北京地区山谷风环流对大气污染的影响分析

1、北京地区山谷风环流对大气污染的影响分析陈洪灏（1） 李炬（2）（1）南京大学大气科学系（2） 中国气象局北京城市气象研究所 （北京，100089）摘要请根据文章重新提炼：关键词： 北京地区；山谷风环流；空气污染1、 前言大气中可吸入颗粒物一般而言是指空气动力学直径小于或等于10m 的悬浮颗粒物（PM10）。其中，空气动力学直径小于或等于2.5m 的细粒子PM2.5，因易于富集空气中有毒重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒等,对人体健康的危害远比空气动力学直径在2.5m10m之间的粒子大。有研究表明，可吸入颗粒物在大气中停留时间长达730天，输送距离可以超过到几百公里。国内外大量流行病学和

2、毒理学研究所证实可吸入颗粒物对人类呼吸系统、心肺功能等的危害性。尤其是对于老人、儿童和已患心肺病者等敏感人群，具有较大风险。不仅如此，空气中的颗粒物还降低了能见度，在酸沉降、气候强迫、大气化学成分循环等方面具有重要作用，对城市天气和气候也有重要影响。 首都北京，是我国的政治经济文化中心，也是一个人口超过千万人的超大城市。约50%人口分布在占全市面积不足7%的市区内,市区人口稠密,燃料消耗量大。近年来，随烟气及汽车尾气排放的PM10每年超过5 万吨,另外城市建筑、市政等大量工程施工,物料堆放,地面裸露等产生的扬尘也是PM10 的主要来源。市区每年无组织排放PM10总量大于9万吨。不仅如此,由于地

3、处华北平原,冬春季干冷多风,北京PM10区域背景浓度很高。据北京市环保局公布的20042006年空气质量公报结果，北京市区内PM10年平均浓度依次为151、144、162g·m-3，超过国家二级标准4462%以上，空气质量超标日中，首要污染物PM10的天数分别多达96%、98%和99%。控制可吸入颗粒物污染是北京市目前乃至今后相当长一段时间内大气污染防治工作重点。机动车排放污染物已经成为城市空气污染的主要来源之一,相关研究已成为国内外许多科学家关注热点。Cantanho对巴西圣保罗的PM10源强分布作了研究, 得到结论为PM10的重要来源是汽车尾气。L.Y.Chan等研究指出,机动车

4、排放污染逐渐成为发达城市大气污染的主要源。在广州、珠海等地做了一系列的交通大气污染观测试验研究结果表明, PM10浓度主要来自不同交通工具的污染排放。而且与这些污染物有关的疾病发生率在总疾病发生率中占很大比重。随着城市化进程的加快，我国机动车保有量迅速增长和,城市大气污染类型正在由煤烟型向混合型和机动车污染型转化。北京机动车保有量从2003年200万辆，到2008年已突破350万辆。机动车尾气的直接排放、以及排放物二次转化形成的颗粒物已占到整个颗粒物排放相当的比例。王英利用北京市8 个国控点污染物浓度数据,分析了北京各区域大气污染分布与季节变化特征,发现机动车排放污染最明显的季节与大气污染最严

5、重的季节明显重合,说明机动车排放对北京市大气污染贡献的重要程度。许艳玲用中尺度气象模式ARPS与空气质量模式CMAQ对北京空气污染进行了数值模拟，结果表明交通扬尘对北京市大气PM10影响显著。陈建华等对北京市交通路口大气颗粒物与交通流量的关系进行了研究，也印证了汽车尾气对大气颗粒物的显著贡献。气象条件可以对可吸入颗粒物浓度空间分布、二次污染物的形成和转化等产生重要影响。背景环流、局地中小尺度环流以及边界层结构、降水过程等，影响了大气污染物的输送、扩散、二次转化过程以及干湿沉降，进而影响污染物浓度和空间分布。污染过程的形成总是伴随着特定的天气条件而产生，其终结往往也是由于降水、大风等天气的出现而

