2018年3月两会期间北京重污染过程边界层气象的演变分析.pdf

第３２卷第９期２０１９年９月环境科学研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＶｏｌ . ３２ ꎬ Ｎｏ . ９Ｓｅｐ . ꎬ ２０１９收稿日期２０１８￣０７￣２５修订日期２０１９￣０４￣３０作者简介赵妤希１９８７￣ ꎬ 女 ꎬ 北京人 ꎬ 工程师 ꎬ 主要从事大气环境过程探测研究 ꎬ ｚｈａｏｙｘ＠ｃｒａｅｓ . ｏｒｇ . ｃｎ . ∗ 责任作者 ꎬ 陈义珍１９６４￣ ꎬ 男 ꎬ 湖南湘乡人 ꎬ 研究员 ꎬ 硕士 ꎬ 主要从事大气环境过程探测研究 ꎬ ｃｈｅｎｙｚ＠ｃｒａｅｓ . ｏｒｇ . ｃｎ基金项目大气重污染成因与治理攻关项目Ｎｏ . ＤＱＧＧ０３０４ ꎻ 生态环境部部门预算项目Ｎｏ . ２１１０３０１ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＫｅｙＩｓｓｕｅｓｉｎＡｉｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ ꎬ ＣｈｉｎａＮｏ . ＤＱＧＧ０３０４ ꎻ ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔａｌＢｕｄｇｅｔＰｒｏｊｅｃｔｓｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｔｈｅＰｅｏｐｌｅ ′ ｓＲｅｐｕｂｌｉｃｏｆＣｈｉｎａＮｏ . ２１１０３０１２０１８年３月两会期间北京重污染过程边界层气象的演变分析赵妤希１ ꎬ 陈义珍１ ꎬ ２ ∗ ꎬ 杨欣１ ꎬ 胡京南１ ꎬ ２ ꎬ 柴发合１ ꎬ ２ ꎬ 易鹏１ ꎬ 毋振海１１ . 中国环境科学研究院 ꎬ 北京１０００１２２ . 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心 ꎬ 江苏南京２１００４４摘要为研究北京冬季重污染过程的污染特征及成因 ꎬ 采用边界层风场、温 ∕ 湿场和气溶胶垂直探测等雷达综合遥测手段 ꎬ 对２０１８年３月北京两会期间的一次典型重污染过程 ꎬ 从边界层气象要素演变进行综合研究 . 结果表明 ① 整个污染过程历时７ｄ ꎬ 轻度以上污染时数达１１８ｈ占污染过程总小时数的６９ 􀆰 ８％ ꎬ 严重污染时数达１６ｈ占污染过程总小时数的９ 􀆰 ５％ ꎬ ρ ＰＭ２ 􀆰 ５最高达３３３ 􀆰 ５ μ ｇ ∕ ｍ３ . ② 从气溶胶的垂直空间演变来看 ꎬ 重污染天气的形成 ꎬ 除受本地源排放积累的影响外 ꎬ 还存在北京南部和东部的外部污染传输 . 贴地或上部逆温的稳定温度层结基本上对应 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５的累积过程 ꎬ 其中 ꎬ 重污染时段逆温维持达６８ｈ ꎬ 逆温层厚度为５００１１００ｍ ꎬ 最大平均逆温强度为０ 􀆰 ６ ℃ ∕ １００ｍ . 大气边界层高度偏低积累过程白天在１０００ｍ以下 ꎬ 夜间只有３００５００ｍ ꎬ 导致污染物持续积累 . 整个污染过程中 ꎬ 高湿时段引起ＰＭ２ 􀆰 ５吸湿增长和转化加重了污染程度 ꎻ 近地层持续小风导致污染积累 ꎻ 西南、东或东南方向大风层１０ｍ ∕ ｓ左右向低空下探 ꎬ 有利于污染的缓解 ꎻ 强西北风或北风作用 ꎬ 使污染得以清除 . 研究显示 ꎬ 污染过程与边界层气象要素的演变密切相关 . 关键词边界层气象 ꎻ 雷达探测 ꎻ ＰＭ２ 􀆰 ５ ꎻ 重污染过程 ꎻ 时空演变中图分类号Ｘ５１１文章编号１００１￣６９２９２０１９０９￣１４９２￣０８文献标志码ＡＤＯＩ１０ 􀆰 １３１９８ ∕ ｊ 􀆰 ｉｓｓｎ 􀆰 １００１￣６９２９ 􀆰 ２０１９ 􀆰 ０５ 􀆰 １１ＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＢｏｕｎｄａｒｙＬａｙｅｒｄｕｒｉｎｇＨｅａｖｙＰｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎＢｅｉｊｉｎｇｄｕｒｉｎｇｔｈｅＣＰＰＣＣＣｈｉｎａＰｅｏｐｌｅ ′ ｓＰｏｌｉｔｉｃａｌＣｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｉｎＭａｒｃｈ２０１８ＺＨＡＯＹｕｘｉ１ ꎬ ＣＨＥＮＹｉｚｈｅｎ１ ꎬ ２ ∗ ꎬ ＹＡＮＧＸｉｎ１ ꎬ ＨＵＪｉｎｇｎａｎ１ ꎬ ２ ꎬ ＣＨＡＩＦａｈｅ１ ꎬ ２ ꎬ ＹＩＰｅｎｇ１ ꎬ ＷＵＺｈｅｎｈａｉ１１ . ＣｈｉｎｅｓｅＲｅｓｅａｒｃｈＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ ꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１２ ꎬ Ｃｈｉｎａ２ . ＪｉａｎｇｓｕＣｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣＩＣＡＥＥＴ ꎬ Ｎａｎｊｉｎｇ２１００４４ ꎬ ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｃａｕｓｅｓｏｆｈｅａｖｙｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｗｉｎｔｅｒｉｎＢｅｉｊｉｎｇ ꎬ ａｔｙｐｉｃａｌｈｅａｖｙｐｏｌｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅＣＰＰＣＣＣｈｉｎａＰｅｏｐｌｅ ′ ｓＰｏｌｉｔｉｃａｌＣｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｉｎＭａｒｃｈ２０１８ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｕｓｉｎｇｒａｄａｒｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｓｕｃｈａｓｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｗｉｎｄｆｉｅｌｄ ꎬ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ∕ ｈｕｍｉｄｉｔｙｆｉｅｌｄａｎｄａｅｒｏｓｏｌｖｅｒｔｉｃａｌｓｏｕｎｄｉｎｇ . Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ１Ｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｌａｓｔｅｄｆｏｒ７ｄ ꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ１１８ｈ６９ 􀆰 ８％ｏｆｓｌｉｇｈｔｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ꎬ １６ｈ９ 􀆰 ５％ｏｆｓｅｒｉｏｕｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ꎬ ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｌｌｕｔｉｏｎｗａｓ３３３ 􀆰 ５ μ ｇ ∕ ｍ３ . ２Ｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｓｔｕｄｉｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｕｃｈａｓｗｉｎｄ ꎬ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ꎬ ｈｕｍｉｄｉｔｙａｎｄａｅｒｏｓｏｌ . Ｆｒｏｍｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｐａｔｉａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｅｒｏｓｏｌ ꎬ ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ꎬ ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｌｏｃａｌｓｏｕｒｃｅ ꎬ ｈａｓｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈａｎｄｅａｓｔｏｆＢｅｉｊｉｎｇ . ＴｈｅｓｔａｂｌｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｌａｙｅｒｏｆｇｒｏｕｎｄｏｒｕｐｐｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｖｅｒｓｉｏｎｉｓｂａｓｉｃａｌｌｙｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＰＭ２ 􀆰 ５ｏｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄ ꎬ ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｔｉｍｅｏｆｓｅｖｅｒｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｓ６８ｈ ꎬ ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓ５００￣１１００ｍ ꎬ ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓ０ 􀆰 ６ ℃ ∕ １００ｍ . Ｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｉｓｌｏｗｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｂｅｌｏｗ１０００ｍｉｎｔｈｅｄａｙｔｉｍｅａｎｄｏｎｌｙ３００￣５００ｍａｔｎｉｇｈｔ ꎬ ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ . Ｔｈｅｎｅａｒｇｒｏｕｎｄｌａｙｅｒｍａｉｎｔａｉｎｓａｓｍａｌｌｗｉｎｄａｎｄａｃｃｕｍｕｌａｔｅｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ꎻ ｔｈｅｈｉｇｈｗｉｎｄｓｐｅｅｄｌａｙｅｒａｂｏｕｔ１０ｍ ∕ ｓｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔ ꎬ ｅａｓｔｏｒｓｏｕｔｈｅａｓｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｇｏｅｓｄｏｗｎｔｏｌｏｗａｌｔｉｔｕｄｅ ꎬ ｗｈｉｃｈｍｉｔｉｇａｔｅｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ꎬ ａｎｄｔｈｅｓｔｒｏｎｇｎｏｒｔｈｗｅｓｔｗｉｎｄｏｒｔｈｅｎｏｒｔｈｗｉｎｄｕｓｕａｌｌｙｍａｋｅｓｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｌｅａｒ . Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒ . Ｋｅｙｗｏｒｄｓｂｏｕｎｄａｒｙｌａｙｅｒｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ ꎻ ｒａｄａｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ꎻ ＰＭ２ 􀆰 ５ ꎻ ｈｅａｖｙｐｏｌｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ ꎻ ｓｐａｔｉｏ￣ｔｅｍｐｏｒａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎ第９期赵妤希等２０１８年３月两会期间北京重污染过程边界层气象的演变分析我国的能源结构以化石能源为主占８０％以上 ꎬ 能源消耗的快速增长已成为空气污染及污染程度加剧的重要原因之一 ꎬ 其中 ꎬ 尤以京津冀、长三角等地区污染最为严重 [ １￣５ ] . 污染成因研究表明 ꎬ 从天气系统来说 ꎬ 大气环流形势和局地环流影响着污染的形成 ꎬ 污染的状况也与环流类型有关 [ ６ ] ꎬ 而持续的逆温层暖空气盖是造成重污染的重要原因 [ ７ ] . 