北京大气污染

北京地区重空气污染天气分型及个例分析

马小会;廖晓农;唐宜西;孙兆彬;李梓铭

【摘要】利用2008年1月至2014年12月北京地区高空和地面气象观测资料及

逐日大气成分监测数据,对北京地区空气质量≥5级重空气污染的持续时间、500

hPa高空环流形势、地面气压场及相应的边界层结构特征进行了统计分析.结果表

明:2008年1月至2014年12月北京地区发生重空气污染时500hPa以纬向环流

为主,占重空气污染总日数的58.4%.从地面气压场来看,低压辐合区型重空气污染出

现频率最高,为38.3%;其次为高压后部型重空气污染,出现频率为18.8%.北京地区

出现重空气污染天气时500hPa多为纬向环流,850hPa为偏南暖平流,地面气压场

为低压辐合区、高压后部、高压底部、弱气压场、高压前部、低压倒槽、弱高压、

鞍型场及华北地形槽时均可出现重空气污染天气过程.配合以上天气形势,重空气污

染天气出现时,边界层长时间存在逆温、低层风速较小且湿度大,并根据重污染天气

特征建立了北京地区重空气污染概念模型.%Usingtheupper-levelandsurface

meteorologicalobrvationaldataanddailyatmosphericcomponent

monitoringdatafromJanuaryof2008toDecemberof2014inBeijing,we

statisticallyanalyzedtheduration,up-per-levelcirculationpatternat500

hPa,surfacepressurefield,andboundarylayerstructureduringheavy

ultsindicate

thatheavyairpollutionisusuallyaccompaniedwithzonalcirculationat

500hPa,whichcountsup58.4%

airpollutionoccursmostfrequentlyundertheweathertypeoflowsurface

pressuresystemwithconvergence,withanoccurrencefrequencyof38.

3%,followedbytherearofthesurfacehigh-pressuresystem,withan

occurrencefrequencyof18.8%.Whenheavyairpollutionoccursin

Beijing,thezonalcirculationdominatesat500hPaandthesoutherlywarm

tion,thesurfacepressurepatterns

includelow-pressuresystemwithcon-vergence,therearandbottomof

high-pressuresystem,weakairpressure,thefrontofhighpressure,

depressiontrough,weakhighpressure,saddlepressurefield,and

uchweather

situations,thermalinversion,weakwindspeedatlowlevel,andhighrelative

nthe

aforementionedweathercharacteristics,aconceptualmodelofheavy

pollu-tionistablished.

【期刊名称】《气象与环境学报》

【年(卷),期】2017(033)005

【总页数】8页(P53-60)