6、结束。有关北京地区气象条件和污染物关系的工作比较多，比较有代表性的有：孟燕军等对有利于和不利于污染物扩散的天气类型进行了研究。王淑英等根据两年多的污染物资料和和气象要素观测资料，分析了PM10大于等于4 级污染日年、季及随不同天气类型的变化特征,归纳了不同天气类型PM10大于等于4 级污染日的气象条件。苏福庆分析了2000 2001 年采暖期重污染天气型演变、垂直温湿层结结构及区域污染特征，分析结果表明：华北平原区域性同步污染现象受制于高空持续稳定的西风及低空各类稳定的天气型配置。北京地形复杂，城市位于容易造成污染物堆积的“北京湾”。具有日变化特征的中尺度山谷风环流，会对污染物输送、扩散和累积

7、产生重要影响。研究不同季节、天气条件下日变化山谷风的特征和规律，以及环流对大气可吸入颗粒物的影响和作用，具有重要科学价值和应用前景。国际上对山谷风的研究有很多，按研究对象可分为斜坡流（Slope Wind）、峡谷风（Valley Wind）、横跨山谷的风（Cross-valley Wind）、山区-平原环流（Mountain-plain Circulation）和高原/盆地风（plateau/Basin Wind）等。在斜坡流的研究中，科学家寻找一些相对简单的地形进行观测，并结合数值模式模拟进行分析。但由于每个斜坡都有其独特的特征（坡度、地表覆盖、植被、朝向等），很难得到具有普遍适用性的结论。

8、因此，在研究过程中，都需要根据斜坡特征和实地情况来进行具体观测和分析。峡谷风是指沿着山谷走向的气流。这种沿山谷走向在白天和夜间方向相异的气流，是由于谷地上方与同高度平原上方空气存在气压梯度而形成，通常是闭合的环流。这方面的研究很多，如Hawkes 1947和 Whiteman 1986的研究。国外科学家还研究了斜坡风和峡谷风之间的关系、谷中逆温层变化与斜坡风和下谷风关系、以及山谷中污染物的扩散和输送日变化。还有一种是横跨山谷的风，主要是山谷两侧不同朝向的坡地接收到的日照不同，因此而产生的横跨山谷气流。这样的气流会将谷底中央的污染物吹向山谷的某一侧，甚至越过山脊边缘（Bader & Wh

9、iteman 1989）。山区-平原环流与斜坡风和峡谷风相比尺度上更大。Reiter和Tang用850mb资料分析了美国中西部山区-平原之间环流。这些环流风向不仅存在季节变化（所谓的“高原季风”），而且也有日变化差异。更重要的意义在于，山区-平原之间环流不仅会带来吹向山区的水汽，而且会造成污染物远距离输送。高原/盆地风系统则从高原或盆地的角度，研究上述几种气流以及它们之间的相互作用在高原或盆地形成的流场。比较有代表性关于高原风的研究就是对墨西哥高原（Bossert 1997, Whiteman 2000）的研究，这其中包括研究地方风系统如何影响墨西哥城的空气污染。因为更加容易发生空气污染事件，

10、盆地风系统、冷池以及对空气污染影响也被学者广泛关注和研究。北京地处太行山和燕山山脉交界，周边地形地貌复杂多变。两山相交形成的向东南方向展开的半圆形大山湾俗称“北京湾”。北京市区就处于山湾环抱的平原，平原地区与山区海拔高差最大超过1800米。由于所处的特殊复杂地形以及随之产生的山谷风环流，不仅造成“北京湾”容易在本地污染排放和外来污染物输送的共同影响下形成污染物的堆积，而且山谷风环流可以导致污染物在“北京湾”内往复输送和累积。已有不少观测资料分析、数值模拟的工作从不同角度讨论和分析了北京地区日变化的山谷风。这些工作大多基于对个例的观测分析和模拟，缺乏用较长时间观测资料的统计分析。李玉英对北京地区

11、的流场进行了分析，认为：在平稳、小风天气形势下，热岛环流和山谷环流会显示出来。胡小明等分析了北京夏季和冬季风场和温度场，证实了夏季地面存在的日变化风场，认为而这种日变化风场在冬季会不明显。蔡旭晖用风场诊断方法和观测资料对北京低层大气背景流动情况进行分析，也得到了类似的结果：秋冬多受强天气系统影响,春夏更多表现出局地中尺度热力环流特征。仲季芹用RAMS中尺度模式模拟了稳定天气条件下的边界层环流，并讨论了山谷风环流和热岛环流之间的相互作用。刘树华等用MM5模式模拟了京津冀地区不同季节温度场和风速场等边界层特征量及其变化特征，并分析讨论了该地区存在的山谷风、海陆风、热岛环流的耦合效应。除上述研究外，

