哈密地區(qū)一次重度空氣污染過程氣象要素特征分析

郭雨鑫　劉羲瑞

1.2019年3月17—19日哈密地區(qū)重度污染過程概述

利用哈密市生態(tài)環(huán)境局發(fā)布的哈密地區(qū)空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)逐日數(shù)據(jù)為參考，以空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）大于100為中度污染指標(biāo)。確定2019年3月17—19日哈密地區(qū)連續(xù)3天出現(xiàn)輕度到重度污染過程，持續(xù)時(shí)間長、強(qiáng)度重為歷年少見。

重度污染過程在3月19日達(dá)到峰值，20日開始回落。

2.此次重度污染過程中的氣象要素對(duì)比分析

2.1數(shù)據(jù)處理

本次處理測(cè)量數(shù)據(jù)采用多元回歸數(shù)學(xué)模型。

（1）多項(xiàng)式模型

多項(xiàng)式模型為? ?，

對(duì)方程中的變量作如下變換

則原方程變?yōu)?，

就可用線性模型的方法處理。

2.2最高氣溫

從最高氣溫和污染物指數(shù)PM_（2.5）的逐日數(shù)據(jù)來看，此次污染過程中，哈密地區(qū)的最高氣溫在16—20℃之間，污染最重的19日，氣溫處于降溫狀態(tài)。偏低的氣溫導(dǎo)致空氣相對(duì)濕度增大，為污染物沉著、堆積提供了條件。

通過對(duì)兩組數(shù)據(jù)的多元回歸數(shù)學(xué)模型計(jì)算，得到多元回歸方程：

y=a（0）*x（0）+a（1）*x（1）+...+a（m-1）*x（m-1）+a（m）

m= 1? ? a（0）=38.678? ? ? ?a（1）=-665.324

復(fù)相關(guān)系數(shù)：R = 0.612

繼而得出，20日后，若氣溫升高，污染指數(shù)將會(huì)降低。

平均氣溫、最低氣溫與污染指數(shù)的關(guān)系可參照最高氣溫的情況。

2.3相對(duì)濕度

從最高氣溫和污染物指數(shù)PM_（2.5）的逐日數(shù)據(jù)來看，此次污染過程中，哈密地區(qū)的相對(duì)濕度在14—22%之間，相對(duì)濕度較小，對(duì)污染物沉著、堆積影響不大。

通過對(duì)兩組數(shù)據(jù)的多元回歸數(shù)學(xué)模型計(jì)算，得到多元回歸方程：

y=a（0）*x（0）+a（1）*x（1）+...+a（m-1）*x（m-1）+a（m）

m= 1? ?a（0）=-1.544? ? ?a（1）=94.068

復(fù)相關(guān)系數(shù)：R = 0.042

由逐日相關(guān)系數(shù)圖表得出，相對(duì)濕度維持在較高水平是重度污染發(fā)生的重要?dú)庀髼l件之一。

2.4 最大風(fēng)速

從最大風(fēng)速和污染物PM2.5的逐日數(shù)據(jù)來看，此次污染過程中，哈密地區(qū)的最大風(fēng)速一般小于7m/s，污染最重的19日，最大風(fēng)速為6.9m/s。風(fēng)速偏小不利于污染物擴(kuò)散。

通過對(duì)兩組數(shù)據(jù)的多元回歸數(shù)學(xué)模型計(jì)算，得到多元回歸方程：

y=a（0）*x（0）+a（1）*x（1）+...+a（m-1）*x（m-1）+a（m）

m= 1? ? a（0）=-14.55? ? ? ?a（1）=128.68

復(fù)相關(guān)系數(shù)：R = 0. 27

對(duì)于此次出現(xiàn)的重度污染過程，最大風(fēng)速小于4m/s是污染物堆積的必要條件，最大風(fēng)速小于2.6m/s時(shí)污染程度明顯加大。

2.5最低能見度

從最低能見度和污染物PM2.5的逐日數(shù)據(jù)來看，此次污染過程中，哈密地區(qū)的最低能見度在1081—5842m之間。

通過對(duì)兩組數(shù)據(jù)的多元回歸數(shù)學(xué)模型計(jì)算，得到多元回歸方程：

y=a（0）*x（0）+a（1）*x（1）+...+a（m-1）*x（m-1）+a（m）

m= 1? ? a（0）= -11.9? ? ? ?a（1）=3712.49

復(fù)相關(guān)系數(shù)：R = 0.385

此次污染最重的19日，對(duì)最低能見度的影響也較為明顯。重度污染發(fā)生時(shí)，能見度也隨之較低。

2.6揚(yáng)沙、浮塵

從揚(yáng)沙、浮塵和污染物PM2.5的逐日數(shù)據(jù)來看，此次污染過程最強(qiáng)的19日，哈密地區(qū)在19日出現(xiàn)揚(yáng)沙、浮塵天氣，最低能見度在702m .

數(shù)據(jù)可見19—20日哈密地區(qū)有較強(qiáng)揚(yáng)沙天氣，是的空氣垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，使大量煙塵、污染物等聚集在空中，使能見度變差，空氣污染加重；尤其是城市及工業(yè)區(qū)上空，易產(chǎn)生濃霧天氣，造成嚴(yán)重的大氣污染事件。

3.結(jié)語

根據(jù)2019年3月17日~19日哈密市重度空氣污染指數(shù)的分布變化情況，分析了3月17日~19日與污染相關(guān)的地面氣象要素和物理量場(chǎng)空間分布規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)此次發(fā)生重度污染的大氣環(huán)流為中低層有較強(qiáng)揚(yáng)沙、浮塵天氣影響，地面處于升溫過程中。發(fā)生空氣污染的地面氣象因子特征表現(xiàn)為：能見度一般小于700m，能見度越小污染越嚴(yán)重；相對(duì)濕度70~85%出現(xiàn)重度以上污染；最低氣溫與露點(diǎn)溫度之差（水汽飽和度T-Td）越小空氣污染越嚴(yán)重；地面以偏北風(fēng)為主，最大風(fēng)速一般在7m/s。近地層濕度大于高層時(shí)，易發(fā)生空氣污染；低層有上升氣流，高層有下沉氣流，污染維持或加重。