基于卫星和地面观测资料分析吉林地区一次雾霾天气

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1、基于卫星和地面观测资料分析吉林地区一次雾霾天气张炜宗振涛（吉林市气象局，吉林省吉林市，132013）摘要：2015年11月1-3日吉林地区出现了一次持续性的雾霾天气，空气质量指数（AQI）一度达到了437，达到了六级严重污染等级，严重影响了该地区人们的生活健康及交通安全。本文利用MODIS观测的气溶胶产品(AOD)和HYSPLIT后向轨迹模式，结合空气质量数据、地面观测资料、NCEP再分析资料和MODIS火点资料，探究此次严重污染过程的特征及其成因。研究表明气溶胶光学厚度自11月1日起逐渐增加，3日达到最高值，气溶胶厚度由西向东递减，大部分地区AOD值0.8以上，西南部超过了

2、0.9，并且整个京津冀地区、辽宁省大部、黑龙江省南部AOD值都接近1，说明此次雾霾污染具有大范围区域性特征。利用HYSPLIT模式并结合MODIS火点图，分析推测造成此次雾霾天气污染物的主要来源一是周边秸秆焚烧排放的气溶胶，二是污染物由华北地区向东北地区的远距离输送。通过分析雾霾期间大气环流及气象因子特征可知，吉林地区主要受到反气旋控制，高空为高压脊且等压线稀疏，从低层到高空风力较弱，低层风向大多为西南，结合吉林地区西低东高的地势，使污染物在水平方向上的扩散较为困难；温度层结分析结果表明雾霾期间吉林地区低空甚至高空都存在逆温层，天气条件静稳，抑制了污染物在垂直方向上的扩散，因

3、此导致了大气气溶胶在近地面层大量累积形成严重污染天气。（分会场编号S11）关键词：MODISAOD气溶胶HYSPLIT后向轨迹雾霾前言吉林地区位于吉林省中部，地势东南高西北低，处于松嫩平原向长白山余脉过渡地带。近年来，随着城市化、工业化的迅速发展，机动车保有数量、工业废气排放量等都在不断增加，结合吉林地区东高西低的地形特征，以及每年春播秋收期间焚烧秸秆排放的大量颗粒物，在不利的大气扩散条件下，气溶胶在低空积聚，极易造成该地区霾天气和空气污染事件。目前，吉林地区正逐步建立空气质量地面监测站，对气溶胶颗粒物可进行全天候的连续观测，可直接得到SO2、NOX、PM10、PM2.5、C

4、O、O3等污染物的近地面浓度信息，但由于地面监测站比较稀疏，主要监测站位于城区，周边地区覆盖较少，不能完全揭示气溶胶污染物的空间分布特征，而卫星遥感具有覆盖范围广泛、探测频率高、信息量大且客观等优势，能够弥补地面监测站空间分布的不足。近年来，国内外学者针对空气污染的卫星监测开展了较多研究[1-5]，探讨了近10年中国大陆MODIS遥感气溶胶光学厚度特征、卫星遥感生物质燃烧火点造成的污染物对空气质量的影响；刘健、许建民等[6]利用NOAA卫星AVHRR的资料分析了云和雾顶部粒子的尺度特征和分布状况，认为3通道反射率大值区与大雾覆盖区之间有良好的对应；李成才等[7]比较了2001

5、年MODIS气溶胶光学厚度（AOD）产品和由空气污染指数（API）计算的每日平均可吸入颗粒物（PM10）浓度，得到了比较高的相关系数，证实该气溶胶产品可用于污染分析。本文根据吉林地区的地理特征及气候特点，对2015年11月1-3日的一次重雾霾天气过程进行分析，借助环保部门提供的空气监测数据回顾此次污染期间的空气质量状况，结合NCEP再分析资料和地面气象要素数据，了解雾霾期间的天气状况，深入分析污染的形成机制和逆温层对污染物扩散的影响，利用MODIS卫星反演的气溶胶产品AOD从大范围尺度研究重污染期间气溶胶的空间分布情况，并利用HYSPLIT模式并结合MODIS火点图，分析推测

6、造成此次雾霾天气污染物的主要来源。1资料与方法本文借助空气质量指数（AQI）、污染物（SO2、NO2、PM10、PM2.5）浓度等空气质量相关数据回顾雾霾污染天气过程的空气质量状况，数据来自于吉林市环保局地面空气质量监测站；利用中分辨率成像光谱仪MODIS的气溶胶光学厚度数据MOD08_D3从大范围尺度研究污染期间气溶胶的空间分布特征及变化趋势；利用HYSPLIT模式并结合MODIS火点图，分析推测造成此次雾霾天气污染物的主要来源；利用NCEP再分析资料（fnl格点距1°×1°）及MICAPS系统发布的天气图，分析雾霾期间的天气特征，并进一步研究本次严重污染天气的成因。2重雾

7、霾天气过程的空气质量状况为了进一步回顾和了解污染过程，首先对污染期间的空气质量状况进行分析。2015年11月1-3日，吉林地区遭受了由空气质量四级转为空气质量六级的严重污染天气过程，首要污染物均为PM2.5。图1为污染期间的空气质量状况对应的AQI数值，结果表明10月30-31日为轻度污染（空气质量三级），11月1日为中度污染（空气质量四级），11月2日为重度污染（空气质量五级），11月3日空气质量最差，为严重污染（空气质量六级）。图2显示了10月30日至11月4日吉林地区7个空气质量监测站点（哈达湾、