大气气溶胶和雾霾的后向轨迹追踪方法

图32-6　世博会每个月气团到达上海的后向轨迹（颜色代表PM 2.5浓度）和东亚月均AOD值（彩图见图版第15页，也见下载文件包，网址见正文14页脚注）

我们使用NOAA开发的HYSPLIT模型［25］^[3]，研究世博会期间气溶胶的区域／长程传输。图32-6为气团到达上海的3天后向轨迹。后向轨迹所模拟的时间为当地时间8:00和20:00，并且每条轨迹均用不同颜色表示与之同一时间的当地PM 2.5浓度。图32-6同时也显示了东亚地区由MODIS^[4]观测的月均气溶胶光学厚度（AOD）。如图32-6显示了上海大部分的高污染天主要和来自内陆污染较严重地区的气流有关，而较为干净的天则主要和来自海洋以及轻污染地区的气流有关。表32-3列出了来自8个风向的上海PM 2.5浓度的平均值。来自西方和西南方向的气团，明显呈现更高浓度的PM 2.5。每个月的区域／长程传输模式各不相同。在5月份，上海几乎一半的后向轨迹来自中国东部和中部的高AOD区域，因此可以部分解释在世博会初期较差的空气质量。6月份，风向开始转向从海上传输，PM 2.5浓度的平均值约为35μg·m-3。从图32-6中还是能够发现从东海传输的气流偶尔会带来高污染。如图32-7所示，从EDGAR（Emissions Database for Global Atmospheric Research，全球大气研究排放数据库）全球排放清单中的海运排放源，可以看出海运活动在中国东海海域非常频繁。因此，在航运过程中的污染排放，也可能是造成夏天某些污染日的原因之一。

表32-3　基于后向轨迹聚类分析，来自8个风向的上海PM2.5浓度月均值（单位：μg·m-3）

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图32-7　来自海运的颗粒物排放源强度（单位：kg·m-2·s-1）（数据源：EDGAR）（彩图见图版第15页，也见下载文件包，网址见正文14页脚注）

污染事件的主要特点是气团来自内陆并且后向轨迹较短，这些特点都是霾形成的典型条件。从图32-6的AOD区域分布来看，6月是污染最严重的时期，高AOD区从华北平原一直延伸到中国南部。因此，区域传输可能是上海6月份颗粒物浓度高的原因之一。7和8月的传输模式在一定程度上较为类似。由图32-6可以看出，后向轨迹主要来自东南、西南方向，而极少部分来自中国北部或东部。从表32-3可以看到，来自东南气团的PM 2.5浓度平均值在35μg·m-3左右或更少，而来自南方、西南和西方的PM 2.5浓度则高出15～20μg·m-3左右。与前几个月不同，9月的后向轨迹绝大部分来自东北、北方、东南和南方。表32-3显示，从北方到西南风向的气团的PM 2.5浓度低于30μg·m-3，而来自西方和西北的气团则呈现出较高的污染。如32.2小节所述，10月是整个研究期间颗粒物浓度最高的月份。后向轨迹主要来自西北、北和东北。如表32-3所示，除了东北和东南方向，来自其他方向的气流均带来较高的污染。本地加重的污染排放，是导致颗粒物浓度升高的主要原因。另外，中国北部的污染也可能通过长程传输，对上海的空气质量产生影响。上海的污染事件通常与来自内陆污染地区的区域／长程传输有关。但是，由于绝大部分的气团在世博会期间来自海洋，因此上海的空气质量在这段时间内较好。