污染天数201202年污染天数55d,2018年污染天数46d，有先下降后反弹上升的趋势。同时，统计发现中度污染以上的天数所占的百分比也呈先下降后增加的态势,202年为22.2%,2016年下降到0.4%，而222年和202年又增加至2.0%和11.4%。由此可知,202年空气污染最严重，到了2216年空气污染缓解最明显，但222—2211年的空气污染程度有反弹加重的迹象。
从图1可得污染天气的季节特征，污染天数在秋冬季出现最多，污染状况在12月一次年2月显得尤为突出，这是由于2月一次年2月为气温较低的冬季，工厂燃煤量和汽车尾气都有所增加⑷。而春夏的少，可能与夏的源放物减轻和气象特征存在一定的关系。
PM24、PM2、O o均作为贵港市首要污染物出现，但PM2.5作为首要污染物的出现频率远高于0.和PM1(图2),PM2.5作为首要污染物集中发生在秋冬季，而0.作为首要污染物则主要出现在夏秋季，且0.作为首要污染物出现的频率逐年增加。说明贵港地区的大气污染已从传统的细颗粒物(PM2.5)污染逐渐过渡为以高浓度PM2.5和0.为特征的区域性复合大气污染，这与当地污染源排放情况、地理地形、气象相关。
Voi.44No.4许艺馨，等：贵港市污染天气分型及污染气象特征研究
图12015—2011年污染天数月变化
1Monthly chanye in pollution days from2015h22H
50 40 30 20 10
；"°3JPMio -*-2015—2016亠2017-*-2018
2015201620172018
年份/年
图0ZU—2011年贵港市首要污染物出现天数分布图Fin，C Distrinution of the number of days of primaiy pollumutt in GuOany City Zrom2211h2218
2结果与分析
2.4高空环流形势分型
网络用语大全贵港市发生轻的日中,500hPa 亚陆的环流形势可分为两槽一脊型、一槽一脊型、副热带高压型，其中，两槽一脊发生在的最高，而副热带高压常发生在夏。
槽一脊型的出现在，北半球冬季在中高极环绕纬圈的西风环流，影响地区最的地面气亚洲冷高压，在贵港地区高空盛行弱西北气流，冷空气未大举南下时，天气形势，细物容易缓慢积累。
当冷空气大举南下时，两槽一脊型自西向东发，东亚大槽移入海面，经历一次新陈代谢，长波做了一次调整，槽一脊型。
高控制型形成的出现在夏，此型的西太平洋副热带高压588gpm特征盛且,，呈东西带状分布，控制华南大部地，脊22°N[]。贵港在此型下542~952hPa；，气流下沉，低层554hPa 下为辐合区，气流，大多以晴朗天气为
，地面温度高，湿，日照时数多，气
，平均约为1m/s，不利物.对流活动，利于发生光化学造成臭氧。
2.2地面环流形势分型
差异化战略
根据贵港发生大气时，影响地面的主要天气，归纳出不利物和稀释的地面环流形势，分高压型、低压型、均匀场型3类。■究中，高压是指地面气1225hPa所对应的
包围的；低压是指地面气1215hPa所对的包围的。
表1污染天气按地面环流形势分型
Tab.C Classification of polluteP weather accordiny
h the situation of erogud circalation
高型型均型冷高压脊底部西南暖控制均压场型
冷咼压控制热带气旋外围
冷高部
2.2.1冷高压脊底部型此类型一般出现在11月一次年2月，贵港处于冷高压底部的时间较多，因此造成此气持续时间最长。500hPa 高度场合成图上（图3a），东亚大陆分槽一脊，西，东亚大槽东部沿受的东南气流控制
小的负值，有轻微不明显的动，见图3b。
当冷高 体从北方或西北方南下到达一定的少动，它的前方常以“扩散”形势
出一股股冷空气向偏南方向移动，在气表现为小的冷高高压脊⑻。图3c的面气压图上，冷高绝大多96~
112°E（贝加
西）、42~52哂（内蒙古以北），少112°E以东；冷高多在1230hPa以上，只有少数在1232hPa以下，冷高脊明显的南北向特征，南北气。包括贵港在内的广西地区处在
西的高压脊部，贵港地面气压在1027.5~1022hPa之间，图3d显示地面吹东北风，不时还有干冷空气南下。
怎样腌菜此时又分型，一种是当贵港处于冷-（例如2212年2月5日、18日），空气干暖，湿度较，大气层结，不利物输送和。第二种是当地面南压到桂南沿海（例如2216年2月12日），贵港处在较稳定的冷区，在近地面易形成上暖下冷逆温层。受锋面影响产生降水，使地面湿，当锋面过，转好天气，晴朗少云，天气，使得清晨会出现温，水汽凝结成雾、雾滴的水滴，有利于水溶性无机离
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山地气象
老板发红包怎么感谢语Mt-low Latitune Moentain Meteoroloyy
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子为硫酸盐、硝酸盐、q盐等细颗粒物吸湿增长和二次，形成二次气溶胶漂浮在低空中，并加重近地面细物程度。好看的号id
到的冷空气南下，地面偏北
大到4m/s及，尤其是面过境的几个力、时，水才能好转,2清除大气。
图3冷高压底部型天气学模型
(a)500hPa高度场合成图(单位:dagpm);(b)850hPa风场叠加垂直速度(填)合成图(单位:n^s,9Pu/s);(c)海平面
气压场相对湿度(填)合成图(单位:hPa,%);(d)海平面风场气温(填)合成图(单位:ms,C)
Fio-3Cold high presspre ridee bottom type weather
