厦门市霾天气特征及其与大气环境污染的关系研究

摘要

霾是一种大气污染天气现象。发生霾天气时,大量极细微的干尘粒等气溶胶均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10km,造成空气普遍浑浊。随着城市化进程的加快,大气污染增加,霾天气已经成为一种新的灾害性天气现象。近些年来,厦门市的霾天气日数激增,引起各方面的关注,迫切要求对其进行相关的研究,因此,详细研究厦门市的霾天气变化特征,霾产生条件及其因为,霾污染物的来源及其传输,并在科学研究的基础上给厦门市政府和社会提供相关调控对策建议,对加强厦门市霾的预报、预警和防范工作具有重要的科学意义和现实意义。
　　 本文通过资料统计、理论分析以及数值模拟等方法对厦门地区的霾污染天气进行了较全面详细的研究,结果表明:
　　 (1)2000年之前厦门市霾日数较少,变化较为平稳,2000年之后,霾日数呈跳跃性增多,近年来厦门霾日数的增加主要集中在冬季和春季。霾的强度及持续时间也呈明显的上升趋势。
　　 (2)风、降水、相对湿度、能见度、地面气压和气温等气象因素对霾天气的产生都有一定的影响。当风速≤3m／s,相对湿度介于60～90％,地面气压变小和地面气温升高时,有利于霾天气的形成。卫星资料和地面观测表明,近年来厦门的热岛效应显著,热岛效应为霾污染天气的产生创造了非常有利的条件,也是厦门近年来霾天气增加迅速的一个重要因为。
　　 (3)不同季节霾发生的天气形势不同:春雨季霾主要出现在高空西南风和地面高压楔系统下；雨季出现在高空切变,地面冷锋和静止锋系统影响下；夏季霾主要出现在副热带高压和副热带高压边缘辐合区中；秋冬季霾主要出现高空高压脊和地面高压控制下。
　　 (4)可吸入颗粒物PM10是造成霾天气的最主要的大气污染物。通过对比霾日和非霾日PM10浓度发现,霾日PM10浓度基本大于100μg／m3,而在非霾日PM10浓度大多小于100μg／m3,PM10浓度等于100μg／m3可以作为霾与非霾的一个判别临界值。
　　 (5)在2010年6月中国气象局发布的《霾的观测与预报标准》的基础上,根据云雾物理相关理论和厦门实际观测分析结果,提出利用PM10作为大气成分指标判别厦门市霾天气的方法:若能见度小于10km,当实测相对湿度<80％时,为干霾天气；实测相对湿度>95％时,为雾天气；当相对湿度介于80和95％之间时,若PM10浓度大于等于100μg／m3时为湿霾天气,反之为轻雾。
　　 (6)利用WRF-Chem模式对2007年4月13-16日厦门一次典型的霾天气污染过程进行数值模拟研究,结果表明,来自珠江三角洲的大气污染物在偏西南气流的作用下远距离输送对厦门霾天气的形成与加强起主要作用。模式系统对霾天气过程的模拟效果较好,能够反映霾天气过程的变化及污染物的输送。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.霾的概念、成因和识别

1.1 霾的概念

1.2 霾的成因

1.3 霾的识别

2.选题背景和研究意义

3.国内外研究进展

3.1 国外研究进展

3.2 国内研究进展

4.厦门概况

4.1 自然环境

4.2 社会环境

4.3 经济概况

5.本论文的研究内容和方法

5.1 研究内容

5.2 研究方法

5.3 论文的可行性和难点分析

5.4 章节安排

第二章 数据与模式介绍

1 本论文使用的数据

2 大气化学模式简介

2.1 WRF-Chem模式介绍

2.2 WRF-Chem模式的运行环境和所需数据

2.3 覆盖厦门区域模式系统构建

3 本章小结

第三章 霾的特征及其变化趋势分析

1.数据和方法

2.霾的年代际和年际变化

3.霾的季节变化

4.霾的月变化

5 霾的强度变化

5.1 霾日的能见度等级

5.2 霾日持续时间的变化

6.小结

第四章 霾天气条件下的气象要素场分析

1 风对霾的影响

1.1 盛行风的影响

1.2 城市地面风的影响

2.降水对霾的影响

3 能见度与相对湿度和霾的关系

4 气压场和气温场和霾的关系

5 热岛效应和霾的关系

6 本章小结

第五章 霾与天气形势的关系研究

1 引言

2 天气形势的季节分型

2.1 春雨季(3-4月)天气形势分型及各型主要特征

2.2 雨季(5-6月)天气形势分型及各型主要特征

2.3 夏季(7-9月)天气形势分型及各型主要特征

2.4 秋季(10-11月)天气形势分型及各型主要特征

2.5 冬季(12、1、2月)天气形势分型及各型主要特征

3 霾与天气形势关系的统计分析

3.1 春雨季厦门地区霾与天气形势关系的统计分析

3.2 雨季厦门地区霾与天气形势关系的统计分析

3.3 夏季厦门地区霾与天气形势关系的统计分析

3.4 秋季厦门地区霾与天气形势关系的统计分析

3.5 冬季厦门地区霾与天气形势关系的统计分析

4 本章小结

第六章 霾与空气污染之间的关系研究

1 引言

2.厦门环境空气质量时间变化特征

2.1 厦门市空气污染物年际变化趋势

2.2 厦门空气污染物季节分布及其变化趋势

2.3 厦门空气污染物月分布及其变化趋势

3.厦门环境空气质量空间变化特征分析

4.霾日与非霾日大气污染物浓度变化特征

5.本章小结

第七章 霾天气判别方法的进一步研究

1 霾和轻雾的本质

2 气溶胶粒子浓度和大气能见度关系的理论分析

3 厦门空气相对湿度、大气能见度和PM10浓度的关系研究

4 厦门霾天气的判别新标准

5 结论和讨论

第八章 典型霾天气过程分析及其数值模拟

1 引言

2 厦门典型霾天气过程(2007年4月13-16日)及其数值模拟

2.1 霾天气特征分析

2.2 大气颗粒物浓度变化特征

2.3 天气形势及气象条件分析

2.4 WRF-Chem数值模拟结果和分析

3 本章小结

第九章 总结和展望

1.总结

2.创新性

3.问题和展望

参考文献

附录 : 厦门的气候特征及其变化趋势

1 基本气候特点

2 主要气象要素的年内分布

3 近50多年厦门气候的变化趋势

致谢

在读期间论文发表情况