沈阳一次严重污染天气过程持续和增强气象条件分析

李 崇，袁子鹏，2，吴宇童，班伟龙，李 典，吉曹翔，高文康

1．沈阳市气象局，辽宁沈阳 110168

2．辽宁省气象局，辽宁沈阳 110001

3．中国科学院大气物理研究所，大气边界层物理与化学国家重点实验室(LAPC)，北京 100029

沈阳一次严重污染天气过程持续和增强气象条件分析

李 崇1，袁子鹏1，2，吴宇童1，班伟龙1，李 典1，吉曹翔1，高文康3

1．沈阳市气象局，辽宁沈阳 110168

2．辽宁省气象局，辽宁沈阳 110001

3．中国科学院大气物理研究所，大气边界层物理与化学国家重点实验室(LAPC)，北京 100029

2015年11月7—9日沈阳出现罕见的持续严重污染天气，采用环流形势、地面常规气象观测、污染物浓度观测、风廓线雷达及雨滴谱资料等，对此次污染成因进行了研究．结果表明:在此次严重污染天气过程中，连续22 h AQI≥500，首要污染物均为PM2．5，其异常峰值最高达到1 308 μg m3;ρ(PM2．5)与ρ(PM10)、ρ(NO2)和ρ(CO)的相关系数分别达到0．996、0．602、0．891，并且ρ(PM2．5)与ρ(PM10)、ρ(CO)的正相关性更为显著;在污染的同时出现了降水，11月7和8日的日降水量分别为9．9和2．3 mm，但降水对污染物的稀释和清除作用并不明显．稳定的大尺度环流和对流层内中低层大气层结持续稳定、连续4个时次的探空曲线显示925～850 hPa之间存在多个逆温层(逆温强度最大可达5℃)、相对湿度较大(日均相对湿度在75%以上)，是此次严重污染天气持续的有利气象条件．风廓线雷达探测的整层大气垂直速度很小，多介于－1～1 m s之间，并且近地面2 m s以下弱下沉的垂直速度为严重污染天气过程提供了较好的动力条件．此外，近地面风力可达3～4级，有利于上游污染物的水平输送．研究显示，此次严重污染天气过程还与外围秸秆集中燃烧所导致的大量污染物长距离输送有密切关联．

霾;重污染;气象条件;降水;污染物输送

霾是一种由于空气中大量微小气溶胶粒子的存在，使得空气变浑浊，致使水平能见度下降至10 km以下的一种天气现象［1-3］．随着国民经济的迅猛发展和城市化进程的快速推进，工业耗煤量、机动车拥有量以及农作物秸秆燃烧量不断增加，城市重污染天气急剧增多，对人体健康、城市大气环境、交通运输等都会造成严重的影响［4-5］．重污染天气的出现与空气中的微小粒子数量息息相关，其一方面取决于排放源的强度，一方面也取决于当地大气的输送和扩散条件［6］．近年来，不少学者从重污染天气的气候特征、天气学特点、生消物理机制和数值模拟等方面做了大量的研究，并取得了一系列成果．魏文秀［7］利用142个气象台站的重污染天气资料，对1971—2007年河北重污染天气的时空分布特征进行了统计分析，发现河北重污染天气的出现频数有明显的地域性和月际分布特征，并且重污染天气的出现与天气形势有关．廖晓农等［8］利用常规气象探测资料、NECP再分析资料等揭示了北京地区冬、夏持续性重污染天气形成过程和维持机制，并进一步分析了持续性重污染天气发生的环境气象条件的异同．刘梅等［9］利用能见度监测资料、自动站气象要素资料、探空资料等对2013年1月江苏重污染天气持续性和13—14日大雾形成机制展开分析，给出了持续性重污染天气的环流背景及近地面气象要素特征．唐娴等［10］利用中国科学院大气物理研究所自主开发的嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS)及其污染源在线追踪技术，对2011年10月27—30日辽宁中部城市群发生的一次重污染天气过程的外来影响贡献率进行了模拟计算和分析，并提出了细颗粒物污染的跨控制区影响问题．