(a)。。hPa height simagoe yraph(unit:daapm)；；b)855hPa wind fiela superpositiou vertical velocity(ccloering)Composite
yraph(unit：rn/s,hPa/s)；(c)See level pressure fiela superpositiou relative humidity(ccloering)composite yraph
(unit:hPa,%)；；d)Composite map of res level wind field supePmposea temperature(coloering)(unit:m/s,C)
2.2.2冷高压控制型图4a的550hPa等压面图可分析出东亚大槽移到东部沿海，东北冷涡移入东北，东亚大槽发更强更深，气流经向。贵港受550hPa脊前西北气流影响，图4b显示空（700~925hPa）为弱的东风，出现持续下沉气流，地面的水汽和尘埃不宜凝结。
冷高是冷地面高，是冷高部型的延续，大举冷空气南下，广西从冷高部'冷高压控制占比2%，出现不高。图4c、4d地面形势合成图上看贵港地面受的高体控制，反气没面，地面吹弱的偏北：静，温流不明显，相对湿度在55%-66%左右。高压控制下天气晴朗，2。在夜间清晨有时会出现，在日出。反气旋的外面存在，贵港若处在高压边缘部分上空面逆温，如果水汽较多时，2出现微量降水、雾等现象，不利物稀释，但在高层能见度很好，碧空无云，污染物停滞在。
2.2.3冷高压后部型冷高压后部型也是从冷高
部型演，从冷高部型过渡到冷高压后部型的66%，此时亚陆长波位进行了一次调整，恢复的环流形势。
550~700hPa受偏西气流控制（图5a）,855-925hPa转为偏南暖湿气流（图5b），从而造成近地面855hPa以下的动。
上升运动可以使近地层的水汽向上输送，对流层550~855hPa存在弱辐散下沉运动，下沉运动阻止了近地面水汽向上输送，污染物输送能力差，利水汽的积累和湿度增大，相对湿时达66%-70%以上，利于水溶性离子吸湿增长，造成细物。
型的面图（图5c）贵处在出高体的西南象限，高多长下出，气场东高西，气，地面北
的偏东风（图sd）^，气温回，气形势，气差，此环流形势
累的物无稀释、。
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Vot. 44 No. 4许艺馨，等：贵港市污染天气分型及污染气象特征研究
1 o
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图4冷高压控制型天气学模型
(a)500 hPa 高度场合成图(单位:dagpm) ；(b)854 hPa 风场叠加垂直速度(填)合成图(单位:m^t,hPp/t) ; (c)海平面
气压场 相对湿度(填)合成图(单位:hPa,%)2d)海平面风场 气温(填)合成图(单位:ms,c )
Fig. 2 ColU  high  pressure  coptrollea  weather  monet
(a)500 hPa  height  sima0op  eraph  ( unit :dagpm) ；(b)850 hPa  winf  fielU  superpositmp  vertical  velocity  (colonriny) Composite
eraph  ( unit  ： m/s , hPa/s ) ;(c) See  level  presstre  fielU  superpositmp  relativv  humidity  ( colonrine) composite  eraph
(unit :hPa , % ) ； ( d) Composite  map  of  see  levei  wind  fielU  stueemposea  temperature  ( colonrine) ( unit : unit : mts , C  )
1 O
1 5N
dtfN  -
1 35乜
1 5N
1 20E 45°N  -
30N  -
曹魏皇帝1 O^E 1 05E 1 35E
4^N
图5冷高压后部型天气学模型
(a)500 hPa 高度场合成图(单位:dagpm) ；(b)550 hPa 风场叠加垂直速度(填)合成图(单位:m^s,hPc/s) ; (c)海平面
气压场 相对湿度(填)合成图(单位:hPa,%)；®))
面风场 气温(填)合成图(单位:ms,C)
Fig- 2
ColU  high  presstre  reae  weathee  monet
(a)500 hPa  11X0 sima/op  eraph  ( unit :dagpm) ；(b)850 hPa  wind  fielU  superpositmp  veeicai  velocity  (cclonriny) Composite
eraph  ( unit ：m/s ,hPa/s ) ；(c)See  levvi  pressure  fielU  superpositmp  relativv  humidity  ( cclonri
ny) composite  eraph  (unit :hPa, % ) ； ( d) Composite  map  of  sea  levei  wind  fielU  superimposed  temperature  ( colonriny) ( unipm/s ,C  )
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