气溶胶在重污染过程对气象和PM2.5的反馈作用

作者：孟丽红; 杨旭; 刘丽丽; 邱晓滨; 李英华; 吴彬贵

来源：环境科学与技术, 2020, 43(12): 63-71.

DOI：10.19672/j.cnki.1003-6504.2020.12.009

• WRF/Chem
• 气溶胶辐射效应
• 反馈作用
• 大气边界层

该文利用大气环境WRF-Chem模式假设是否考虑气溶胶辐射效应2种情况,模拟2020年1月份天津地区气象场和PM2.5质量浓度的演变,重点研究气溶胶辐射效应在1月15-18日天津市一次重污染过程对地面和垂直方向的温度、湿度、风速等气象要素和PM2.5的反馈作用。结果表明:(1)气溶胶辐射效应使到达地面的太阳辐射大幅减少,1月份约19%的太阳辐射未到达地面,重污染过程这一比例可达到20%～35%。(2)气溶胶辐射效应与大气中PM2.5浓度呈明显的正相关关系,使地面降温,风速减小,相对湿度增加,对边界层高度的降低影响尤为明显。(3)气溶胶辐射效应对天津地区气象要素的反馈作用有明显的空间分布特征,天津市区及南部静海区、大港区等区域辐射效应较为明显,而北部蓟州区基本可忽略。(4)由于边界层高度及气溶胶垂直分布类型影响,气溶胶辐射效应对近地层(450 m以下)是降温增湿作用,高层(450～2 371 m)是增温减湿作用,使大气层结稳定性增强。(5)气溶胶辐射效应使近地层PM2.5浓度增加,1月份地表PM2.5浓度增加4.7%,重污染期间增加9.7%;气溶胶辐射效应对近地层(450 m以下)PM2.5浓度是增高作用,450～1 000 m是减少作用。研究显示,气溶胶辐射效应使地面降温,风速减小,相对湿度增加,对边界层高度降低尤为明显,垂直方向上先降温增湿,后增温降湿,大气层结稳定性增强,不利于污染物的扩散,为雾-霾的进一步发展和维持创造了有利条件,形成气溶胶-天气-气溶胶的循环反馈。

• 单位
  天津市气象科学研究所