苏州市2011年一次典型灰霾天气过程特征分析

摘要

利用苏州市气象局的气象要素观测资料、灰霾监测资料、激光雷达和风廓线数据，对2011年5月31日-6月3日典型灰霾天气过程,从水平扩散条件和垂直扩散条件，污染源输入等方面探讨了灰霾天气产生原因，并对灰霾期间大气气溶胶组成成分、分布特征、光学特征进行了统计和相关分析。结果表明：这次灰霾是由秸秆燃烧产生的污染物从外地输入，苏州所处的天气环流形势不利于污染物的扩散，高空冷空气的入侵压缩了边界层高度等多重因素共同作用形成的。灰霾过程中轻微灰霾出现频次最高，占33.6%，其次是轻度灰霾15.9%，中度和重度灰霾频次合计超过20%；当相对湿度达到80%以上时，更容易出现重度灰霾，能见度最低时仅1300m。水平和垂直扩散条件差是本次灰霾天气过程出现的主要气象因素：地面小风或微风不利于污染物向周边扩散；垂直方向存在下沉运动时，污染物无法向空中传输，导致气溶胶污染物在近地层不断富集，浓度升高。本次灰霾期间由于有冷空气侵入，边界层一直维持在较低水平，最低时仅320m，边界层高度下降使近地层的浓度迅速升高，短时间内能见度出现大幅波动，一小时内就可从10km以上降低到3km左右。本次灰霾过程中,灰霾时PM10中PM2.5占比超过60%，PM2.5中PM1占比在70%以上，PM2.5中黑碳 BC占比在10%到20%，说明此次灰霾主要以细微粒子污染为主，有别于沙尘天气的粗粒子污染，黑碳气溶胶不是此次灰霾天气中的主要污染物质。PM10/SO2、CO/ SO2比值变化情况表明，秸秆焚烧产生的CO和颗粒物等污染物质随着西北气流一路东南输送到苏州，污染物总量增加，是本次灰霾过程出现的直接原因。从极值出现的时间上看，PM10/SO2出现的时间滞后于CO/ SO2，说明CO比PM10更快。在光学特性方面，本次过程中吸收系数仅为散射系数的10%到20%，吸收系数的消光作用较小，以散射为主。相关分析表明，吸收和散射性气溶胶与细颗粒物的源相同，散射性气溶胶占细颗粒物的大多数。