长三角秋冬季长时间区域霾天气特征及其维持机制研究

The Yangtze River Delta is one of the fastest growing regions in China, development of industry and economy bring serious atmospheric environmental problems, an important performance is the serious decline of visibility, persistent regional haze pollution occurs frequently, especially in autumn and winter. This study intends to analyze the multivariate aerosol data, obtain the typical haze episode spatial distribution and variation characteristics in Yangtze River Delta region during autumn and winter, using the conventional meteorological observation and sounding data to analysis the synoptic weather patterns, boundary layer characteristics and transportation path during the haze episode, characteristics of clean conditions should be compared. Air quality model will be used to validate the transportation path and height, quantitatively given the contribution of transportation and the impact of atmospheric processes on haze pollution and reveal maintain mechanism of long time haze episode under different synoptic weather patterns. Study on the characteristics and maintaining mechanism of long time haze episode in Yangtze River Delta during autumn and winter, has important scientific significance and application value for the prevention and control of the whole regional haze pollution.

长三角地区是我国经济发展最快的地区之一，工业和社会经济的发展带来了严重的大气环境问题，重要表现为大气能见度的严重下降，持续霾污染发生频繁，尤其在秋冬季节。本研究拟采用气溶胶观测数据、卫星遥感气溶胶数据、空气质量日报等多元数据分析，给出长三角地区秋冬季典型区域霾天气时空分布和变化特征，利用常规地面气象观测和探空资料分析区域霾天气发生时的天气形势、边界层特征及输送路径，并与清洁天状况特征进行对比。通过数值模拟验证输送路径及高度，定量给出输送贡献及各大气过程对霾污染的影响，并进一步揭示各类天气形势下，区域霾天气的维持机制。综合研究长三角秋冬季区域霾天气过程特征及其维持机制具有重要科学意义，对整体防控区域霾天气具有重要的应用价值。

为探讨长三角秋冬季长时间区域霾天气发生时的特征及主要影响因素和机理，研究了近年11个典型霾天气过程。针对这些霾天气过程，利用地面空气污染监测资料、探空资料、常规气象观测资料，对霾天气过程的特征，气象要素、边界层特征、输送路径等进行综合分析。结果表明，天气形势对霾天气的形成及维持有重要影响，如典型过程长江三角洲及中国东部地区地面均处于高压中心范围内的均压场中，等压线稀疏，地面风速小；高空处于反气旋前部，被温度暖脊所控制，容易形成逆温，高低空配置容易导致静稳型污染天气的形成。较低的地表风速，较高的相对湿度，稳定的气象条件为霾天气的发生提供了有利条件；典型霾天气过程，均出现逆温层，贴地逆温、脱地逆温对霾的形成与发展起重要作用，较强的脱地逆温导致污染物在边界层内堆积并抑制其扩散，持续且较强的逆温与霾天气范围广、持续时间长、污染强度大相对应；混合层高度与霾污染呈负相关性，对霾污染的严重程度有较为直接的影响。除本地源排放外，霾天气发生的主要原因是人为源产生的污染物形成区域型污染和携带大量沙尘和生物质燃烧产生的细粒子长距离输送的共同影响。散射系数与PM2.5浓度呈现很好的正相关关系，散射系数的高值区一般都保持高湿低温的状态。2014-2017年秋冬季期间，发现南京PM2.5(PM10)季节平均值在冬季达到最大值，PM2.5/PM10的平均比值约为0.57，秋季的贡献较低(0.53)，冬季较高(0.60)，AOD440-870、降水量和Ångström指数在秋季最高。本研究结果加深了对长三角秋冬季长时间区域霾天气特征的理解，提高了气象要素、边界层特征、输送路径对长三角典型霾天气过程产生和维持的影响机理的认识，为长三角大气复合污染控制及生态环境和谐发展提供理论依据。