不同路径冷空气导致的宁夏沙尘重污染天气特征及传输规律

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00146

摘要/Abstract

摘要：

为探究不同路径冷空气影响下宁夏沙尘重污染天气的特征及传输规律，利用环境和气象数据及NCEP再分析资料，在对宁夏逐日地面环流分型的基础上，总结了易造成宁夏沙尘重污染天气的环流特征，基于后向轨迹模式，分析了不同路径冷空气影响下的沙尘重污染天气特征及污染来源和贡献率。结果表明：（1）较易造成全区沙尘重污染天气的冷空气路径和环流型为偏西路径型（A、AN、ANW）、西北路径型（AE、ANE、N、NE）和偏北路径型（CE、CSE、E）。（2）偏西路径冷空气影响下，中卫市一般最先出现沙尘重污染；西北路径冷空气影响下，中卫市和石嘴山市先出现沙尘重污染；偏北路径冷空气影响下，石嘴山市最先出现沙尘重污染。（3）偏西和西北路径冷空气影响下，宁夏沙尘传输轨迹以偏西和西北方向为主，沙尘源地主要来自额济纳旗周边戈壁、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠，沙源地对PM₁₀质量浓度的贡献分别为80~160 μg·m^-3和>160 μg·m^-3；偏北路径冷空气影响下的沙尘传输轨迹以西北和东北方向为主，腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、毛乌素沙地对PM₁₀质量浓度的贡献大于140 μg·m^-3，其中偏东方向的毛乌素沙地对PM₁₀质量浓度的贡献大于160 μg·m^-3。

关键词: 沙尘重污染, 环流分型, 传输规律

Abstract:

To investigate the characteristics and transport rules of cold air in different routes on heavy dust pollution weather in Ningxia， we summarize the circulation characteristics that are easy to cause heavy dust pollution weather in Ningxia on the basis of objective classification of daily ground circulation by using environmental and meteorological data and NCEP reanalysis data. Further， the weather characteristics， pollution sources and contribution rates of heavy dust pollution under the influence of cold air in different routes were analyzed by using the backward trajectory model. The results show that：（1） The cold air routes and circulation pattern that are easy to cause heavy dust pollution weather in the whole region are westward path （A， AN， ANW）， northwest path （AE， ANE， N， NE） and northward path （CE， CSE， E）. （2） Affected by the cold air along the westward route， Zhongwei was the first city to experience heavy dust pollution； Affected by the cold air along the northwest route， Zhongwei and Shizuishan first experienced heavy dust pollution； Affected by the cold air along the northward route， Shizuishan was the first city to experience heavy dust pollution. （3） Under the influence of cold air along the westward route and the northwest route， the transport track of dust in Ningxia was mainly west and northwest， and the dust sources were mainly from the gobi around Ejin Banner， Badain Jaran Desert and Tengger Desert， the contribution of sand source to the PM₁₀ mass concentration was 80-160 μg·m^-3 and above 160 μg·m^-3， respectively； Under the influence of cold air along the northward route， the transport track of dust in Ningxia was mainly northwest and northeast， and the contribution of Tengger Desert， Ulanbh Desert and Mu Us Sandy Land to the PM₁₀ mass concentration was above 140 μg·m^-3， among which， the contribution of the Mu Us Sandy Land in the easterly direction was above 160 μg·m^-3.

Key words: heavy dust pollution, circulation classification, transport rules

中图分类号:

P425.55

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图/表 10

图1 划分环流类型所选的16个格点位置（A）及宁夏地理位置（B）注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2019）1822，宁S（2022）001）制作，底图边界无修改

Fig.1 Distribution of 16 grid points for classification of circulation types （A） and the geography location of Ningxia （B）

表1 Lamb-Jenkinson环流分型表

Table 1 Lamb-Jenkinson circulation type classification scheme

ζ ≤ V

（平直气流类）

ζ ≥ 2 V

（旋转类）

V < ζ < 2 V

（混合类）

V < 6, ? 且 ζ < 6

N:北、NE:东北、E:东、SE:东南、S:南 SW:西南、W:西、NW:西北

A:反气旋

C:气旋

AN、ANE、AE、ASE、AS、ASW、AW、ANW、CN、CNE CE、CSE、CS、CSW、CW、CNW

U:无定义型

表1 Lamb-Jenkinson环流分型表

Table 1 Lamb-Jenkinson circulation type classification scheme

ζ ≤ V

（平直气流类）

ζ ≥ 2 V

（旋转类）

V < ζ < 2 V

（混合类）

V < 6, ? 且 ζ < 6

N:北、NE:东北、E:东、SE:东南、S:南 SW:西南、W:西、NW:西北

A:反气旋

C:气旋

AN、ANE、AE、ASE、AS、ASW、AW、ANW、CN、CNE CE、CSE、CS、CSW、CW、CNW

U:无定义型

图2 2018—2021年宁夏五地市沙尘重污染日数

Fig.2 Distribution of heavy dust pollution days in Ningxia from 2018 to 2021

图3 2018—2021年宁夏各环流型出现频率及F1/F2值分布

Fig.3 The percentage of circulation types and F1/F2 values in Ningxia from 2018 to 2021

图4 易污染环流型海平面气压合成图（单位：hPa）叠加10 m风场图注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2019）1822）制作，底图边界无修改

Fig.4 Composite map of easily polluted circulation sea level pressure （unit： hPa） superimposed with 10 m wind field map

表2 不同路径冷空气影响下各地市首先出现沙尘重污染的频率（%）

Table 2 The frequency of heavy dust pollution in each city under the influence of cold air in different paths （%）

路径类型	石嘴山	中卫
偏西路径型	12.3	87.7
西北路径型	41.4	58.6
偏北路径型	71.5	28.5

图5 2018年5月21日00:00至22日12:00宁夏各地市AQI变化趋势

Fig.5 Hourly change of AQI in Ningxia from 00:00 on May 21 to 12:00 on May 22， 2018

图6 2020年3月25日00:00至26日20:00宁夏各地市AQI变化趋势

Fig.6 Hourly change of AQI in Ningxia from 00:00 on March 25 to 20:00 on March 26， 2020

图7 2020年5月2日08:00至4日20:00宁夏各地市AQI变化趋势

Fig.7 Hourly change of AQI in Ningxia from 08:00 on May 2 to 20:00 on May 4， 2020

图8 2018—2021年中卫市后向轨迹聚类（A，B，C）、PSCF（D，E，F）及CWT（G，H，I）注：基于自然资源部标准地图服务网站标准地图（审图号：GS（2019）1822）制作，底图边界无修改

Fig.8 Distribution of backward trajectory clustering （A， B， C）， PSCF （D， E， F） and CWT （G， H， I） in Zhongwei from 2018 to 2021

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