据笔者统计，沈阳地区重污染天气出现日数呈逐年上升的趋势，重污染天气的出现直接导致城市空气质量的下降．仅2015年，沈阳市气象局启动了重污染天气应急响应5次，累计应急响应日数多达24 d，重污染天气已成为典型的气象灾害之一．综上，该研究针对2015年11月7—9日发生在沈阳地区的一次严重污染天气过程，结合污染物浓度、气象要素、天气形势、气流轨迹分析，综合探讨此次严重污染天气形成机制、持续性和增强特征及可能的来源，以期对重污染天气的预报和控制提供有益参考．

1 资料与方法

污染物浓度资料来源于沈阳市环境监测中心站．能见度、相对湿度资料来自沈阳观象台，雨滴谱资料来源于位于沈阳观象台西北方向5．6 km的激光雨滴谱仪，风廓线雷达位于沈阳观象台．地面10 m风场资料来自于中央气象台内网．秸秆焚烧分布火点监测数据来源于中国环境监测总站网站．用于轨迹计算的气象资料为美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的全球同化系统(GDAS)数据;用来分析大气输送情况的轨迹计算采用美国国家海洋和大气管理局(NOAA)开发的轨迹模式HYSPLIT(http: ready．arl．noaa．gov HYSPLIT．php)．

2 结果分析与讨论

2．1 严重污染天气过程实况

2015年11月7—9日，中国中东部陆续陷入长时间重污染天气过程中，东北地区尤为严重．在此次区域性重污染天气过程中，沈阳有两个明显特点:①污染重，小时空气质量指数(AQI)连续22 h处于AQI≥500状态，首要污染物均为PM2．5，尤其在8日14∶00的小时ρ(PM2．5)达到1 308 μg m3的异常峰值(见图1)，近几年来在沈阳实属罕见;②出现了降水，但降水对污染物的稀释和清除作用并不明显．

HSC-PS32激光雨滴谱仪Parsivel2采用现代激光技术的光学遥测系统，测量的基本参数为粒径和速度，对通过激光带的粒子进行分级和统计．其粒子直径从0．2～25 mm，分成32个通道，粒子速度从0．2～20 m s，分成32个通道，因此总的类别为1 024(32×32)种．由此推导出粒径分布、降水量、能见度和降水类型等．激光雨滴谱仪监测数据(见图2)显示，7日02∶00—06∶00、09∶00—16∶00和8 日14∶00—17∶00沈阳均出现了降水．观测资料显示7日降水相态为雨，并且出现了冻雨;8日为雪，从小时粒子数和小时降水强度来看，降雪时的粒子数明显高于降雨时相应的值，而降水强度却低于降雨相应的值．

图3为在沈阳环境监测中心站采集到的SO2、NO2、O3和CO 4种大气成分小时浓度值再进行全市11个站点平均后的逐时变化情况．图3中，ρ(SO2)呈现波动上升的趋势，并且有一定的日变化特征，分别在每日08∶00和20∶00前后出现波峰时段．由图1、3可见，ρ(PM2．5)、ρ(PM10)、ρ(NO2)、ρ(CO)的变化过程较为相似，4种成分的小时浓度均是在8日02∶00开始逐步积累，随着重污染天气的出现，浓度持续升高，并均在8日12∶00—14∶00出现了异常峰值，最高值分别达到了1 308 μg m3(8日14∶00)、1 140 μg m3(8日14∶00)、125 μg m3(8日13∶00)、3 130 μg m3(8日12∶00)，之后随着重污染天气的减弱，4种成分浓度明显下降．经计算分析发现四者之间有明显的正相关性，ρ(PM2．5)与ρ(PM10)、ρ(NO2)和ρ(CO)的相关系数分别达到0．996、0．602、0．891，并且ρ(PM2．5) 与ρ(PM10)、ρ(CO)的正相关性更显著．由于O3的生成需要消耗大量的氮氧化物，而氮氧化物的主要成分是NO和NO2，即NO2作为O3生成的前体物，二者之间应为明显的反向变化趋势［11-13］，在 8日白天ρ(NO2)出现连续长时间波峰时段后，ρ(O3)便表现出波动式上升的趋势，并在9日14∶00出现了66 μg m3的峰值．

刘端阳等［14］在分析2012年6月9—11日一次秸秆焚烧导致的严重污染天气过程时，也分析了ρ(PM2．5)、ρ(SO2)、ρ(NO2)、ρ(CO)的变化，发现4种成分的峰值分别为1 156、49、70和1 085 μg m3，均低于该研究中对应成分的各个峰值．

从以上分析可以看出，在此次连续严重污染过程中，ρ(PM2．5)、ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(CO)异常偏高，高浓度的污染物在近地面长时间堆积，使得小时AQI≥500持续22 h，近地面能见度长时间低于1 000 m达20 h以上，另外，高浓度的污染物与水汽(见图4)的结合使得重污染强度增加，能见度持续降低．

2．2 严重污染天气过程成因分析

( ) 9. Mike never listens to ______ except his uncle.

