宝鸡市一次重度污染天气的卫星遥感监测和气象条件分析

韩洁 庞翻

摘要：运用环境监测站提供的AQI指数和宝鸡渭滨区气象监测站气象要素和卫星遥感图像，对2016年1月5～9日重度污染天气特征和气象要素进行了分析。结果表明：污染最重时（晴空）.受地形影響，重污染天气在关中地区沿地形分布广泛，颜色为深灰色，分布均匀厚实。重污染天气持续的主要气象因素包括长时间无有效降水使得污染物不能有效地迅速清除;地面高压南下移动缓慢、关中地区地面风速小，天气静稳，污染物在关中地区不断累积;同时低层存在逆温层、日照时数少，使得污染物很难在垂直方向扩散，相对湿度相对较大，使得污染物吸湿增长，增强污染物质量浓度。

关键词：重污染天气;卫星遥感监测;地面形势;逆温层

中图分类号：X523

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（ 2019） 24-0105-03

1 引言

随着经济的迅速发展，城市环境问题，特别是空气污染问题，不仅对人们生产生活带来影响，同时还对人们的身体健康带来不利影响。目前，对于空气污染的研究已有很多学者做出了研究。甄莎[1]将包头市空气污染影响因素分为气象因素和经济因素进行研究，发现经济发展和城市规模建设对污染物的影响小于废气的排放和能源消费总量对空气质量的影响。苏慧毅[2]等采用基于MODIS发展的上下文算法提取火点，并收集研究区空气质量指数并收集研究区空气质量指数，发现火点增多产生的污染物使空气质量指数升高。杨文海[3]等利用2015年1月至2017年12月固原市空气污染监测资料和气象资料，发现PM10是固原市最主要的污染物，03作为首要污染物天数年际变化呈明显增加趋势。胡晓[4]等通过对一次宁波重污染天气的研究，发现污染过程颗粒物主要集中在近地面800 m以下，北方弱冷空气南下携带的污染物近距离输送造成宁波地区颗粒物浓度迅速增加。胡琳[5]等人的研究表明，陕西冬季霾日数最多，秋季次之。西安及关中能见度为5～8 km、相对湿度为60%～70%、静小风时易出现霾天气。已有的研究多表明空气污染与气象要素之间的关系，本文应用遥感检测图像和气象要素等资料，对宝鸡地区近年来最强重污染天气进行分析研究，找出有利于判断重污染天气的气象要素条件。

2 资料与方法

本文采用的污染物的质量浓度和AQI指数资料来自于宝鸡市环保局提供的宝鸡市8个环境监测站的平均逐日空气质量日报。气象资料主要选择宝鸡市渭滨区气象监测站的温度、降水量、平均风速、逐时风向风速、相对湿度等气象要素和MICAPS地面资料。

2016年1月5～9日宝鸡连续5d出现了重污染天气，为近年来罕见的重污染天气。运用风云3C卫星遥感监测数据对重度污染的范围进行监测。利用重污染期间气象要素的统计分析，研究重污染期间气象要素的特征。

3 2016年1月5～9日重污染天气的特征分析

3.1 重污染期间AQI指数的变化

2016年1月5～9日宝鸡连续5d出现了重度一严重污染天气，由于陕西关中地区为向东开口的喇叭口地形，宝鸡位于最西部，依次向东为咸阳、西安、渭南，因此当大气静稳时，关中地区污染严重。从关中4地市逐日AQI指数来看，宝鸡污染程度居陕西关中4市之首。7日关中中东部三地市AQI指数明显降低，宝鸡不降反升，达AQI峰值，即宝鸡5、6、7日AQI连续上升，至8日出现明显下降。而关中中东部三地市则在7日AQI指数明显下降，较宝鸡地区AQI指数下降早一天。通过对比关中四地市AQI指数的相关关系发现，宝鸡分别和西安、咸阳的相关关系为0. 36、-0.06，而西安和咸阳、渭南的相关关系为0. 81、0.57。这表明西安、咸阳、渭南的AQI指数变化较为一致，而宝鸡和西安、咸阳的AQI指数相关性低。进一步分析宝鸡地区主要污染物的浓度可以看出，PM10和PM2.5为此次污染的主要污染物（图1）。

3.2 重污染天气的卫星遥感监测图像

利用风云3C卫星遥感图像监测重度污染天气，结合当日关中四地市AQI指数的平均值，可以看出，4日宝鸡地区AQI指数为144，从卫星监测图上可以看出除宝鸡地区外，关中其他地区均有云覆盖，宝鸡地区上空霾并不明显，但有薄云影响。至6日宝鸡地区AQI指数上升至376，从卫星遥感图上可以看出，受地形影响霾在关中地区沿地形分布广泛，颜色为深灰色，分布均匀厚实，表明霾浓度大，污染重（图2）。