【关键词】重空气污染;环流形势;地面气压场;边界层;概念模型

【作者】马小会;廖晓农;唐宜西;孙兆彬;李梓铭

【作者单位】中国气象局北京城市气象研究所,北京100089;京津冀环境气象预报

预警中心,北京100089;中国气象局北京城市气象研究所,北京100089;京津冀环境

气象预报预警中心,北京100089;中国气象局北京城市气象研究所,北京100089;京

津冀环境气象预报预警中心,北京100089;中国气象局北京城市气象研究所,北京

100089;京津冀环境气象预报预警中心,北京100089;中国气象局北京城市气象研

究所,北京100089;京津冀环境气象预报预警中心,北京100089

【正文语种】中文

【中图分类】P458

近年来京津冀地区重空气污染天气频发，空气质量直接关系人类的健康，空气污染

已成为全民关注的重点问题，而影响重空气污染的因素较多，除了人为污染物的排

放和区域传输，还受天气形势的驱动，尤其是区域空气污染与天气过程密切联系

[1-2]。研究表明[3-7]，当北京地区地面受均压场控制时，地面和低空风速均较小，

并伴有较强的辐射逆温和下沉逆温，逆温层厚度和强度均较大，低层大气层结稳定，

是造成雾霾天气的主要原因。进一步深入分析发现，大部分雾霾天气出现时850

hPa以下均存在逆温层，强逆温层为925hPa以下时大雾天气范围和浓度均较大

[8]，而逆温维持是雾霾天气持续的主要原因，且轻雾或霾为主时逆温层的特点为

厚度浅强度弱[9]，持续存在的大陆高压均压场是造成重空气污染污染物浓度累积

的主要背景场[10]。

北京地区三面环山，小风或静风出现频率较大，稳定的大气层结使大气扩散能力减

弱，易造成污染物堆积，偏南气流将江苏、山东、河北及天津等周边地区的污染物

输送至北京地区；同时湿度增加有利于气溶胶吸湿增长，消光增强，使能见度下降，

进而形成雾霾[11-12]。研究表明[13-14]，北京地区重空气污染高峰期主要集中出

现在秋季和冬季，最新研究表明[15-16]夏季也是北京地区重空气污染天气的多发

季节。

对于空气污染天气形势分型，苏福庆等[17]对华北地区污染物浓度变化和天气形势

特征进行了分析，指出华北地区重空气污染天气可以分为河套倒槽东移型、东北低

压低槽型、东北地形槽与华北地形槽连接型3种类型，本文针对北京地区并结合

华北地区的地形特征，对造成北京地区重空气污染的天气形势进行系统分型。利用

2008—2014年北京地区重空气污染天气过程的高空和地面气象观测资料，对北

京地区重污染天气的高空环流形势、地面天气形势及边界层结构特征展开研究，进

一步分析北京地区重空气污染的气象条件，以期为北京地区及周边省市重空气污染

天气预报提供参考。

大气成分数据来源于北京市海淀区宝联大气成分监测站，监测项目主要包括

PM2.5、NOX、NO2和SO2浓度，时间分辨率为5min，本文主要分析污染物

的小时平均浓度和日平均浓度；气象资料来源于北京市南郊观象台常规气象观测数

据，主要包括2008—2014年风向、风速、能见度、相对湿度等地面观测数据和

探空数据。

2.1重空气污染时间变化特征

根据国家环境保护部颁布的《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)(HJ633—

2012)》[18]，统计2008—2014年北京地区5级和6级重空气污染特征。由表1

可知，2008—2014年北京地区共出现重空气污染日156d，其中持续时间为1

d的重空气污染过程出现63次，持续时间为2d的重空气污染过程出现15次，

持续时间为3d的重空气污染过程出现7次，持续时间为4d的重空气污染过程

出现8次；持续时间为5d的重空气污染过程出现2次，分别出现在2011年2

月20—24日和2013年1月10—14日。