2．2．1 天气形势与地面气象要素

分析此次严重污染天气过程前期和持续时的高低空形势(图略)，大部分时间沈阳高空为槽前偏西或西南气流控制，有利于高层增湿，低层850 hPa为暖脊或弱暖平流，地面连续处在低压倒槽顶部控制，近地面为偏北风或偏东风，并有弱辐合，水汽条件较好，对霾的形成和维持比较有利．

由于严重污染天气期间，空气中的污染物粒子具有较强的光散射和吸收能力，从而导致能见度明显下降，因此能见度的降低是严重污染天气的主要特征之一［15］．从沈阳观象台的能见度监测(见图4)可见，在8日08∶00天气污染较重的时段，大气能见度明显降低，尤其在降雪出现(8日14∶00—17∶00)时，能见度已降至500 m以下．

2．2．2 大气层结和风廓线特征

分析沈阳7日08∶00至8日20∶00逐时(12 h) 共4个时次的温、湿度曲线(见图5)可以发现，在严重污染天气时段前期和持续过程中，低层925～850 hPa之间一直维持着逆温层结，尤其是在8日08∶00，在925～600 hPa之间存在多个逆温层，这种超稳定的大气垂直结构不利于大气湍流、水汽的垂直交换以及污染物的垂直扩散，为严重污染天气的长时间维持创造了热力条件．

大气混合层高度是反映污染物在铅垂方向扩散的重要参数，也是影响大气污染物扩散的主要气象因子之一［16］．大气混合层上部覆盖逆温层，而逆温层以下，温度呈中性或不稳定分布［17］．也就是实际的大气温度递减率(γ)满足γ≥γd(γd=－0．98℃ 100 m)，在混合层高度内，由于大气的充分湍流混合作用，使大气的各种物理性质在铅垂方向近似趋于均一［18-19］．根据上述原理，利用以上4个时次的探空资料，分析确定不同时次混合层高度均在925 hPa以下，尤其是8日08∶00，混合层高度在1 000 hPa高度上，较低的大气混合层高度说明此时大气环境容量变小，湍流扩散能量弱，大气垂直方向平均稀释能力较差，污染物浓度陡升．

7日20∶00低空0～3 km(700 hPa附近)左右温度、湿度层结曲线重合，说明大气水汽已经饱和;但7 日08∶00、8日08∶00和8日20∶00地面并未达到饱和，而是在近地面低空大气出现了水汽饱和的层结，再结合能见度分析，可见此次过程出现了雾-霾之间的相互转换．

图6为此次严重霾过程期间的沈阳观象台风廓线雷达测风资料绘制的风-时间变化图．从图6可以看出，7日01∶00—09∶00，整层风速从低空到高空呈现大—小—大的分布，低空(990 m以下)以东北风和偏东风为主，风速6～8 m s，并且风向随高度逆转，根据热成风原理，有冷平流;同理，中层(1 230～3 390 m)以东南风和偏南风为主，风速1～6 m s，并且风向随高度顺转，有暖平流;高层(3 870 m以上)为一致的偏西风，风速较大．7日10∶00开始高空风向又偏西风转为西南风，风速变化不大，7日15∶00后又转为一致的偏西风，预示着高空冷空气较弱，没有明显的冷平流;而此过程中，中低层的风廓线随时间的变化并不明显，只有在7日10∶00—14∶00中空风速显著增大，对应高空风向转换时段．