4 重度污染的气象条件分析

4.1 地面形势

从地面图上可以看出，1月5～7日，冷空气中心位于西伯利亚，宝鸡地区一直处于蒙古高压前沿（图3a（1》，维持偏北风。使得北方的浮尘、扬尘等污染物输送到宝鸡，受宝鸡南部山地阻挡，污染物在宝鸡地区不断聚集，其中5日北风显著（图3a（2）），对应污染物浓度快速升高。至7日11时（图3b（1）），有冷空气东移南下，关中转为东风，且关中中东部地区维持东风，且风速>4 m/s，而宝鸡的东风风速≤2 m/s，在风场上具有辐合特征，有污染物自东输送到宝鸡地区并聚集。8日宝鸡转为西风，对污染物的扩散较为有利，9日又转为东风，但关中地区风速均较小，无明显的污染物输送，污染物浓度持续下降。由此可见，地面高压的移动和南下形势、关中地区地面风速和风向对宝鸡重度污染天气的影响明显。

4.2 逆温层

逆温层是重度污染天气形成的有利因素。在1月5～9日的探空图上可以看出，6日、8日、9日西安的探空站上出现了明显的逆温层，稳定的逆温层与较小的风速相配合，有利于逆温层以下大气的垂直混合作用，使得污染物在逆温层以下充分混合，有利于重度污染天气的维持（图4）。

4.3东、西风对重度污染天气的影响

在宝鸡特殊地形的影响下，西风有利于污染物的扩散，而东风则不利于污染物扩散。但在此过程中.5～9日风向有明显的日变化，夜间西风维持时间分别为13、5、14、6、9小时，风向以西北风为主，平均风力在0.7 m/s左右，风速极小，表明在西风极小的情况下，仍然不利于污染物扩散。只有风速达到能够使污染物扩散的风速值时，才有利于污染物的水平扩散。

4.4 日照时数和相对湿度对重污染日的影响

从1月5～9日宝鸡的重污染日中，日照时数均小于3小时，其中3天日照时数为O小时，4日轻度污染日照时数为6.2小时，10日重度污染为5.1小时。从相对湿度上来看5-9日相对湿度在60% - 80%之间，相对4日、10日相对湿度明显偏大，表明日照时数越少、相对湿度相对较高，有利于污染物的聚集和重度污染天气的维持。

4.5 连续无降水日数与重污染天气的关系

研究表明[6]，重度污染天气与平均最长连续无降水日数具有较好的一致性，呈正相关关系。统计此次重度污染天气之前的连续无降水日数，发现2015年12月14日至2016年1月5日连续23天宝鸡地区无有效降水，使降水对污染物的冲刷作用无法体现，这也使得污染物不断聚集造成重度污染天气。

5 结语

（1）宝鸡分别和西安、咸阳的相关关系为0.36、一0. 06，而西安和咸阳、渭南的相关关系为0.81、0.57。这表明西安、咸阳、渭南的AQI指数变化较为一致，而宝鸡和西安、咸阳的AQI指數相关性低。宝鸡地区主要污染物PM10和PM2.5。

（2）从卫星遥感图像监测重度污染天气图上可以看出，污染最重时，受地形影响霾在关中地区沿地形分布广泛，颜色为深灰色，分布均匀厚实。

（3）地面高压的移动和南下形势、关中地区地面风速和风向对宝鸡重度污染天气的影响明显。

（4）逆温层的存在、地面东西风维持时间、长时间无有效降水为重度污染天气提供了有利条件，日照时数少，相对湿度相对较大，有利于污染物的聚集，增强了污染物浓度。

参考文献：

[1]甄 莎.包头市城区空气质量评价及影响因素分析[D].呼和浩特：内蒙古科技大学，2012，

[2]苏慧毅，翟梦真，王文林，等，基于MODIS数据的山东省秸秆焚烧与空气质量关系探析[J].生态与农村环境学报.2019 ，35（9）：1127-1135.

[3]杨文海，韩世昌，马兴明.固原市空气质量特征及其与气象条件的关系[J].甘肃农业，2019（9）：69-73.

[4]胡晓，徐璐，俞科爱，等，宁波地区一次重污染天气过程的成因分析[J].高原气象.2017，36（5）：1412～1421.

[5]胡琳，张侠，苏静，等.陕西省霾天气变化特征及气候成因分析[J].干旱区地理，2019，42（4）：707-714.

[6]庞翻，韩洁，王婷，宝鸡市重度灰霾天气气候特征及气象条件分析[J].陕西气象，2013（6）：22—25.

收稿日期：2019-1卜20

作者简介：韩洁（1986-），女，硕士，高级工程师，主要从事天气预报与服务。