北京地区一次霾污染过程的星-地激光雷达联合观测与分析

• 作者: 程亮亮 谢晨波 杨昊 方志远 赵明 邓旭 王邦新 邢昆明
• 来源期刊: 光子学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 污染 激光雷达 边界层 CALIPSO MODIS 后向轨迹
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 大气与海洋光学|Atmospheric and Oceanic Optics
• 页码范围: 255-268
• 页数: 14页
• 分类号: X831
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20225103.0301001

摘要

以北京市2015年1月11-17日发生的连续灰霾污染过程为例,采用地基和星载激光雷达联合观测,反演得到气溶胶的垂直分布特征.由MODIS卫星遥感数据和HYSPLIT后向轨迹模式分析得出污染来源和传输路径,结合地面空气质量和气象观测数据揭示了本次污染的成因.结果发现,根据激光雷达数据反演的近地面气溶胶消光系数与地面PM2.5浓度变化总体较为一致,而气溶胶边界层高度与PM2.5浓度呈相反变化趋势,且最低边界层高度为500 m.污染期间为小风高湿天气,地面平均风速和相对湿度分别为1.35 m/s和66％,连续多日逆温层的出现抑制了污染物在垂向空间的扩散传输,逆温强度高达5℃,这两方面因素导致污染物的持续积累,最终,在16日凌晨,PM2.5浓度达到448μg/m3.污染最后在16日偏南风的作用下得以解除,PM2.5浓度的下降速度达到82μg/(m3·h).观测期间,PM2.5与NO2、CO的相关系数分别为0.766和0.901,呈显著正相关,可见NO2等气态前体污染物转化而来的二次气溶胶是霾的重要来源.综合分析表明,本次污染以灰霾为主,由区域传输和局地排放的气溶胶叠加、累积而成,河北南部及河南、山西等地的污染物随高空气团传输到北京地区,与本地排放的污染气溶胶混合在一起,导致污染加重.