四川盆地大气扩散输送与低风速特征

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四川盆地特殊的地形气象气候条件对大气污染的作用是值得关注的问题。本文旨在通过对四川盆地的大气扩散输送特征和低风速气象特征进行系统性分析,了解当地的大气环境背景状况,为当地的大气污染研究和治理等提供充足的污染气象背景支持。  首先在检验了多套气象数据相关度和互洽性的基础上,以NCEP-fn(l)资料和地面常规气象站的逐时资料作为输入,利用CALMET模式计算出研究区域全年的三维逐时风场。之后,使用轨迹计算模式计算出成都、资阳和重庆站的逐日扩散轨迹。使用SURFER软件绘制地面风场和轨迹图。分析上述两套图像资料,将当地逐日的大气流动状况划分为三类。对分类结果进行统计分析,探讨四川盆地的大气流动类型与输送轨迹的时空特征。并使用印痕(footprint)模式计算了资阳站点冬季各月每日的印痕以及各月平均印痕,对资阳站点2012年冬季各月的重污染过程的潜在源区进行了讨论分析。最后,利用NCDC(National Climatic DataCenter)在四川盆地内地面气象站的长年气象资料,对四川盆地的低风速气象特征进行了分析。本文主要结论如下:  (1)成都位于成都平原北部,地形环境较为封闭,四周山地对当地的大气扩散输送有显著的影响,当地的系统大风型流动是三地中最少的;资阳位于盆中丘陵区域的西部,当地的系统大风型流动和局地环流型流动都是三地中最多的;重庆位于盆东平行谷南部,地形最为开放,是三地中扩散输送条件最好的区域。  (2)综合成都、资阳和重庆三地的大气流动状况来看,在时间分布方面,整个四川盆地冬季的扩散输送能力都很差,频现的局地环流型流动易使污染物在局部地区的累积和往复输送,形成高浓度污染。在空间分布方面,盆地西部的扩散输送能力不及东部,尤其是地形较封闭的成都平原地区。同时,四川盆地内各区域风场均有明显的山谷风环流特征。  (3)成都、资阳和重庆三地各个季节的大气扩散输送轨迹均在各个方向上有大量的分布,输送路径一般不会特别清晰集中,各季扩散输送路径差别不明显。反映了当地系统风场较弱的特征。三地的扩散输送轨迹均受到周围山地的显著影响,大部分的输送轨迹分布在盆地的地形平坦的区域,输送轨迹在遇到山脉后会明显减弱或改变方向。  (4)成都地区和资阳地区的输送轨迹十分相似:春季主要向偏东北和西南传输;夏季的传输路径则主要向偏东北和向南输送两条;秋冬季则主要在西部山地和龙泉山脉之间向南和向北传输。重庆地区春秋冬三季主要输送轨迹均为向东和偏东南输送,且以春季的轨迹最为发散;夏季的输送轨迹则以重庆为中心向四周发散,各个方向分布均匀。  (5)资阳地区的冬季的颗粒物污染主要来自本地源以及近郊污染源,与当地冬季静滞的大气流动状况相符。由于龙泉山脉的影响,成都平原的城市群对资阳当地的颗粒物污染影响相对较小,其远途传输的潜在源区主要位于盆地中央地区和资阳南部。  (6)重污染过程中印痕形态往往表现为近处较宽,方向多变,表明重污染情况的出现与风速较低风向多变的静滞气象条件密切相关。在重污染期即将结束时,印痕的形态都呈现了一定程度的收缩,表现出更明显的主导方向。说明了更好的扩散条件是重污染过程结束的主要原因之一。  (7)四川盆地内低风速状况十分常见(频率为86.3%),并且能够长时间持续(一旦出现低风速状况,只持续了一个小时的情况仅占16.5%,34.5%的情况持续了22个小时以上)。  (8)四川盆地内夜间23时至次日的8时为低风速出现频率最大的时段,而17时左右,低风速情况的出现频率为最低。高值区域离散度较小,低值区的整体离散较大,说明夜间至次日早晨,整个四川盆地内都处于低风速状态的控制中。  (9)四川盆地内10、11月到次年的1月,低风速出现频繁,春季5月出现最少。高值区(冬季)离散较小,低值区的整体离散较大,说明冬季整个四川盆地多处于低风速状况的控制下。进一步说明了四川盆地冬季极差的大气扩散与输送能力。  (10)盆地内各站点低风速状况出现的频率,表现出一定的随离研究区域中心的距离增大而增大的趋势。成都平原受到发育良好的山谷-平原风的影响,低风速状况出现频率较低。
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