由2008—2014年北京地区月重空气污染出现日数可见(表2)，1月、2月、10

月、11月和12月为北京地区重污染天气的高发时期，占重空气污染总日数的

72.4%，可见秋季和冬季是北京地区重空气污染天气的高发季节。

2.2重空气污染环流形势和地面气压分布特征

对2008—2014年北京地区重空气污染天气高空和地面环流形势进行分析，发现

重污染天气500hPa天气形势可以分为纬向环流型和径向环流型两种类型，径向

型重空气污染日数占重空气污染总日数的41.6%，纬向型重空气污染日数占重空

气污染总日数的58.4%。

北京地区出现重空气污染天气时，地面形势可以分为低压辐合区、高压后部、高压

底部、弱气压场、高压前部、低压倒槽、弱高压、鞍型场及华北地形槽9种类型；

统计可知，低压辐合区型重空气污染日数占重空气污染总日数的38.3%，高压后

部型重空气污染所占的比例为18.8%，高压底部型重空气污染所占的比例为

14.9%，弱气压场型重空气污染所占的比例为11.6%，高压前部型重空气污染所

占的比例为9.1%，低压倒槽型重空气污染所占的比例为3.8%，弱高压型重空气

污染所占的比例为1.8%，鞍型场型重空气污染所占的比例为1.2%，华北地形槽

型重空气污染所占的比例为0.5%。

研究发现，重空气污染天气过程均为地面形势逐渐演变的过程，500hPa多为偏

西气流或槽前西南气流，偏西气流(纬向型)重空气污染日数占重空气污染总日数的

58.4%，槽前(径向型)重空气污染日数占重空气污染总日数的41.6%；850hPa为

西南气流且受暖平流控制，地面为低压辐合区、高压后部、高压底部、弱气压场、

高压前部、低压倒槽、弱高压、鞍型场及华北地形槽等9种不利于扩散的形势场，

因此按地面形势可以将重空气污染天气垂直分布结构归纳为低压辐合区、高压后部、

高压底部、弱气压场、高压前部、低压倒槽、弱高压、鞍型场和华北地形槽9种

类型(图略)。

2.3重空气污染天气季节特征

对于华北地区来说，重空气污染天气形势的季节特征明显，研究表明秋季和冬季稳

定的大气环流形势易造成重空气污染天气，是重空气污染天气的高发季节，占年重

空气污染日数的72.4%；而春季和夏季随着大气环流形势转变，重空气污染的天

气特征不同。

重空气污染个例分析统计表明，低压辐合区和高压后部是北京地区最易出现重空气

污染天气的地面形势，占重空气污染较高的比例；最典型的重空气污染天气地面形

势为高压后部与低压辐合区的结合，前期北京地区处于高压后部，后期随着天气形

势转变北京地区处于低压辐合区控制；此类天气形势在京津冀地区出现频次较高，

且易造成重空气污染天气过程，主要是由于当北京地区处于高压后部时，盛行南风，

尤其地面受弱气压场控制时，弱南风使湿度增加，造成污染物二次转化，同时也将

上游地区污染源向北京地区输送，造成本地污染加外来污染双重污染。

2.3.1秋冬季重污染天气特征及典型个例分析

秋季和冬季大气环流发生转变，降水减少，当高空处于纬向环流，地面处于高压后

部和低压辐合区前部等弱气压场时，没有冷空气活动；850hPa气温回升，地面

风场较弱，南风带来水汽输送且没有冷空气配合，不足以造成降水，湿度在边界层

内堆积，小风高湿的条件下易形成重空气污染天气，逆温持续存在造成雾霾的长时

间维持。秋季和冬季造成重空气污染的地面形势较多，本文选取秋冬季出现频率较

高的高压后部型、弱气压场型及低压辐合区型3种天气形势进行个例分析。

2.3.1.1高压后部型

高压后部型重空气污染天气的主要特点为持续时间长、污染程度重，高压后部偏南

风的持续造成河北省中南部地区污染物向北京地区源源不断的传输，形成北京地区

本地污染加区域输送叠加的污染特征。

以2014年2月20—26日北京地区持续重空气污染天气过程为例，此次空气污染

天气过程从2月19日夜间开始，一直持续至26日下午结束，北京地区能见度普

