北京2019年冬季一次典型霾污染特征与成因分析

为研究北京冬季霾污染过程的污染特征和成因,以北京2019年12月一次典型PM2.5污染过程为分析对象,利用气溶胶垂直探测资料、边界层气象场和近地湍流资料,对霾不同污染阶段的特征与边界层理化特性的演变进行综合分析.结果表明:①观测期间北京共经历两次污染生消,历时5 d,PM2 5小时浓度最高220μg?m-3,超过重度污染标准的时次占比53％.②高空稳定形势和地面均压场配置下,来自北京西南城市群地表的气溶胶和水汽传输(占比48％),在近地层偏南弱风(风速1～2 m?s-1),贴地强逆温[0.8K?(100 m)-1]和高湿(相对湿度80％以上)等不利扩散的气象条件下不断吸湿增长,加之本地污染排放,成为霾日维持的主要原因.且随污染加重,气溶胶球形特征逐步显著(退偏比从0.05降至0.02).③各湍流统计量(湍流强度、摩擦速度和湍流动能)在重污染发生与结束前提前出现规律性异常突降(小时波动率77％)与激增(超过一个量级的峰值)现象,表明湍流统计量可作为重污染过程发生和结束的预报指标,其中湍流强度响应提前的时长与其峰值后的持续湍流强弱有关.污染累积阶段摩擦速度(0.04～0.21 m?s-1)、湍流强度(均值0.678)和湍流动能(均值0.643 m2?s-2)等均维持在较低水平,底层大气混合扩散能力较差,对污染持续累积起重要作用.另外晴天和霾天感热通量均由地面向大气输送,且呈明显的日单峰变化特征,霾天感热通量(20W?m-2)较晴天小(60W?m-2);潜热通量则全程在0值附近.