摘要：本文基于環境空氣質量監測數據和氣象觀測數據，對2017年3月北京地區一次空氣污染過程的特征、天氣形勢以及氣象要素特征等進行了綜合分析。結果表明，天氣形勢靜穩、缺少北方冷空氣南下、逆溫、擴散條件差、以南風為主等是污染物累積階段的大氣環流特征，也是導致北京地區空氣污染的主要原因。氣象要素與污染物擴散、稀釋聯系緊密，風速越大，污染物濃度擴散稀釋越快，空氣質量指數越低;逆溫強度增大，污染物濃度升高，污染加重;降水量對于空氣污染物濃度具有一定稀釋作用。

　　關鍵詞空氣污染;空氣質量;天氣形勢;氣象要素

　　近年來，隨著社會經濟的快速發展、城市群規模的快速擴大、機動車數量的快速增長，大氣中的污染物濃度逐年攀升[1]，我國城市大氣污染已經由局地單一的煤煙型污染轉變成了區域性復合型大氣污染[2]，越發繁榮的經濟持續降低著城市區域空氣質量，尤其是由高濃度的大氣顆粒物污染導致的霧霾天氣已經引起社會各界的廣泛關注，如何提高城市大氣環境質量已成為目前亟須解決的重大環境問題。隨著空氣污染問題的日漸嚴峻，國內外學者先后開展了深入的研究與探討。

　　從20世紀60年代開始，Pasquill和Gifford即討論給出了不同穩定度條件下污染物的擴散參數曲線[3];之后Davis等[4]研究指出，大尺度環流形勢和局地氣象條件在短時間內對重污染過程構成重要作用;Flocas等[5]對5類局地環流和4類大氣環流形勢對污染狀況的影響做出了詳細的分析;Chow等[6]研究灰霾天氣的成因發現，大多數灰霾天氣的形成是因為人為直接排放以及氣態到顆粒態的轉換而形成大量顆粒物。

　　國內方面，蘇福慶等[7]研究指出，污染物的聚集、輸送和擴散受邊界層中氣象因子梯度分布的影響;任陣海等[8]發現，持續的逆溫層和干潔的暖空氣蓋是造成污染的重要原因;魏文秀[9]研究表明，霾的出現與天氣形勢有關，霾頻數大小與空氣污染程度和地形聯系密切;程念亮等[10]采用數值模式與觀測資料相結合的方式，分析表明，北京市空氣重污染過程及成因與當地氣象條件有著緊密的聯系;趙敬國等[11]通過分析蘭州市的空氣污染物與氣象要素之間的關系，得出相對濕度、風速等氣象要素對大氣污染物產生重要影響。

　　胡春梅等[12]研究重慶地區連續的2次大氣污染事件，發現沒有降水、中低層為下沉氣流、邊界層內出現多層逆溫且大氣維持靜穩條件等因素會導致污染現象進一步惡化;喻義勇等[13]研究表明，冷空氣強度弱及大氣靜穩等不利污染擴散的氣象條件和本地污染排放疊加區域輸送影響，造成PM2.5積聚增多，形成持續重污染天氣。

　　本文以2017年3月北京一次空氣污染天氣過程為研究對象，基于環境空氣質量監測數據和氣象觀測數據，分析污染過程發生時的天氣形勢、氣象條件、外部輸送等情況，探討污染天氣過程的演變特征，進一步探討區域污染天氣特征，為做好區域空氣污染預報、服務和防治提供科學依據。

　　1資料來源

　　環境監測數據資料來自中國環境監測總站，其中包含了全國所有城市的空氣質量指數的日值與小時值，PM2.5質量濃度逐小時變化數據來自北京市14個大氣成分觀測站的監測數據。天氣圖資料為歷年MICAPS資料庫中提取的高空、地面形勢圖等。氣象要素資料選取北京市門頭溝區國家觀測站2017年3月16要23日的氣溫、氣壓、相對濕度、風向、風速、降水量等觀測數據。