遍为3.0km以下，持续中度—重度霾天气长达7d。此次重空气污染天气过程大

气环流形势稳定，500hPa高空维持偏西气流，地面受高压后部弱气压场控制，

京津冀及周边地区为持续静稳天气(图1)。

2014年2月20—26日河北省中南部至北京南部地区存在辐合线，使北京南部、

石家庄、保定、邢台及邯郸一带为重空气污染区；北京地区大部分时间受弱偏南或

偏东气流影响，河北省中南部地区的污染物和水汽向北京地区输送且在山前积聚。

本地污染物累积加上区域输送，造成北京地区重空气污染天气过程持续且逐渐加重。

此次重空气污染天气过程前期污染物浓度增长速度较快，主要是由于前期温度偏低，

近地面层大气回暖幅度较小，而受暖气团影响边界层顶气温显著回升，导致低层逆

温增强。由于天气形势持续稳定，逆温层一直维持且增厚。2014年2月20—26

日08时北京地区探空曲线表明逆温持续存在，且为多层逆温，后期发展为贴地逆

温(图略)。

由PM2.5浓度变化可见(图2)，2014年2月19日20时至20日20时的24h内

北京地区PM2.5浓度爆发性增加约250.0μg·m-3，此后PM2.5浓度持续偏高，

且在26日13时达到峰值，延庆和密云地区PM2.5浓度提前2h达到峰值。此次

重空气污染过程前期密云和延庆地区PM2.5浓度明显低于北京城区，后期各区域

PM2.5浓度差值缩小，表征污染物的区域传输特性，区域污染进一步加重，污染

物在太行山前堆积。

2.3.1.2弱气压场型

弱气压场是形成重空气污染天气过程的典型形势之一。以2015年12月6—10日

北京地区重空气污染天气过程为例，此次重空气污染天气过程高空以纬向环流为主，

京津冀地区地面受高压后部弱气压场或均压场控制，大气流动性较差，大气长时间

维持静稳状态(图略)。弱气压场的明显特征为低层风速较小，6日08时至10日

08时北京地区近地面平均风速仅为1.3m·s-1，有75.0%时次的风速小于1.5

m·s-1，北京地区以弱偏东风或偏东北风为主，出现频率达68.0%，不利于污染物

在水平方向的扩散；同时受偏东风的影响地面湿度增加，平均相对湿度接近

80.0%，夜间部分时段相对湿度达95.0%，高湿条件下气溶胶粒子的吸湿增长和

液相反应促进气态污染物向颗粒物转化，导致颗粒物浓度增加和能见度进一步降低。

6—9日北京地区中低层存在较明显的逆温层，且后期逆温厚度和低层相对湿度均

明显增加(图略)；同时混合层顶高度白天基本为500m以下，夜间更低，其中6

日早晨与10日早晨混合层高度接近或不足200m，大气稳定度强，污染物在垂直

方向上扩散能力较差。

由PM2.5浓度的变化可知，2015年12月6日08时北京地区PM2.5浓度为

115.0μg·m-3以下，7日08时PM2.5浓度增长至200.0μg·m-3左右，8—9日

PM2.5浓度达250.0μg·m-3；空气污染过程期间PM2.5浓度小幅震荡，总体持

续增长，达重空气污染水平(图3)。

2.3.1.3低压辐合区型

任何一种空气污染天气过程均为积累的过程，天气形势逐渐发展和演变，而低压辐

合区是天气形势演变的最终形势。前期的积累加上辐合的存在，在低压辐合区影响

期间可达重污染天气的峰值浓度。

以2014年10月23—25日北京地区重空气污染天气过程为例，此次为低压辐合

区控制时间较长造成的重空气污染天气过程。此次重空气污染天气过程期间高空为

偏西气流，地面基本均受低压辐合区控制；京津冀地区风速持续较小，且在太行山

一带存在地形辐合线且长时间维持。此类天气形势的辐合特征更明显，属于天气形

势的辐合叠加地形的辐合，造成能见度持续变差，能见度在重空气污染天气过程后

期大范围不足1.0km。

与弱气压场型重空气污染的天气形势相比，低压辐合区型重空气污染天气过程虽然