由图2、图5及图6(a)可见，在7日出现冻雨时，沈阳上空低层有冷平流，中层是暖平流，中高层冷平流较弱，这种高低空的冷暖平流的配置，使得上层云中的冰晶和雪花，掉进较暖气层(融化层)，变成液态水滴，再向下又进入冷层，逐渐转变为过冷却水滴，过冷却水滴一旦遇到低于0℃的任何物体就会立即凝结，形成“冻雨”［20］．低层冷气团侵入暖气团的下方，为冻雨的形成提供了有利条件．低层冷平流的作用不仅加强了中低层的稳定层结，而且加速了该层水汽的饱和速度，这一特征在探空曲线上得到体现(见图5)．随着中层垂直方向偏南风的增大和水汽的饱和，在较强的上升气流和较大的含水量条件下，云层具有足够的厚度且能维持较长的时间，有利于出现暖层云降水．直到8日降雪过程中和结束后，风廓线特征并没有明显的改变，说明大气稳定层结依然维持〔见图6(b)〕．可见，中层风速小，湿度大，大气层结较稳定，垂直扩散能力较弱，造成污染物浓度的继续增加．

图7为此次过程中风廓线雷达探测的沈阳上空垂直速度高度-时间变化．根据风廓线雷达探测原理［21］，在晴空状态时垂直径向速度反映的是大气垂直运动速度;当有云或降水时，雨滴或云滴也会产生雷达回波信号;在雷达站上空有云或降水的状况下，风廓线雷达探测的垂直速度反映了云中粒子或降水粒子与大气的垂直运动速度之和．有分析［22-23］发现，风廓线雷达探测到大于4 m s的垂直速度反映了降水的开始和结束，并且垂直速度越大降水越强．从图7可看出，存在两个风廓线雷达探测到大于4 m s (向下为正)的垂直速度时段，分别对应于7日冻雨和8日降雪时段，并且降水强度和降水粒子越大、下落末速度越快，向下垂直速度越大．而在两段降水之间的较长时间序列内，风廓线雷达探测的整层大气垂直速度很小，多介于－1～1 m s之间，但是弱的上升速度区中还有一些小尺度的下沉速度，而弱的下沉速度区中也存在一些小尺度的上升速度，反映了大气的多尺度垂直运动和次级环流对上升和下沉运动的抑制作用，另外也表明大气垂直湍流涡旋尺度小，湍流扩散能量弱．但从8日03∶00开始，近地面层以弱的下沉速度为主，并且最大速度在2 m s左右，对应污染物浓度急剧上升，弱的下沉运动使得大气的混合层高度更低，促进了高浓度污染物的维持和加强，可见近地面的弱下沉的垂直速度为此次严重霾天气过程提供了较好的动力条件．

而近地面层，以东北风和偏北风为主，风力较大，从11月8日08∶00 EC模式初始场的10 m风场可以看出(图略)，本地及上游地区近地面水平风向以偏北和东北风为主，风力可达3～4级，有利于上游污染物的水平输送．

综上分析，此次持续严重污染天气期间对流层内中低层大气扩散能力差，大气层结持续稳定、底层风速偏大、逆温层持续时间长、强度大、相对湿度较大、近地面弱的下沉运动，这些均是有利于污染物在低层的积累和霾的持续的气象条件．

2．2．3 污染物输送来源分析

不利的空气污染气象条件是造成此次严重污染天气过程中严重空气污染的原因之一，应用后向轨迹模式可以反推污染气团的来源［24-26］．轨迹模式HYSPLIT4是一种欧拉和拉格朗日混合型的计算模式，包含多种物理过程，可以针对不同类型排放源进行较完整的输送扩散和沉降过程模拟，并能够处理多种气象输入场，被广泛应用于大气污染物输送研究［27-28］．应用轨迹模式HYSPLIT4对8日12∶00和18∶00出现的污染物分别进行了48 h后向轨迹模拟(见图8)．后向轨迹模式主要输入参数:轨迹的终点设置为沈阳，设300、500和800 m四个终点高度来代表边界层低层气团的走向，时间终点分别选在8日04∶00(世界时)和8日10∶00(世界时)．8日12∶00模拟结果显示∶三层气团的来源各不相同，300 m(红色曲线)高度气团48 h前在3 500 m高度上，从内蒙古中东部地区出发，向西北方向24 h后快速进入吉林省境内，又快速向南转折，并且气团高度急剧下降至1 500 m，6 h后下降至300 m以下，到达沈阳上空;500 m(蓝色曲线)高度气团48 h前，在近地面300 m以下，从朝鲜半岛北部出发向西北进入吉林省，高度逐步升高，30 h后转折向南到达沈阳，并且高度逐渐降低;800 m(绿色曲线)高度气团48 h前来自于朝鲜半岛南部，24 h前在朝鲜半岛内移动缓慢，进入辽宁境内后向北移动速度加快，到达吉林境内后又向南快速移动．高空冷空气下沉绝热增温，低层暖湿空气被抬升，这种不同层结的气团来自不同方向的结构使得逆温层结更加稳定，由于气团在陆地上维持时间较长，污染物浓度较高．8日18∶00模拟结果显示:三层气团中300 m高度和500 m高度的两层气团均来自于黑龙江境内，前期的起始高度极低，均在300 m高度以下，并且走向颇为一致．由于此次严重污染天气过程具有区域性的特点，可见东北气流将上游的污染物输送至沈阳本地，直接导致了沈阳严重污染天气时次的增加，进一步加重污染，污染物浓度出现异常峰值．