12、还有不少研究是从区域的角度来分析北京地区空气污染与华北区域性流场输送的关系。但在这些工作中，没有对局地山谷风环流对污染物的影响作用和机制进行专门分析。苏福庆等提出，太行山山前、燕山山前常年存在输送汇。输送汇及其摆动常造成华北平原及北京地区区域大气污染物汇聚，是形成重污染区的主要形式。在弱气压场或均压场背景下，地方性山风及山前串状城市热岛群形成的热动力低压环流，是输送汇形成的主因。苏福庆还对北京边界层外来污染物输送通道进行了研究，指出：西南风带汇发生频率占45%，东南风带汇占36%，东风风带汇占19%。蔡旭晖对一次重污染过程个例用印痕方法进行了分析，也揭示了北京西南方向的输送通道。任阵海利用多台

13、激光雷达对一次北京重污染过程进行了观测和分析，指出：除区域性大气输送汇对污染粒子分布产生影响外，地区尺度主导风环境场中的静风汇和输送汇的城市尺度摆动时影响污染粒子浓度分布的重要原因。这种局地的流场正是山谷环流和热岛环流相互作用的体现。蔡旭晖等还用风场诊断和随机游走扩散模拟的方法,分析北京城区污染物输送扩散作用对郊外清洁对照点(定陵站) 浓度监测结果的影响,从另一个侧面说明了山谷风可能的影响作用。2000年，北京出现了多次，大量，程度严重的沙尘活动，北京的沙尘暴成为了妇幼皆知，街谈巷议的热点话题，甚至惊动了党中央，开始重拳治理，取得了一定的成效。随着2008北京奥运会的到来，环境治理工作愈发重要

14、，为了更进一步提高北京的空气质量，北京市政府甚至提出了“单双号限行”的政策限制机动车的数量，但是从环保局的观测数据上看，效果并没有想象中的那么那么理想，依然出现了多次的重度污染过程。§1.北京地区山谷风环流可与前面我提供的研究现状合并大气的运动是复杂的，受到众多的因素影响，但是大气的运动也会出现一些典型的周期事件，例如：以季节变换为周期的季风风系，对流层大气环流的年际变化。在山谷地区，同样也可以观测到这样周期性风系特征，对局地的气象条件产生影响，这种山地地区的以日为变化周期的周期性风系就是山谷风。§1.1 山谷风的形成机理山谷风的形成机理和海陆风十分相似，都是由热力效应驱动

15、的，如果山坡顶上空气在初始条件下是平静，无云的。白天，山顶吸收更多的太阳辐射热量，因此，山顶的空气比同一海拔的自由大气的温度要高。在较冷的自由大气中的垂直气压梯度大于在山顶附近的较暖的空气中的气压梯度。这意味着在给定山坡加热影响高度上，气压变得高于远离山坡的点的气压。这种水平气压梯度力使空气离开山坡流向气压更低的地方。山脚地区的空气沿上坡上升补充，既是谷风，谷地高空的空气沿反方向流向谷地，叫反谷风，并配合谷风形成环流。 夜间，由于山坡上强烈的辐射冷却，使山顶的空气迅速冷却，密度增大沿坡面下滑流入谷地，形成山风，谷底的空气因辐合而上升，并在谷地上空流动成为反山风，形成与白天完全相反的热力环流。2

16、、 数据和资料本文的气象数据来源于北京市116个各级自动气象站（AWS）2007年全年的逐小时气象数据，包括了风速、风向、降水量等因子，数据全部为2007年起试行的新型AWS数据标准。在分析过程中，根据气象站所处位置和等级选取以下站点作为上甸子（54421）基准。上甸子大气本底站隶属于北京市气象局，建立于1956年，是中国最早进行大气成分观测的区域本底站，也是与世界气象组织（WMO） 和相关国家进行资料交换的全球站网站点之一，是全国三个区域大气本底站之一.自正式开展气象工作至今,该站一直担负北京和华北地区气 象观测业务、气象预报服务、农业气象基本站观测和服务、大气区域观测等重要工作。中欧合作于