持续时间短，但PM2.5浓度增长速度较快，且PM2.5峰值浓度高于2015年12

月5—9日重空气污染过程，此次重空气污染天气过程在2014年11月25日11

时达PM2.5峰值浓度，为270.0μg·m-3；且空气污染期间能见度快速转差至2.0

km以下，24日夜间开始至25日夜间能见度维持在1.0km以下(图4)。

同样，此次重空气污染天气过程北京地区近地面出现较明显的逆温，且逆温逐渐向

低层蔓延，25日逆温厚度增强且为贴地逆温，期间边界层高度下降，逆温增强，

造成大气垂直交换能力明显减弱(图略)。

2.3.2夏季重污染天气特征及个例分析

进入夏季以后，北京地区冷空气势力减弱，西风带北移，副热带高压北跳至25°N

以北地区，中低空盛行偏南风。当偏南气流携带的充沛水汽与南下冷空气相遇时常

造成低云降水和雷阵雨天气，有时还可以出现雷雨大风和冰雹天气。垂直扩散条件

转好，造成夏季扩散形势明显区别于秋季和冬季。统计分析可知，副热带高压外围

型、台风外围型、槽前型和偏西气流型是夏季易形成重空气污染天气的4种天气

形势类型。空气流动性差、大气层结稳定和高湿是夏季雾霾天气形成的主要气象条

件，而夏季重空气污染常伴随臭氧超标，造成复合空气污染现象。

本文以北京地区夏季最常出现的副热带高压外围型和偏西气流型重空气污染为例进

行分析。

2.3.2.1副热带高压外围型

此类重空气污染天气过程发生在西太平洋副热带高压稳定控制华北地区上空的时段

(图略)，具有污染物累积时间长、近地面层湿度大、温度高及对流层中下层为偏南

风的特征，地面有时出现偏东风，污染物浓度呈逐日上升并在重空气污染过程的后

期达到峰值的演变特征。由于重空气污染过程前期光照较好，白天有利于臭氧生成，

因此发生臭氧和细颗粒物浓度同时超标的可能性较大。重空气污染天气过程通常以

副热带高压东撤和冷空气南下影响华北地区产生明显的对流性天气导致扩散条件改

善而结束。

2005年8月28日至9月1日北京地区出现了轻度—中度霾，夜间有轻雾，空气

质量为4—5级。此次北京地区持续9d的重空气污染天气过程是PM2.5和O3

共同超标的复合污染，污染物浓度逐步增加。由图5可见，8月24日至9月1

日O3和PM2.5浓度均较高，其余反应性气体污染物均处于较低的浓度水平；8

月24—25日PM2.5日平均浓度达3级污染水平；之后PM2.5浓度逐渐增大，

26—27日PM2.5污染达4级中度污染水平，并在27日O3浓度8h滑动平均最

大值超过3级浓度限值(215.0μg·m-3)；随后O3污染虽然有所减轻，但PM2.5

污染继续加重并维持；28—31日PM2.5日平均浓度持续4d维持在5级重度污

染水平；9月1日受冷空气影响午后PM2.5浓度开始明显下降，重空气污染天气

过程基本结束。

从能见度实况来看，当PM2.5浓度达到150.0μg·m-3左右时，能见度下降至

5.0km左右。夏季雾霾天气能见度的日变化特征明显，能见度均在早上达到最低

值，白天受热力条件的影响，能见度恢复到5.0km以上，当夜间风速减小，热力

湍流作用减弱时，能见度再次下降(图6)。

2005年8月28日至9月1日北京地区重空气污染过程平均风速为2.0m·s-1，

偏南风为主导风向，出现频率为54.6%，风速≤2.0m·s-1的出现频率达62.5%，

风速≤1.5m·s-1(风力≤1级)的出现频率为39.8%；此次重空气污染过程平均相对

湿度为68.8%，其中高湿(相对湿度大于80.0%)的出现频率为28.2%。从8月24

日至9月1日北京地区地面气象要素与污染物浓度的逐时演变整体来看，PM2.5

浓度的上升与相对湿度增大、偏南风向及风速减小的气象要素特征具有较好的对应

关系，而O3浓度上升则对应温度增加、相对湿度减小的趋势(图7)。此次重空气

污染天气过程PM2.5浓度与风向的对应关系尤为明显，24日和27日受北风影响