11月上旬正是中国东北地区秋冬交替，秋收接近尾声的季节，产生大量的作物秸秆．根据环境保护部公布的环境卫星秸秆焚烧遥感监测日报和周报［29-30］中提供的全国秸秆焚烧分布遥感监测火点分布(见表1)可以发现，11月6日东北地区出现了大量的秸秆燃烧的火点，结合以上两个时次的后向轨迹分析来看，低层300和500 m高度的气团来自于或经过这一区域，相关研究表明秸秆燃烧可以产生大量的污染物，如CO、NOx、颗粒物等，秸秆燃烧的污染物随气流经过沈阳地区，对此次污染过程带来一定影响．加之遇到不利的天气形势、稳定的大气层结共同影响，导致此次严重污染天气过程持续的时间较长．

4 结论

a)2015年11月7—9日持续严重污染天气过程中，沈阳空气质量指数AQI连续22 h处于爆表(AQI≥500)状态，首要污染物均为PM2．5，尤其在8日14∶00 PM2．5小时滑动平均浓度达到1 308 μg m3的异常峰值，水平能见度最低降至500 m以下，是一次罕见的严重污染天气过程．

b)高空槽前平稳的大尺度环流形势，有利于高层增湿，低层850 hPa为暖脊或弱暖平流输送，地面受低压倒槽顶部控制，近地面为偏北风或偏东风;低压倒槽入海之后强度维持或略有加强，为重污染天气的维持和增强提供了有利的环流和风场．

c)此次持续严重污染天气期间，连续4个时次低层925～850 hPa之间存在多个逆温层，并且最大逆温强度可达5℃，日平均相对湿度在75%以上，大气整层风速从低空到高空呈现大—小—大的分布．可见对流层内中低层大气扩散能力差，大气层结持续稳定、逆温层持续时间长、强度大、相对湿度较大，是污染物在低层的积累和重污染天气持续的原因之一，而近地面层下沉速度在2 m s以下的弱下沉运动是8日严重污染天气快速加强的动力机制．

d)此次严重污染天气过程中，沈阳出现了降水，但降水对污染物的稀释和清除作用并不明显，考虑原因主要是因为有利于严重污染天气持续并增强的中层风速小(1～6 m s)，湿度大(日均相对湿度在75%以上)，大气层结较稳定(925～850 hPa之间存在多个逆温层)，垂直扩散能力较弱等有利气象条件依然存在．

e)近地面层，以东北风和偏北风为主，风力较大，可达3～4级，有利于上游污染物的水平输送．利用后向轨迹模式计算了重污染天气气团的48 h后向轨迹，造成此次过程的气团主要来自于黑龙江和吉林地区，而此时正值大面积焚烧秸秆时节，长距离的输送对区域重污染天气的形成产生重要影响．可见，东北初冬的秸秆焚烧增加了大气污染物，虽然近地面层风速达到3～4级也未能减缓污染．

［1］ 尉鹏，任阵海，王文杰，等．2014年10月中国东部持续重污染天气成因分析［J］．环境科学研究，2015，28(5):676-683．WEI Peng，REN Zhenhai，WANG Wenjie，et al．Analysis of meteorological conditions and formation mechanisms of lasting heavy air pollution in eastern China in October 2014［J］．Research of Environmental Sciences，2015，28(5):676-683．

［2］ SCHICHTEL B A，HUSAR R B，FALKE S R，et al．Haze trends over the United States，1980-1995［J］．Atmospheric Environment， 2001，35:5205-5210．

