太原市环境空气质量与气象条件关系的研究

发布时间：2017-12-23 16:03

本文关键词：太原市环境空气质量与气象条件关系的研究　出处：《兰州大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来,由于社会经济的迅速发展和城市化进程的加快,在大部分大中型城市中大气污染现象日趋严重,大气污染物对人体的危害广泛的引起了科学界、政府部门和社会公众的关注。长久以来,山西省作为全国的煤炭大省为国家的发展做出重大贡献的同时,不可避免的破坏了原有的生态环境。如今,环境问题越来越突出,山西省需要恢复蓝天碧水,特别是作为其省会城市的太原市更需要以新的面貌去迎接未来的发展和挑战。太原市经过多年的综合治理,污染源基本恒定,空气质量为何还会出现时好时坏,气象条件成为大气污染程度的关键因素。为了进一步揭示太原市大气环境质量的污染情况,本文应用山西省109个观测站1984年-2014年逐日气象观测资料分析了山西省30年来霾的变化特征和成因。针对30年中霾日最多的2013年做了重点分析,利用太原市环保部门自2013年1月1日起所开展的PM10/PM2.5、 PM1、NO2、SO2、CO、O3等大气颗粒物监测数据分析了气象条件对空气质量的影响。通过分析太原市大气污染的变化趋势,将空气质量Ⅰ至Ⅵ级天气分成三类分别进行气象要素的统计对比分析,并且通过选取多个(非)采暖期的三类空气质量典型日分别进行个例分析,找出对其影响较大的气象因子。同时也通过个例详细讨论了典型霾天气过程的特征,以及灰霾天气发生的统计概率；综合分析了太原市大气污染的成因。最后,运用B-P神经网络方法分别建立了大气颗粒物PM2.5浓度的冬、夏半年预报模型,并运用2013夏半年和2014年冬半年的资料进行试报,效果尚可。本文得到主要结果如下：(1)山西霾的空间分布差异悬殊,主要集中在太原盆地和临汾盆地。沿汾河从北往南霾日数渐次增多。山西霾日的年代际变化达到了每十年增加10天,远高于全国的平均增幅。(2)2013年创下了山西省历史上4个之最：无霾日30年最少；霾出现范围30年最大；全年站均霾日数30年最多；大范围霾出现的日数为30年最多。太原市30年的霾日数变化大致呈现出准13年的变化周期。太原市2013年PM2.5均值为81.27μg/m3,高出全国平均值23.34μg/m3,仅次于石家庄。(3)太原重度霾天气和严重污染的天气形势特征主要表现为：500hPa中高纬地区为宽广低值型,冷空气势力较弱,锋区偏北。山西大部为平直的西风气流,地面太原多为均压场控制,风力较小,相对湿度不大。太原空气质量优良情况下以高压前部居多,北风主导；重污染情况下低压系统较多。南风主导。(4)太原市优良空气质量日数冬半年(10-3月)明显少于夏半年(4-9月)。大气颗粒物重污染主要集中在第一、四季度。中度霾和重度霾在采暖期(11月-3月)出现的概率显著升高。PM2.5是霾的最重要成员。全年有霾天气发生时PM2.5为3级及以上的比例占到了94.0%。(5)太原市霾等级与大气污染天气出现的概率成正相关,随着霾天气级别的升高,PM2.5/PM10和SO2的浓度也随之增加。太原市空气质量差主要还是由PM2.5浓度升高造成的。PM2.5浓度与地面风速呈负相关,与相对湿度的变化呈正相关。近地层逆温或多层逆温存在时间越长,霾持续时间越长,霾日平均逆温的强度和厚度均比非霾日要高。(6)基于B-P神经网络所建立的太原市PM2.5浓度冬、夏半年预报模型。利用2013年7月5日-8月2日,2014年2月2日-2014年3月11日的气象要素数据分别运用夏半年和冬半年预报模型进行预测,与同期PM2.5日均浓度实测值进行对比检验,等级预报准确率分别达到了66.4和76.3%。该模型对PM2.5浓度有较好的预测能力,且对冬半年的预测准确率好于夏半年。为太原市PM2.5日均浓度预报提供一种简便易行的预报方法。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X16;X51

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