国内外学者对京津冀地区污染的形成过程、传输特征及其与气象要素的关系进行了大量的研究 [ ８￣１０ ] . 张建忠等 [ ９ ] 研究发现 ꎬ 京津冀地区重污染过程发生时 ꎬ 空气相对湿度维持在较高水平 ꎬ 海平面低压区和高压区的位置对区域的污染范围有明显影响 . 北京三面环山 ꎬ “ 簸箕状 ” 的地形 ꎬ 形成了其大气污染特征 . 李令军等 [ １１ ] 指出 ꎬ 北京的重污染可分为静稳积累型、沙尘型、复合型及特殊型４个类型 . 廖晓农等 [ １２￣１５ ] 研究发现北京冬季在高空西北气流、低层多短波活动的背景下 ꎬ 边界层内逆温层、地面弱风场、底层相对湿度大是雾霾形成和维持的原因 ꎻ 夏季受副热带高压长时间控制 ꎬ 低层对流层盛行偏南风 ꎬ ρ ＰＭ２ 􀆰 ５会随着偏南风的区域输送而升高 ꎻ 而冷空气伴随的强偏北风是导致空气质量迅速改善的原因 . 王莉莉等 [ １６ ] 研究发现 ꎬ 重污染过程中大气边界层９１％的时段处于低于５００ｍ的水平 . 对于北京短时间灰霾重污染过程的成因和机制也有学者进行了分析讨论 [ １７￣２０ ] . 北京的重污染突出表现在秋、冬两季 [ ５ ] ꎬ 以ＰＭ２ 􀆰 ５为首要污染物 ꎬ 其快速增长分为本地积累、区域传输、二次转化３种类型 . 通常来说 ꎬ 一旦出现不利的气象条件 ꎬ 首先本地污染源排放会逐步形成本地积累型污染 ꎻ 其次 ꎬ 周边污染源排放形成的高浓度ＰＭ２ 􀆰 ５污染气团 ꎬ 沿着下风向向北京输送 ꎬ 导致区域传输型污染 ꎻ 第３种类型是ＳＯ２、ＮＯｘ、ＮＨ３等气态污染物在适宜条件下反应产生硫酸盐、硝酸盐 ꎬ 进一步加剧ＰＭ２ 􀆰 ５的污染 [ ２１￣２２ ] . 重污染过程往往是这３种类型的叠加 . 该研究利用边界层风场、温 ∕ 湿场和气溶胶垂直探测等雷达综合遥测手段 ꎬ 对其污染的成因和过程演变进行了深入探讨 ꎬ 以期对北京及周边大气污染特征、规律有更深入的认识 . １研究方法１􀆰 １试验观测站试验观测站点位于北京北部城区的中国环境科学研究院大气环境研究所楼顶４０ ° ０２ ′ ２７􀆰 ８ ″ Ｎ、１１６ ° ２４ ′ ４４ 􀆰 ８ ″ Ｅ ꎬ 此次污染过程研究主要利用能见度、边界层高度、垂直温度和相对湿度场、气溶胶垂直光学特征参数、风场及 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５等数据 . １ 􀆰 ２仪器设备和原理ＭＰ￣３０００Ａ型微波辐射计美国Ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃｓ公司用多重频率测量大气发射的辐射能量 ꎬ 利用普朗克辐射方程将在多个频率段上观测到的大气微波辐射转化为亮温数据 ꎬ 采用辐射传输方程、历史探空资料和神经网络将辐射计测量值反演得到垂直高度或特定仰角、方位角上的温度、相对湿度、液态水和积分水汽含量、积分液态水等信息 [ ２３￣２４ ] . ＭＰＬ￣４Ｂ型微脉冲激光雷达美国ＳｉｇｍａＳｐａｃｅ公司向大气发射５３２ｎｍ波长的激光 ꎬ 被传输路径上的气溶胶、颗粒物或云所散射 ꎬ 其后向散射光被雷达接收 ꎬ 利用Ｆｅｒｎａｌｄ算法对探测到的激光回波信号求解雷达方程 ꎬ 得到气溶胶消光系数、光学厚度ＡＯＤ等光学特性参数 [ ２５ ] ꎬ 根据交替发射线性偏振光得到的气溶胶退偏振比反映气溶胶粒子的非球形特征 [ ２６￣２７ ] . ＷＩＮＤＣＵＢＥ１００Ｓ型多普勒风廓线激光雷达法国Ｌｅｏｓｐｈｅｒｅ公司利用激光通过空气中微粒云和雾中的灰尘、水滴 ꎬ 污染的气溶胶 ꎬ 盐晶体 ꎬ 生物质燃烧气溶胶后向散射回波信号产生的多普勒频移进行测量 ꎬ 通过分析测量信息直接得到高时空分辨率、高精度的实时风场风速和风向数据 [ ２８￣２９ ] . ＶＰＦ￣７３０降水及能见度仪英国Ｂｉｒａｌ公司采用前散射测量原理 ꎬ 通过测量大气中悬浮粒子对红外光的散射强度来计算能见度 ꎬ 最大量程为７５ｋｍ . ５０３０型颗粒物同步混合监测仪美国ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ公司运用光散射法和 β 射线吸收法对 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５进行连续测量 . ２结果与讨论２ 􀆰 １２０１７年秋、冬两季北京空气质量变化情况２０１７年 ꎬ 原环境保护部实施了大气污染综合治理攻坚方案 ꎬ 区域能源结构的调整、 “ ２＋２６ ” 城市重污染天气应急应对 ꎬ 大幅削减了区域污染物的排放 ꎬ 空气质量改善显著 . 