17、2006年10月在WMO/GAW北京上甸子区域本底站（也系科技部“北京上甸子大气成分本底国家野外站”）建立了国内首套卤代温室气体现场连续观测系统，是北京气象数据与环境数据基准站。另外选取辅助重点分析对象9个包括良乡（A1314），天坛（A1016），香山（A1032），小汤山（A1041），昌平（54499），朝阳（54433），大兴（54594），观象台（54511）以及怀柔（54419）。本文中用到的污染物浓度数据来自于北京市环保总局在北京建立的25个环境监测站2003-2008年6年的逐日平均污染物浓度及API等级，用这些来反映北京市即时的污染状况。3、 山谷风环流的特征分析§

18、1.2 北京地区山谷风的特点和研究的历史背景 §1.2.1 北京的自然地理特征 北京市位于华北大平原上的西北，地处山地与平原的过渡地带，全市的山地约占总面积62%，平原约占38%。山地分布北依军都山，西靠太行山北尾，东北系燕山余支，东、南接冀北平原，成三面群山环抱之势，形成一个背山面海的特殊地势，俗称“北京湾”。城区范围地势平坦，但其周围郊区地形如上述的极为复杂，北面的燕山，西部毗邻的太行山与市区产生较大高差影响较大。 § 北京的气候气象特征北京的气候属于暖温带半湿润半干燥干旱季风型大陆性气候，主要具有以下特征：降水集中且降水强度大，主要集中在夏季，尤其以7、8月为主，降水

19、的情况也不均匀。风向的日变化显著，“北京湾”的特殊地形使山谷风环流理论上存在，且平原（城区）地区应为中午以及午后多为西南风或者偏南风，而在午夜转为偏北风。 § 北京的人文因子对气象的影响北京作为中国的首都，政治、文化和国际交流中心，城市建设突飞猛进，城市面积不断扩大，人口激增，大量的自然植被被建筑物和公路代替，机动车数目巨大。建筑以及沥青路面改变了下垫面的条件，人类生产活动和生活活动提供了额外的热源。这些也形成了“城市热岛效应”，影响山谷风的环流。由于建筑密集，有些高大建筑物之间还会有“狭管风”；有些特殊建筑工地可能还会带来小的涡流。可能影响自动气象站的气象数据。以2007的自动气象

20、站数据为代表进行研究。鉴于北京的复杂地形，很可能不同位置的山系对于山谷风环流的作用不同，对把所有气象站的数据放在一起分析过于复杂，结果的说明性也不好，为了使结果的代表性和可利用性，挑选出上甸子（54421号测站）的数据信息进行处理。上甸子区域大气本底站位于北京城区的东北方向，坐落在密云县高岭镇的上甸子村，其东北侧为山脉，根据这样的地理形势，我们可以预判出其山风为东北向，谷风为西南向 根据实际测站的风向风速数据绘制风玫瑰图如下（图1）(a) (b) (c)按我改的四季划分重新绘图 (d) (e)图1：a为全年统计的风玫瑰图；b为夏季（6、7、8月）统计的风玫瑰图；c为冬季（12、1、2月）统计的

21、风玫瑰图；d为春季（3、4、5月）统计的风玫瑰图；e为秋季（9、10、11月）统计的风玫瑰图从图1-a中，我们可以观察到上甸子全年有两个主导风向，即西南风和东北风，这个和理论上山谷风环流形成的主导风向是相同的；图1-b，1-c中分别为夏季、冬季的风玫瑰图，我们可以看到，夏季的主导风向以西南风为主，冬季主要以东北风为主，尽管在夏冬两级出现了季节的特异性现象，但是，风的主要方向依然符合上甸子地区山谷风环流的要求，而这种差异很可能与不同季节的主导系统的影响有关；图1-d，1-e分别为春季秋季的风玫瑰图，春秋两季是太阳辐射量开始变化，气温冷暖交替，天气系统变化调整的重要时期，在这样的大背景下，山谷风依