时，PM2.5浓度浮动较小或短暂时段下降；其他时间受偏南风影响，PM2.5浓度

积累上升，并在28日00时PM2.5小时浓度达到此次重空气污染过程的峰值

266.2μg·m-3。28日由于持续受偏南风影响，PM2.5日平均浓度达到此次重污

染过程的最高值188.0μg·m-3；随后几日偏南风仍为主导风向，维持高污染水平；

直至9月1日明显受偏北风的影响，PM2.5和O3浓度才显著下降。

环境大气热力稳定层结逐渐建立并加强不利于污染物的垂直扩散。2005年8月

28—29日白天逆温层发展加强(图略)，北京地区上空出现多层逆温，白天近地层

逆温消失，而700—600hPa之间的逆温一直维持，边界层整层相对湿度白天减

小、夜间增大，具有明显的日变化特征。边界层内以南风气流为主，夜间受局地山

风环流影响，1000hPa出现偏北风，而近地层以上边界层内的大气仍为偏南风，

具有明显的区域输送和边界层风向、风速分层特征，由污染物浓度的日变化也可以

验证此特征，白天污染物浓度的上升速度较快，是由于区域输送造成的。29日夜

间受弱冷空气影响，边界层内出现了整层偏北气流，伴随贯穿边界层的下沉运动，

近地层为辐散流场，这种大气动力学条件不利于空气污染物的积累，夜间PM2.5

浓度明显下降。但30日白天1000hPa转为东南风，边界层中上层为西南风，风

向随高度顺转为暖平流，有利于平流逆温的形成。31日北京地区上空受系统性偏

南风的影响，边界层内山谷风风向转换特征消失，31日边界层内出现明显的对流

抑制能量，垂直方向的扩散条件也因此变差。9月1日受较强冷空气的影响，整层

大气的气象条件均不利于空气污染物的积累，边界层内大气流动性增强。

2.3.2.2偏西气流型

偏西气流型重空气污染天气过程一般发生在高空有弱冷空气活动，且当北京地区处

于浅槽前或偏西气流时，地面静小风出现的频率较高，边界层内以偏南风为主，有

利于污染物的区域传输。对流层低层大气呈现的热力稳定状态是限制污染物垂直扩

散的主要机制，逆温层高度逐渐下降导致污染程度将进一步加重。近地面层湿度一

般较大，夜间易出现轻雾天气。

2011年8月30日至9月1日北京地区出现轻微—轻度霾(图略)，夜间有轻雾，

空气质量为3—4级。此次重空气污染天气过程天气形势的演变特点为：冷空气影

响结束后，500hPa转受高压脊控制，地面处于高压后部，扩散条件开始变差。

此后，随着高空小槽靠近，地面进入锋面辐合区中，导致污染物浓度进一步升高，

锋后冷空气南下后空气质量改善。

由2011年8月30日至9月1日北京地区污染物浓度的变化可知(图8)，O3和

PM2.5高浓度特征明显，其余反应性气体污染物均处于较低的浓度水平，具有

PM2.5和O3共同超标的复合污染特征。8月30日PM2.5日平均浓度达到3级

轻度污染水平，O3浓度8h滑动平均最大值接近3级浓度限值(215.0μg·m-3)。

随后31日O3污染有所减轻，但PM2.5污染加重升级为4级中度污染水平。

通过能见度的变化可知(图9)，2011年8月30—31日能见度逐渐变差，并在31

日08时达到能见度最低值，为3.0km左右，白天受热力条件等因素的影响能见

度增大，14时能见度恢复至5.0km以上。

此次重空气污染过程平均风速为1.59m·s-1，整个污染过程基本为偏南风控制，

偏南风出现频率达89.0%。风速≤2.00m·s-1的出现频率为62.5%，风速≤1.50

m·s-1(风力≤1级)的出现频率为52.1%；此次重空气污染过程平均相对湿度为

74.8%，高湿(相对湿度大于80.0%)出现频率为43.8%。

2011年8月30日08时700hPa和850hPa之间出现逆温，逆温层以下大气湿

度较大，逆温层以上大气湿度较小，30日20时850hPa以下大气湿度下降，逆

