氣象條件對大氣環(huán)境質(zhì)量的影響——以天津為例.pdf

1、我國環(huán)境問題與我國城市化進程速度過快密切相關(guān)：城市道路及建筑群的大規(guī)模建設(shè)、城市居民及工業(yè)能源消費的迅速增長等使得城市大氣動力和熱力結(jié)構(gòu)與鄉(xiāng)間自然狀況的差異增大,形成城市特殊局地氣候,進而影響污染物擴散規(guī)律。我國大氣污染呈現(xiàn)復(fù)合型、區(qū)域性污染特征。本論文研究工作主要集中在如下兩個方面：天津城市化進程對城市邊界層特征量影響；一次污染物及二次污染物在邊界層內(nèi)時空分布及形成機制,揭示城市邊界層內(nèi)污染物分布特征及氣象條件的影響。全文主要結(jié)論如下

2、： (1)利用天津市255m高氣象鐵塔觀測資料,系統(tǒng)地分析城市化發(fā)展對下?lián)疵婵諝鈩恿W(xué)參數(shù)及近地層風的影響。主要結(jié)論為：城市發(fā)展使下墊面動力學(xué)粗糙度增大,平均值在0.5-1.2m之間。受下墊面影響最為顯著的為近地層大氣,風向逐年趨于紊亂。近地面平均風速呈現(xiàn)明顯的逐年遞減趨勢,且距離地面越近遞減越明顯,城市冠層厚度在40-60m之間。受熱島效應(yīng)影響,夜間混合層高度逐年增加,從1995年的100m增至2006年的120m。

3、(2)綜合運用自動氣象站觀測、探空、衛(wèi)星資料詳細地分析天津市熱島時空分布特征：城市發(fā)展對熱島效應(yīng)影響明顯,夜間熱島秋季最強,冬季次之,春季最弱,白天熱島則是夏季最強。衛(wèi)星監(jiān)測結(jié)果表明：在水平方向上天津主城區(qū)整體上為聯(lián)片的熱島分布區(qū),東郊和北郊亦為高溫分布區(qū),而遠郊只有個別地區(qū)為高溫區(qū)；熱島在垂直方向也伸展到一定高度。 (3)根據(jù)地面、850hpa和500hpa.天氣圖將影響天津市環(huán)境空氣質(zhì)量的環(huán)流背景分類：弱低壓型、高壓型、均壓

4、場型、高壓底部型、鋒前型不利于污染物擴散,高壓前部型、低壓前部型和低壓型利于污染物擴散。不利于擴散類易在地面與925hpa之間形成逆溫層,抑制污染物在垂直方向擴散。有利于擴散類不易形成逆溫,但較強的大氣垂直運動或水平運動易起塵或?qū)⑸嫌胃m平流輸移,使局地顆粒物濃度增高。 (4)根據(jù)天津市2001-2005年監(jiān)測資料分析主要污染物時空變化特征,結(jié)果表明：2001-2004年期間SO2和PM(10)濃度在市中心降低,而NO2濃度在一

5、些地區(qū)升高。Morlet小波分析結(jié)果表明:SO2、PM(10)、NO2濃度變化存在三個明顯周期,分別對應(yīng)污染源和氣象要素的季節(jié)變化周期、大氣低頻振蕩周期和天氣尺度周期。SO2濃度256天的長周期最顯著,PM10和NO2濃度256天的長周期及2-8天的短周期都通過顯著性檢驗。 (5)利用255m氣象鐵塔對O3、NOx、PM2.5進行連續(xù)垂直梯度觀測,并對觀測資料進行統(tǒng)計分析。結(jié)果表明：天津市O3濃度日變化呈單峰型,而NO、NO2和NOx濃

6、度日變化呈雙峰型。觀測期間 O3、NO、NO2和NOx濃度周末效應(yīng)非常明顯。白天NOx與NO2濃度相關(guān)較顯著,而夜間NOx則與NO濃度相關(guān)較顯著。根據(jù)白天光化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)態(tài)下O3濃度與[NO2]/[NO]之間的關(guān)系建立O3濃度預(yù)報方程。OX(NO2+O3)濃度受兩方面影響,即當?shù)豊O2濃度(局地貢獻)及區(qū)域背景值,天津市區(qū)白天OX濃度的局地貢獻為夜間局地貢獻的2倍,而白天和夜間的背景濃度相差較小,約為20ppb。受夜間邊界層高度影響,三種污

7、染物在垂直方向上下層濃度明顯不同。三種污染物濃度在220m高度隨風向變化不大,觀測點O3和NOx污染主要是以天津市本地源影響為主。 (6)根據(jù)2005年11月1-7 日 O3濃度、PM10濃度、太陽輻射通量(UV)等觀測數(shù)據(jù)進行分析,結(jié)果表明：氣溶膠直接影響UV通量,并最終影響地面O3濃度。模式(NCAR MM)敏感性數(shù)值試驗分析表明,氣溶膠濃度和O3濃度之間存在非線性關(guān)系。當氣溶膠濃度比較低時,O3濃度對氣溶膠濃度特別敏感,氣