22、然维持，使上甸子地区的主导风向分为两支：西南、东北，与全年的风玫瑰图吻合。从对全年和不同季节的风玫瑰图的分析讨论中可以看出，上甸子地区确实很大程度上受到了山谷风环流的影响，且在基本地形约束下，分为西南风、东北风两支，从山地构成上分析，应该为中午午后刮西南风，在午夜转为东北风。而在夏冬两季，受到不同的大尺度天气主导系统的影响，其中一个分支得到加强，而另一支相对减弱，形成季节性特点。以上数据尽管只是上甸子一个站点的，但是可以很大程度的反映出北京这一地区的山谷风环流的特点。对其他站点用同样的方法处理分析其结果也类似。当然部分站点的数据中会有其自身的特点，如有一些数据中可以判断出包含了城市热岛环流的作

23、用，对于这个问题中国环境科学研究院大气所的杨礼荣、陈义珍等已经做了比较详尽的工作，发现白天，热岛环流对于上坡风起抑制作用，而傍晚热岛环流对下坡风起协同作用，这就使得个别站白天的风向较弱或者与山谷风方向相反，而午夜时较强。对于整体，北京地区站点的山谷风环流比较明显，以下面图2风场图为例，在白天午后14时，北京的大部分测站刮得是上坡风， 并且，位于西北部的山区的山谷风效应强烈，而东北部的相对较弱。而在次日的午夜1时，风向发生转变，变为下坡风，并且部分位于山脚下的测站，风速极大，这个现象很常见，普遍认为与低空急流有关。当然，也会有一些特例存在，在处理数据的过程中也看到了全天同一风向，没有山谷风环流性

24、出现的情况，一般来说，出现在春初秋末以及冬季（从10月底到次年2月初）。这些过程一般为全天的偏北气流，风速也普遍较大，平均可以达到8m/s以上。通过观察微波辐射计的气压变化数据和气温变化数据，可以看到强烈的变温变压，一般认为，这些过程是由于大尺度系统侵袭（寒潮，冷锋过境）导致山谷风，热岛环流这种中尺度天气系统的影响消失。这些过程暂不归于讨论范围，但是同样提醒我们在进行分析处理时，应对于最大风速进行约束，选择代表性过程。(a) (b)图2：a为某日午后14时北京地区风场图；b为次日午夜1时北京地区风场图4、 可吸入颗粒物的累积和消散过程研究数据表明，北京大气污染的主要污染物有可吸入颗粒物PM10

25、、PM2.5、CO2、CO、NOX、SO2、O3等，首要污染物是可吸入颗粒物。大气质量可达到五级的严重的污染日一周之内出现了两次。以可吸入颗粒物的浓度作为衡量北京环境污染程度的指标进行研究，依然以上甸子基准站为代表，画出该地区可吸入颗粒物浓度随时间的变化曲线，如下图3： (b)图3：2007年5月份上垫子可吸入颗粒物浓度曲线可以看出，污染物的浓度曲线都呈现了准周期震荡的特征，组成一个个以数天为周期的独立的污染过程，或者说，实际上污染实际上是从一个低值时刻开始，经过一段时间的积累达到一个很高的水平，然后再由于某种沉降作用：系统过境的稀释，对流行天气的湍流干沉降或者降水过程的湿沉降再次回到一个较低

26、的水平。而这样的过程，到底是怎样的原因造成呢？会不会有一个外部源以一定的周期，向北京输送污染污染物？为解决这一问题，我们对北京环保局架设的各个污染物监测点的数据进行了月平均，得到了污染物月平均值的分布场，仍然对应观察5月份情况。如图4 (a)(b)图4：a为北京地区5月份月平均可吸入颗粒物浓度场; b为北京地区12月份月平均可吸入颗粒物浓度场图4-a中，五角星为天安门位置，蓝色折线从里到外依次为北京的二环路到五环路。我们可以看到北京的污染物高值区集中在北京的主要环线，而在东南，西南两侧有辐射状的高值区，对应地图发现分别为京津塘高速公路和京石高速公路（北京-石家庄高速公路）。这说明，北京的空气污