［3］ 马雁军，刘宁微，王扬锋，等．2009年夏季沈阳一次大气灰霾污染过程及气象成因［J］．安全与环境学报，2011，11(2):136-141．MA Yanjun，LIU Ningwei，WANG Yangfeng，et al．Analysis of pollution process of an atmospheric haze incident over Shenyang in summer of 2009 and its meteorological origin［J］．Journal of Safety and Environment，2011，11(2):136-141．

［4］ 高岑，王体健，吴建军，等．2009年秋季南京地区一次持续性灰霾天气过程研究［J］．气象科学，2012，32(3):246-252．GAO Cen，WANG Tijian，WU Jianjun，et al．Study on a continuous haze weather event during autumn of 2009 in Nanjing［J］．Journal of the Meteorological Sciences，2012，32(3):246-252．

［5］ 饶晓琴，李峰，周宁芳，等．我国中东部一次大范围霾天气的分析［J］．气象，2008，34(6):89-96．RAO Xiaoqin，LI Feng，ZHOU Ningfang，et al．Analysis of a largescale haze over middle and eastern China［J］．Meteorological Monthly，2008，34(6):89-96．

［6］ MALM W C，GEBHART K A，MOLENAR T J，et al．Examining the relationship between atmospheric aerosols and light extinction at Mount Rainier and North Cascades National Parks［J］．Atmospheric Environment，1994，28(2):347-360．

［7］ 魏文秀．河北省霾时空分布特征分析［J］．气象，2010，36(3): 77-82．WEI Wenxiu．Spatial-temporal characteristics of haze in Hebei Province［J］．Meteorological Monthly，2010，36(3):77-82．

［8］ 廖晓农，张小玲，王迎春，等．北京地区冬夏季持续性雾-霾发生的环境气象条件对比分析［J］．环境科学，2014，35(6):2031-2044．LIAO Xiaonong，ZHANG Xiaoling，WANG Yingchun，et al．Comparative analysis on meteorological condition for persistent haze cases in summer and winter in Beijing［J］．Environmental Science，2014，35(6):2031-2044．

［9］ 刘梅，严文莲，张备，等．2013年1月江苏雾霾天气持续和增强机制分析［J］．气象，2014，40(7):835-843．LIU Mei，YAN Wenlian，ZHANG Bei，et al．Analysis on persistence and intensification mechanism of fog and haze in Jiangsu in January 2013［J］．Meteorological Monthly，2014，40(7):835-843．

［10］ 唐娴，王喜全，洪也，等．辽宁中部城市群一次灰霾天气过程的外来影响程度研究［J］．环境科学学报，2014，34(6):1541-1550．TANG Xian，WANG Xiquan，HONG Ye，et al．A case study of regional contributions to the air quality in city clusters in Central Liaoning during a haze episode［J］．Acta Scientiae Circumstantiae，2014，34(6):1541-1550．

［11］ 于兴娜，李新妹，登增然登，等．北京雾霾天气期间气溶胶光学特性［J］．环境科学，2012，33(4):1057-1062．YU Xingna，LIXinmei，DENG Zengrandeng，etal．Optical properties of aerosol during haze-Fog episodes in Beijing［J］．Environmental Science，2012，33(4):1057-1062．

［12］ 付桂琴，张迎新，谷永利，等．河北省霾日变化及成因［J］．气象与环境学报，2014，30(1):51-56．FU Guiqin，ZHANG Yingxin，GU Yongli，et al．Change of haze day and its forming reason in Hebeiprovince［J］．Journalof Meteorology and Environment，2014，30(1):51-56．

［13］ CHUNG Y S，KIM H S，YOON M B．Observations of visibility and chemical compositions related to fog，mist and haze in South Korea ［J］．Water Air＆Soil Pollution，1999，111(4):139-157．

［14］ 刘端阳，张靖，吴序鹏，等．淮安一次雾霾过程的污染物变化特征及来源分析［J］．大气科学学报，2014，37(4):484-492．LIU Duanyang，ZHANG Jing，WU Xupeng，et al．Characteristics and sources of atmospheric pollutants during a fog-haze process in Huai'an［J］．Transactions of Atmospheric Sciences，2014，37(4): 484-492．