温维持，逆温高度有所下降，逆温以下均为偏南风；31日08时逆温层顶高度继

续下降，接近850hPa，逆温层顶以下大气再次增湿；至31日20时逆温层顶继

续下降至925—850hPa之间，说明大气垂直方向的扩散能力进一步变弱，31日

夜间逆温层顶以下大气出现4.0—8.0m·s-1的偏东风，大气湿度有所下降；9月

1日白天整层大气湿度下降，逆温消失，扩散条件转好。

2.3.3春季重空气污染特征

春季环流形势处于变动时期，气层趋于不稳定，冷空气不如冬季强盛，但冷空气南

下的次数却多于冬季，因此移动性的高压出现频繁。由于气旋活动增加，天气变化

较大，造成春季偏北风和风沙等天气频繁出现，重空气污染天气趋于减少。春季经

常出现偏南大风，研究表明南风尤其是西南风可以带来河北省上游重空气污染地区

的污染气团；但春季黄海地区如有高压，在北京地区形成南高北低的天气形势，地

面气压梯度较大时，则易造成春季偏南大风，同时湿度较小，与秋季和冬季的天气

形势造成的结果明显不同，不易出现重空气污染天气，南风增大反而有利于污染物

的水平扩散。

以2013年3月10—11日北京地区重空气污染过程为例，此次污染过程为一个典

型高压后部低压前部造成的偏南风天气形势，实况显示虽然北京地区处于高压后部

低压前部，但10—11日的能见度均为10.0km以上，空气质量大部分时间段良

好，未造成严重的重空气污染天气过程。2013年3月10—11日PM2.5浓度呈

缓慢上升的趋势(图10)，10日白天PM2.5浓度变化平稳，且保持较低水平，入

夜后随着风速下降，PM2.5浓度开始缓慢上升；11日中午以后南风增强，PM2.5

浓度出现明显下降的趋势，由早上的133.0μg·m-3下降至95.0μg·m-3，傍晚以

后随着风速减弱，PM2.5浓度开始上升。

由能见度实况可见，当PM2.5浓度达到峰值204.0μg·m-3左右时，能见度下降

至8.0km左右，其他时间段能见度均保持在10.0km以上(图10)。

此次重空气污染过程平均风速为2.6m·s-1，偏南风为主导风向，出现频率为

85.7%，且多以西南风为主，出现频率为63.2%；风速>2.0m·s-1的出现频率达

51.0%，此次空气污染过程平均相对湿度为31.2%。图11为2013年3月10—

11日北京地区地面气象要素逐时的演变，整体来看，白天南风较大时，PM2.5浓

度变化较平稳，保持良好的水平，夜间风速减小，PM2.5浓度缓慢上升，此次重

空气污染过程PM2.5的峰值浓度出现在11日20时，达204.0μg·m-3；10日

PM2.5的日平均浓度仅为38.2μg·m-3，11日PM2.5日平均浓度为132.1

μg·m-3。

(1)通过诊断及个例分析可知，北京地区雾霾存在明显的季节变化特征，秋冬季为

北京地区雾霾多发季节，占年污染总日数的72.4%。重空气污染天气过程500

hPa以纬向环流型居多，占重空气污染总日数的58.4%。从地面气压场来看，低

压辐合区型重空气污染天气过程的出现频率最高，为38.3%；其次为高压后部型

重空气污染天气过程，出现频率为18.8%；再次为高压底部、弱气压场、高压前

部、低压倒槽、弱高压、鞍型场和华北地形槽型重空气污染天气过程。

(2)500hPa为偏西气流或槽前西南气流，850hPa为西南气流，地面形势为低压

辐合区型、高压后部型、华北地形槽型、鞍刑场型、高压底部型、倒槽型和均压场

型为北京地区易形成雾霾天气形势的配置。

(3)春季偏南大风有异于秋季和冬季偏南风对北京地区雾霾天气的影响，有利于污

染物的扩散。

(4)北京地区夏季环流形势发生转变，重空气污染天气形势有异于秋季和冬季，且

一般重空气污染天气过程均为PM2.5和O3的复合污染。

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