该研究分析了重污染季即秋、冬两季兼顾３月的采暖期 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５的变化情况 . 表１和表２为２０１６年和２０１７年北京秋、冬两季分段ＰＭ２ 􀆰 ５小时浓度及 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５日均值的占比和变化 . ２０１７年北京秋、冬两季 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５平均值为５２ 􀆰 ０ μ ｇ ∕ ｍ３ ꎬ ２０１６年同期为９２ 􀆰 ８ μ ｇ ∕ ｍ３ . 与２０１６年相比 ꎬ ２０１７年秋、冬两季 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５下降了４４􀆰 ０％ ꎬ 超标天数减少了２３􀆰 ８％ ꎬ 优一级天数增加了１６ 􀆰 ４％ ꎬ 优、良小时数增加了１８􀆰 ７％ ꎬ 重度和严重污染小时数减少了１５􀆰 ８％ ꎬ 空气质量大幅改善见表１、２ . ２０１７年全年北京的空气质量明显改善 ꎬ ρ ＰＭ２ 􀆰 ５３９４１环境科学研究第３２卷表１２０１６年和２０１７年北京秋、冬两季分段ＰＭ２ 􀆰 ５小时浓度的占比和变化Ｔａｂｌｅ１ＲａｔｉｏａｎｄｈｏｕｒｌｙｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＰＭ２ 􀆰 ５ｉｎｔｅｒｖａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ２０１６ａｎｄ２０１７ａｕｔｕｍｎａｎｄｗｉｎｔｅｒｉｎＢｅｉｊｉｎｇＰＭ２ 􀆰 ５小时浓度 ∕ μ ｇ ∕ ｍ３污染等级２０１６年占比 ∕ ％２０１７年占比 ∕ ％变化量 ∕ ％ [ ０ ꎬ ３５ ] 优３９ 􀆰 ８５１ 􀆰 ４１１ 􀆰 ７３５ ꎬ ７５ ] 良１７ 􀆰 １２４ 􀆰 １７ 􀆰 ０７５ ꎬ １１５ ] 轻度污染１３ 􀆰 ２１１ 􀆰 ８－１ 􀆰 ４１１５ ꎬ １５０ ] 中度污染７ 􀆰 ９６ 􀆰 ４－１ 􀆰 ５１５０ ꎬ ２５０ ] 重度污染１４ 􀆰 ０５ 􀆰 ９－８ 􀆰 ０２５０ ꎬ ３５０ ] 严重污染４ 􀆰 ８０ 􀆰 ３－４ 􀆰 ６３５０ ꎬ ５００ ] 严重污染２ 􀆰 ８０ 􀆰 １－２ 􀆰 ７５００ ꎬ ＋ ∞ ] 严重污染０ 􀆰 ５０－０ 􀆰 ５注秋、冬两季为连续的时间段 ꎬ ２０１６年秋、冬两季为２０１６年９月１日２０１７年３月１５日 ꎬ ２０１７年秋、冬两季为２０１７年９月１日２０１８年３月１５日 . 下同 . 表２２０１６年和２０１７年北京秋、冬两季分段 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５日均值的占比和变化Ｔａｂｌｅ２ＲａｔｉｏａｎｄｄａｉｌｙｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＰＭ２ 􀆰 ５ｉｎｔｅｒｖａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ２０１６ａｎｄ２０１７ａｕｔｕｍｎａｎｄｗｉｎｔｅｒｉｎＢｅｉｊｉｎｇ ρ ＰＭ２ 􀆰 ５日均值 ∕ μ ｇ ∕ ｍ３标准１等级２０１６年占比 ∕ ％２０１７年占比 ∕ ％变化量 ∕ ％ [ ０ ꎬ ３５ ] 一级３０ 􀆰 ０４６ 􀆰 ４１６ 􀆰 ４３５ ꎬ ７５ ] 二级２３ 􀆰 ２３０ 􀆰 ６７ 􀆰 ４７５ ꎬ ＋ ∞ ] 超标４６ 􀆰 ８２３ 􀆰 ０－２３ 􀆰 ８注１标准采用ＧＢ３０９５２０１２ « 环境空气质量标准 » . 注 ① ③ ⑤ ⑦ 分别为累积时段１、２、３、４ ꎻ ② ④ ⑥ 分别为缓解时段１、２、３ ꎻ ⑧ 为清除时段 . 下同 . 