［15］ 马志强，赵秀娟，孟伟，等．雾和霾对北京地区大气能见度影响对比分析［J］．环境科学研究，2012，25(11):1208-1214．MA Zhiqiang，ZHAO Xiujuan，MENG Wei，et al．Comparison of influence of fog and haze on visibility in Beijing［J］．Research of Environmental Sciences，2012，25(11):1208-1214．

［16］ 赵娜，尹志聪，吴方．北京一次持续性雾霾的特征及成因分析［J］．气象与环境学报，2014，30(5):15-20．ZHAO Na，YIN Zhicong，WU Fang．Characteristics of persistent fog and haze process and its forming reason in Beijing［J］．Journal of Meteorology and Environment，2014，30(5):15-20．

［17］ 王丛梅，杨永胜，李永占，等．2013年1月河北省中南部严重污染的气象条件及成因分析［J］．环境科学研究，2013，26(7): 695-702．WANG Congmei，YANG Yongsheng，LI Yongzhan，et al．Analysis on the meteorological condition and formation mechanism of serious pollution in South Hebei province in January 2013［J］．Research of Environmental Sciences，2013，26(7):695-702．

［18］ 张小玲，唐宜西，熊亚军，等．华北平原一次严重区域雾霾天气分析与数值预报试验［J］．中国科学院研究生院学报，2014，31 (3):337-344．ZHANG Xiaoling，TANG Yixi，XIONG Yajun，et al．Analysis and numerical forecast of a regional for-haze in North China Plain［J］．Journal of University of Chinese Academy of Sciences，2014，31 (3):337-344．

［19］ 陈静，钤伟妙，韩军彩，等．石家庄市秋季典型天气背景下重污染特征分析［J］．气象与环境学报，2015，31(4):42-50．CHEN Jing，QIAN Weimiao，HAN Juncai，etal．Pollution characteristic under typical weather background in autumn over Shijiazhuang［J］．Journal of Meteorology and Environment，2015，31(4):42-50．

［20］ 宗志平，马杰，张恒德，等．近几十年来冻雨时空分布特征分析［J］．气象，2013，39(7):813-820．ZONG Zhiping，MA Jie，ZHANG Hengde，et al．Analysis on the spatial-temporal characteristics of freezing rain in recent decades ［J］．Meteorological Monthly，2013，39(7):813-820．

［21］ 刘淑媛，郑永光，陶祖钰．利用风廓线雷达资料分析低空急流的脉动与暴雨关系［J］．热带气象学报，2003，19(3):285-290．LIU Shuyuan，ZHENG Yongguang，TAO Zuyu．The analysis of the relationship between pulse of LLJ and heavy rain using wind profiler data［J］．Journal of Tropical Meteorology，2003，19(3): 285-290．

［22］ 阮征，何平，葛润生．风廓线雷达对大气折射率结构常数的探测研究［J］．大气科学，2008，32(1):133-140．RUAN Zheng，HE Ping，GE Runsheng．Determination of refractive index structure constant with wind profile radar data［J］．Chinese Journal of Atmospheric Sciences，2008，32(1):133-140．

［23］ 杨引明，陶祖钰．上海LAP-3000边界层风廓线雷达在强对流天气预报中的应用初探［J］．成都信息工程学院学报，2003，18 (2):155-160．YANG Yinming，TAO Zuyu．Application of LAP-3000 boundary wind profile radar to severe convective weather forecast［J］．Journal of Chengdu University of Information Technology，2003，18(2): 155-160．

［24］ 刘宁微，马雁军，刘晓梅，等．沈阳地区霾与雾的观测研究［J］．环境科学学报，2011，31(5):1064-1069．LIU Ningwei，MA Yanjun，LIU Xiaomei，et al．Observations on haze and fog in Shenyang area［J］．Acta Scientiae Circumstantiae，2011，31(5):1064-1069．

［25］ 朱佳雷，王体健，邢莉，等．江苏省一次重霾污染天气的特征和机理分析［J］．中国环境科学，2011，31(12):1943-1950．ZHU Jialei，WANG Tijian，XING Li，et al．Analysis on the characteristics and mechanism of a heavy haze episode in Jiangsu Province［J］．China Environmental Science，2011，31(12):1943-1950．