　　2空氣質量概況

　　2017年3月中下旬，北京市發生大范圍、持續性的空氣污染過程，3月16日起北京市大部分區域空氣質量轉為輕度污染，17要18日空氣污染呈逐日加重趨勢為中度污染，19日達到污染峰值為重度污染，20要21日空氣污染略有緩解，分別為中度和輕度污染，但22要23日空氣污染又進一步加重為中度污染，直至24日全區空氣質量才明顯好轉，以良為主，此次污染過程結束。可以看出，3月19日前后達到污染的濃度峰值，AQI指數為273，因此下面的分析主要圍繞19日前后的天氣環流形勢和氣象要素特征展開。

　　3天氣形勢分析

　　3.1高空形勢分析

　　3月18日500hPa高空為兩槽一脊形勢，2個低壓槽分別位于巴爾喀什湖以東以及貝加爾湖以東，隨著低壓槽東移，在內蒙古西部有一個反氣旋性環流存在，北京地區受偏西氣流控制。至19日8-00依然維持兩槽一脊形勢，2個低壓槽中間為一個范圍較大的高壓脊，這種天氣型對于冷氣團向亞洲中低緯地區的移動有阻礙作用，會削弱冷空氣對我國東部地區的影響[14]，不利于空氣污染物的擴散。19日20-00，高空轉受短波槽前西南氣流控制，空氣污染物不斷在山前堆積，污染物濃度升高;至20日20-00短波槽過境轉為西北氣流控制，形勢略有好轉，空氣污染出現短暫好轉。

　　3.2地面形勢分析

　　19日北京地區受高壓底部控制，等壓線較稀疏，地面風速較弱，大氣擴散條件較差，污染物累積加重，呈現區域性重度污染態勢。地面填圖顯示-18日8-00北京地區總云量為9至10-，東北風4m/s左右，天氣現象記錄有霾，能見度2km，氣溫8益，露點溫度0.8益;20-00轉為偏南風4m/s左右，現在天氣現象記錄有霾，能見度3km，氣溫15益，露點溫度0.3益。到19日8-00，北京地區總云量為9至10-，東北風2m/s，現在天氣現象記錄有霾，能見度下降到1km，氣溫7益，露點溫度2益;20-00轉為東南風2m/s，污染程度進一步加深。

　　20日8-00北京地區總云量為10，偏東風2m/s，現在天氣現象有霾，能見度3km;20-00現在天氣現象有霾，過去天氣現象為小雨，能見度為4km，對污染物稍有一定清除作用，污染程度略微緩解。

　　3.3T-lnP圖分析

　　逆溫是大氣溫度沿垂直方向隨高度增加而升高的現象，而出現逆溫現象的大氣層稱為逆溫層，可抑制污染物的垂直運動和湍流交換，是空氣污染天氣出現并維持以及污染物堆積的一個重要條件。

　　近地面層925hPa以下出現逆溫層，在低空形成暖區，嚴重阻礙空氣對流。另外，根據沙氏指數來判斷大氣穩定度，沙氏指數正值越大，穩定程度也越大。19日8-00沙氏指數為7.24，處于較高水平，說明大氣層結比較穩定，近地面層的污染物很難向高層大氣擴散，加上偏南風輸送，且風力較小，導致污染物的水平擴散也受限，從而導致重污染天氣的出現。

　　4氣象要素分析

　　4.1風場分析

　　風是影響污染物擴散與稀釋的一種重要的動力因子，風向決定空氣污染物的輸送方向，而風速決定著空氣污染物的擴散稀釋速度，尤其是低層的風速與風向改變會對空氣污染物的聚散以及各處的濃度分布產生直接影響[15]。

　　選取北京市門頭溝國家氣象觀測站，從門頭溝站3月16要23日2min平均風速逐時序列，其間2min平均風速為0.5~3.0m/s，多為1~2級風力;靜風淵0級，0~0.2m/s及軟風1級，0.3~1.5m/s頻率為41%，不利于污染物的稀釋擴散。偏南風向出現頻次較多、影響時間較長，加之西部、北部山區阻擋，空氣水平方向流動性較差，本地排放的污染物以及河北中南部地區輸送的污染物不斷在山前堆積，使山前區域以及平原地區污染物質量濃度出現波動并不斷堆積、升高。

　　18要19日，河北中南部地區有一條弱的風場輻合線維持，導致輻合線周邊污染物持續堆積，污染程度加重，出現連續2d重度污染過程。北京地區空氣污染物淵如PM2.5、PM10日變化明顯，大氣污染具有野早輕晚重冶和野北輕南重冶的特點[16];19日20-00開始，弱輻合線逐漸北抬，污染物隨之向北京地區輸送，造成19日夜間污染物不斷累積，污染物質量濃度波動升高。