图１２０１８年３月８１５日北京地面观测的 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５与能见度随时间变化情况Ｆｉｇ . １ＴｈｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＰＭ２ 􀆰 ５ａｎｄｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙｉｎＢｅｉｊｉｎｇｆｒｏｍ８ｔｈｔｏ１５ｔｈＭａｒｃｈ ꎬ ２０１８年均值从２０１６年的７３ μ ｇ ∕ ｍ３降至５８ μ ｇ ∕ ｍ３ [ ２９￣３１ ] ꎬ 特别在秋、冬两季 ꎬ 重污染小时出现频率降至６ 􀆰 ３％ . 但京津冀地区大气污染物的排放量仍相当大 ꎬ 在极端气象条件下 ꎬ ρ ＰＭ２ 􀆰 ５高、污染持续时间长的重污染过程仍会发生 ꎬ ２０１８年两会期间会前和会议期间采取了更严格的减排措施就经历了一次重污染过程 . ２ 􀆰 ２２０１８年３月两会期间重污染过程的演变此次污染过程为２０１８年３月８１５日 ꎬ 历时７ｄ . 图１为２０１８年３月８１５日北京地面观测的 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５和能见度随时间的变化情况 . 由图１可见３月８日０８００１５日０８００的１６８ｈ中 ꎬ 空气质量从优〔 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５最低为１２ 􀆰 ２ μ ｇ ∕ ｍ３〕至污染逐步加重再至清除 ꎬ 期间 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５最高达３３３􀆰 ５ μ ｇ ∕ ｍ３ ꎬ 能见度只有１􀆰 ２ｋｍ . 整个污染过程呈积累趋势〔 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５呈增加的趋势〕 ꎬ 并且伴有３个历时９１６ｈ的污染缓解时段〔 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５呈减小的趋势〕 ꎬ 分别为缓解时段１８日１９００９日０４００、缓解时段２１０日０６００２３００、缓解时段３１４日０３００１５００ . １０日２３００１４日０３００的污染积累过程历时最长 ꎬ 为７６ｈ . 整个污染过程 ꎬ 轻度以上污染时数达１１８ｈ占污染过程总小时数的６９ 􀆰 ８％ ꎬ 重度污染时数达４７ｈ占污染过程总小时数的２７􀆰 ８％ ꎬ 严重污染时数达１６ｈ占污染过程总小时数的９􀆰 ５％ ꎬ 并且 ρ ＰＭ２ 􀆰 ５与能见度呈负相关关系 . ２ 􀆰 ３重污染过程成因分析２ 􀆰 ３􀆰 １微脉冲激光雷达气溶胶垂直分布特征反演图２为２０１８年３月８１５日气溶胶消光系数的垂直时空演变 . 图３为２０１８年３月８１５日气溶胶退偏振比的垂直时空演变 ꎬ 整个过程有上部的污染传输和下部的污染积累 . 由图２、３可见３月８日０８００１９００累积时段１ ꎬ 近地１２００ｍ以下消光系数从０􀆰 ５ｋｍ－１逐渐增至１􀆰 ０ｋｍ－１左右 ꎬ 大气气溶胶ＰＭ２ 􀆰 ５逐渐累积 ꎻ 至９日０４００ ꎬ 消光系数小幅下降后又继续增大 ꎻ 至１０日０８００消光系数增至１ 􀆰 ６ｋｍ－１ ꎬ 高消光层厚度压低 . ８日２２００９日１０００ ꎬ 上部１０００ｍ左右高度有一厚度为４００ｍ的强消光层 ꎬ 消光系数约为１ 􀆰 ８ｋｍ－１ ꎬ 其气溶胶退偏比在０􀆰 ０５左右 ꎬ 粒子的球形特征明显 ꎬ 该时段此高度的大气相对湿度不高 ꎬ 应为上部污染传输层 . ９日２２００ ꎬ 上部２０００３０００ｍ高度退偏比明显４９４１第９期赵妤希等２０１８年３月两会期间北京重污染过程边界层气象的演变分析图２２０１８年３月８１５日大气消光系数的垂直时空演变Ｆｉｇ . ２Ｔｈｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｒｏｍ８ｔｈｔｏ１５ｔｈＭａｒｃｈ ꎬ ２０１８图３２０１８年３月８１５日大气气溶胶退偏比的垂直时空演变Ｆｉｇ . ３Ｔｈｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｒａｔｉｏｆｒｏｍ８ｔｈｔｏ１５ｔｈＭａｒｃｈ ꎬ ２０１８增大 ꎬ 最大达０􀆰 ２８存在非球形粒子特征 ꎬ 并且随时间下沉 . １０日０８００上部污染传输层仍未达到地面 ꎬ 该过程可