［26］ 程念亮，李云婷，张大伟，等．2014年10月北京市4次典型空气重污染过程成因分析［J］．环境科学研究，2015，28(2):163-170．CHENG Nianliang，LI Yunting，ZHANG Dawei，et al．Analysis about the characteristics and formation mechanisms of serious pollution events in October 2014 in Beijing［J］．Research of Environmental Sciences，2015，28(2):163-170．

［27］ 高健，张岳翀，王淑兰，等．北京2011年10月连续灰霾过程的特征与成因初探［J］．环境科学研究，2012，25(11):1201-1207．GAO Jian，ZHANG Yuechong，WANG Shulan，et al．Study on the characteristics and formation of a multi-day haze in October 2011 in Beijing［J］．Research of Environmental Sciences，2012，25(11): 1201-1207．

［28］ 张欣，许建明，王体健，等．上海市一次重霾污染过程的特征及成因分析［J］．南京大学学报(自然科学)，2015，51(3):463-471．ZHANG Xin，XU Jianming，WANG Tijian，et al．Characteristics and formation mechanism of a serious haze episode in December 2013 in Shanghai［J］．Journal of Nanjing University(Natural Sciences)，2015，51(3):463-471．

［29］ 环境保护部卫星环境应用中心．环境卫星秸秆焚烧遥感监测日报［EB OL］．北京:环境保护部卫星环境应用中心，2011，［2011-11-11］．http: hjj．mep．gov．cn jgjs 201511 U020151106-733022354345．pdf．

［30］ 环境保护部卫星环境应用中心．环境卫星秸秆焚烧遥感监测周报［EB OL］．北京:环境保护部卫星环境应用中心，2011，［2011-11-6］． http: hjj． mep． gov． cn jgjs 201511 P020151109660635248538．pdf．

Analysis of Persistence and Intensification Mechanism of a Heavy Haze Event in Shenyang

LI Chong1，YUAN Zipeng1，2，WU Yutong1，BAN Weilong1，LI Dian1，JI Caoxiang1，GAO Wenkang3
1．Shenyang Meteorological Bureau，Shenyang 110168，China
2．Liaoning Meteorological Bureau，Shenyang 110001，China
3．State Key Laboratory of Atmospheric Boundary Layer，Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China

A heavy continuous haze event that occurred from November 7thto 9th，2015，in Shenyang area was comprehensively analyzed based on the environmental data including circulation pattern，meteorological observation data，pollutant concentrations，wind profiler and raindrop information．The results show that the AQI was more than 500 for 22 hours．PM2．5was the primary pollutant，with the highest concentration reaching 1308 μg m3．The coefficient variables between PM2．5and PM10，NO2and CO were 0．996，0．602 and 0．891 respectively．The positive correlation of PM2．5with PM10and CO was significant．The daily precipitation on November 7thand 8thwere，respectively，9．9 mm and 2．3 mm，but the dilution and scavenging effects of precipitation were not obvious for pollutants in this haze event．Stable large-scale circulation and atmospheric stratification occurred in the middle and lower troposphere，while various inversion layers between 925 hPa and 850 hPa，displayed by four consecutive hours sounding curve(the maximum intensity of inversion could reach 5℃)and high relative humidity(the mean daily relative humidity was more than 75%)，were the advantageous meteorological conditions．The vertical velocities of the whole atmospheric layer according to wind profiler radar were between－1 to 1 m s，which were very slow．Weak vertical velocity below 2 m s near the ground provided excellent dynamic conditions during this heavy haze event．Near surface wind could reach level 3 to 4，which was advantageous to the transportation of the upstream pollutants．The long distancetransport of large amounts of pollutants caused by the burning of straws in Shenyang's periphery was probably related to this haze event．

haze;heavy pollution;weather conditions;precipitation;pollutant transport

X83

1001-6929(2017)03-0349-10

A

10．13198 j．issn．1001-6929．2017．01．58

李崇，袁子鹏，吴宇童，等．沈阳一次严重污染天气过程持续和增强气象条件分析［J］．环境科学研究，2017，30(3):349-358．

LI Chong，YUAN Zipeng，WU Yutong，et al．Analysis of persistence and intensification mechanism of a heavy haze event in Shenyang［J］．Research of Environmental Sciences，2017，30(3)349-358．

2016-06-16

2016-11-30

中国气象局预报员专项(CMAYBY2015-016)

李崇(1985-)，女，辽宁沈阳人，工程师，硕士，主要从事短期天气预报研究，653318494@qq．com．