山東省及周邊地區(qū)霾的氣候特征分析與數(shù)值模擬研究.pdf

1、近幾十年來(lái)，隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，山東省及其周邊地區(qū)的大氣污染日益嚴(yán)重。作為中國(guó)東部的沿海大省，其北鄰京津冀、南接長(zhǎng)三角的重要地理位置也使其成為霾現(xiàn)象研究的重要區(qū)域。本文從霾的氣候統(tǒng)計(jì)和數(shù)值模擬方面，綜合分析了山東及周邊地區(qū)霾的特征。
　　首先，為了研究不同霾日判別標(biāo)準(zhǔn)對(duì)山東霾日演變的適用性，利用山東全省74個(gè)氣象站1980-2013年的地面觀測(cè)資料和2013年P(guān)M2.5觀測(cè)資料，采用日均值、14時(shí)、任意時(shí)次、及2010年

2、標(biāo)準(zhǔn)（將PM2.5資料引入）的霾日的判別方法對(duì)山東地區(qū)的霾日演變進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，各標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的霾日平均相對(duì)濕度閾值均低于71％。制定霾日判別標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，內(nèi)陸站與沿海站的相對(duì)濕度標(biāo)準(zhǔn)可以不同。日均值法是在統(tǒng)計(jì)山東長(zhǎng)期霾日氣候特征中較適中的方法。
　　其次，采用判別霾的日均值方法，基于山東省80個(gè)氣象站53年(1961-2013)的觀測(cè)資料分析，利用多種統(tǒng)計(jì)方法分析了近53年來(lái)山東省霾日季節(jié)性的年際、年代際長(zhǎng)期變化及空間分布規(guī)律。

3、結(jié)果表明，山東由上個(gè)世紀(jì)明顯的冬季霾高發(fā)的典型季節(jié)性特征演變?yōu)楸臼兰o(jì)模糊的季節(jié)差異，即霾多發(fā)時(shí)段隨年際增長(zhǎng)逐漸由冬季蔓延至秋季，夏季和春季。山東省霾日年際變化趨勢(shì)以夏季增長(zhǎng)率最高，大部分地區(qū)的年際增長(zhǎng)率都在4.5％·a-1以上，其次是秋季、春季霾日年際變化趨勢(shì)，冬季霾日年際變化趨勢(shì)普遍增長(zhǎng)率最低，且大部分地區(qū)的變化率值為1.5％·a-1以上。山東省霾季節(jié)性特征具有年代際模糊的變異特征。
　　數(shù)值模擬研究方面，首先利用Weather

4、 Research and Forecasting/Chemistry(WRF/Chem)空氣質(zhì)量模式模擬研究了山東地區(qū)2月21-26日期間霾過(guò)程中PM2.5的濃度，并從模擬結(jié)果評(píng)估、分布及演變特征、與氣象條件的關(guān)系等方面分析了PM2.5的模擬特征。結(jié)果表明，山東PM2.5積聚期間多為弱的偏南風(fēng)控制，消散階段受西北風(fēng)控制，當(dāng)京津冀一帶同時(shí)存在更為嚴(yán)重的PM2.5污染時(shí)，西北冷空氣的平流輸送使得山東部分地區(qū)的PM2.5濃度在完全削弱前又出

5、現(xiàn)了一個(gè)高峰值。模擬效果的評(píng)估結(jié)果是:魯南最好、然后是半島，魯中、魯西北地區(qū)較差。污染期間山東全省平均PM2.5的模擬濃度為125μg·m-3，伴隨著地面3.0m/s的低風(fēng)速、370m低邊界層高度和70％左右的相對(duì)濕度，其中PM2.5的模擬值受邊界層高度的影響最大。邊界層方案對(duì)于描述PM2.5白天與夜間的變化存在一定局限性。
　　因此，為了研究邊界層方案對(duì)于PM2.5濃度的模擬影響，選取了YSU、MYJ和Boulac三種邊界層方案

6、對(duì)同一污染過(guò)程中京津冀地區(qū)PM2.5濃度進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明，三種邊界層方案對(duì)于PM2.5的日際變化趨勢(shì)均具有較好的指導(dǎo)意義，霾過(guò)程中Boulac、YSU、與MYJ方案的PM2.5區(qū)域模擬平均值分別為174.4μg·m-3，182.4μg·m-3和176.9μg·m-3，差異不超過(guò)5％。就各指標(biāo)綜合分析這次污染過(guò)程發(fā)現(xiàn)，Boulac方案總體來(lái)說(shuō)模擬效果最好，其次是YSU和MYJ方案。模式對(duì)于PM2.5濃度日變化的模擬并不如其日際變化效果