　　4.2能見度分析

　　空氣污染過程中，尤其重污染過程，北京大部分地區能見度持續低于5km。16要20日門頭溝區能見度、相對濕度日變化顯著淵圖7冤，而污染最為嚴重的19要20日日變化特征則逐漸減弱，維持較低的能見度淵2km左右冤和較高的相對濕度淵50%~80%冤。

　　較高的相對濕度會導致細顆粒物吸濕增長，消光作用增強，能見度顯著降低，如20日15-00出現最小能見度906m，對應相對濕度為85%。因19日夜間至20日的白天一直維持濕潤的南風輸送，導致污染物在山前不斷堆積并吸濕增長，所以門頭溝區的污染程度較為嚴重，19要20日能見度均較低，且相對濕度均較大，連續2d維持低能見度天氣，空氣污染嚴重。

　　5結論

　　分析結果表明，通過對北京地區3月15要24日空氣質量指數日數據分析發現，此次污染天氣過程以PM2.5和PM10為主要污染物，19日各站均達到濃度峰值。其中，門頭溝站PM2.5質量濃度呈現逐時陡升的趨勢，變化趨勢較為明顯，且于19日12-00達到了全市濃度峰值，污染程度嚴重。通過對污染過程期間的天氣形勢分析發現，天氣形勢靜穩、缺少北方冷空氣南下、逆溫、擴散條件差、以南風為主等是污染物累積階段的大氣環流特征，也是導致北京地區空氣污染的主要原因。

　　另外，通過分析探空曲線圖發現，污染過程輻射逆溫層的形成對當時污染物濃度增長有促進作用，當逆溫生成時，湍流的垂直運動會受到抑制而無法發展，這時其大氣擴散能力會隨之減弱，從而使污染物在近地面層發生大量堆積，并且隨著逆溫強度的增大，其對應的區域內污染物濃度會隨之快速升高，將會導致污染加重。而強冷空氣的侵入，帶來氣象擴散條件的改變，伴隨一定程度的降水量也會對空氣污染物濃度具有一定稀釋作用，結束空氣污染過程。

　　通過對污染期間的氣象要素變化情況分析發現，風速偏小、能見度持續偏低，氣溫、相對濕度日變化振幅減小是污染期間PM2.5、PM10濃度峰值出現前氣象要素的變化特征。風是影響污染物擴散與稀釋的一種重要因素，風向會對空氣污染物的輸送方向產生影響，而風速對空氣污染物的擴散稀釋速度產生影響，當風速越大的時候，污染物的擴散稀釋就越快，當地的空氣質量就越好;反之風速越小，污染物濃度越高。其后冷空氣活動對改善污染天氣有關鍵作用，主要特征表現為日最高氣溫出現若干次降低，即存在不同程度的冷空氣活動，帶來氣象要素的變化，對空氣污染也有很好的緩解作用。

　　目前的結果均基于觀測數據對污染的發生發展進行討論，下一步可加強對不同天氣形勢條件下空氣污染源以及演變特征等方面的研究，深入研究如何控制污染物的輸送等，也可基于高分辨率再分析數據、數值模式結果等對污染傳輸機制、污染機理等做進一步探究。今后可進一步加強區域的聯防、聯動以及與環保部門的合作，在不利氣象條件出現時及時采取必要的管控措施，防止或減輕可能出現的重污染所帶來的危害。

　　氣象論文范文：氣象新媒體在氣象科普宣傳中的優勢分析

　　摘要：近年來，我國社會經濟以及科學技術得到了大幅提升，社會整體的信息傳播環境改變，各種各樣類型的新媒體不斷涌現出來，并且得到普遍使用，而氣象科普宣傳工作與人們生活具有密不可分的關系，氣象科普工作也逐漸與媒體的傳播方式相互結合。本文主要分析了氣象科普宣傳工作的重要程度，指出運用傳統媒體進行宣傳存在的局限性，并在此基礎上研究運用新媒體的方式宣傳氣象科普相關信息的一些優勢，希望能夠為相關行業提供參考。