27、染主要并非是外部源的输送，相反，北京自身就是一个污染源，以主要的交通环线为排放的核心，这也就间接地说明了车辆的尾气排放是北京大气污染的主要贡献因子，因此，北京市政府提供的现行方案也就不无道理。在其他几个月（2、3、4、6、7、8、9月）的图中，污染物的浓度场分布基本相同。而从图4-b中观察到，污染物的高值区不再集中在环线附近，而是从东北方，西南方两个角输送进北京，即有了外部源的输送，但是量值比较小，加之冬季由于大尺度影响，风速大，因此整体的污染水平比较低。因此，北京的主要污染依然是自身的车辆排放使污染物累积形成的污染。在10、11月的浓度分布图中同样观察到相似的分布状态。5、 山谷风环流与可吸

28、入颗粒物污染的关系探讨 既然可以把污染看成一个一个的小过程的组合，我们不妨拿出一个典型的过程进行讨论，考虑到冬季受到大尺度天气系统的影响，应尽量选取夏季的过程进行讨论。利用北京市环保局数据库检索到在2007年6月6日到6月9日出现了一次严重的污染过程。从上面图3中也可看出，6号之前，污染物浓度是很低的，但是，六号开始，逐渐上升，最终污染物浓度几乎达到300。选取这一过程进行分析，绘制风速风向图。从站点上，进行了站点周边环境的勘察，对于有些选址不合适（如周边有高大建筑物，或有可能存在污染源）的点进行了剔除，再把站点分为两组，平原，山地，对比分析。下面例举了上甸子，昌平，良乡，香山四个站点的风速风

29、向图，其中，上甸子和香山作为山地组的代表，昌平和怀柔作为平原组的代表。除去上甸子，其他三个站点的地理信息如下：昌平区位于北京市西北郊，其西北部为太行山脉，南与朝阳、海淀区等城区地区毗邻。香山位于北京郊区西山东麓，距离市区25公里，山势比较陡峭。而相对来说，香山和良乡环境更近似城市，昌平上甸子更近乎郊区，因此，挑选这四个站点是具有代表性的。(a) (b) (c) (d)图5：07年6月6日9日风速风向图：a为上甸子 b为昌平 c为怀柔 d为香山 从上面图中可以看出四个站点情况看到明显的日变化周期性的循环，且突变点都在中午前后。作为郊区-山区代表，位于北京东北部山区的上甸子，不论是风向还是风速，都

30、呈现出日变化，午夜到清晨刮东北风，风速较小，在12m/s左右；中午到傍晚刮西南风，风速较大，约为57m/s ，这样的变化是相当理想的山谷风环流了，作为郊区-平原的代表，昌平日变化也不错，山地在其西北部，图中风向为午夜到清晨刮西北风，即山风、下坡风，中午到傍晚刮谷风、上坡风，也和山谷风环流的要求十分吻合，而风速上也呈现出与上甸子相似的特点，只是不是那么明显，刮山风时风速较小，约1-2m/s，刮谷风时，风速略大，约3-4m/s。香山站代表了山地-城区，风向日变化明显，风速普遍偏小，尽管依然看出谷风比山风平均要大，但是风速波动性与紊乱性增强。香山位于北京西侧略偏北，图中，午夜到临晨刮的是西北风，山风

31、，风速普遍低于1m/s，日出到傍晚刮的是东南风，谷风，风速可以达到2-3m/s。最后看城区-平原的代表，良乡。良乡近些年的开发程度越来越高，发展迅猛。从图中我们发现这个站的变化规律是最弱的。西北部是太行山脉的良乡，午夜到临晨大约50%刮山风，即6号，8号。在9号1-3时，7号的这段时间都在刮东北风。从日出到傍晚，6号，8号刮的是东南风，7号9号刮的是东南风和西南风。就是说考虑太行山系的影响，只有6号与8号的数据体现出了山谷风环流，那么，7号，9号是怎样的环流？重新分析了北京的地理状况，我认为，良乡处于平原城区，并不是离某一个山系特别的近，因此可能受到多山系的影响。即太行山系、军都山以及燕山山系

32、。6号、8号太行山系产生的山谷风环流影响较为明显而7号9号受军都山，燕山山系影响较大，因此，在这4天体现了不同的环流特征。至于，这三个环流系统的权重到底由什么决定，依然有待研究。同时，从风速上看，良乡地区的风速脉动很大，没有明显的日变化特征，或者说出现了跨日的风速变化周期。初步分析认为这是由于城区受到了人类活动的很多干扰，外部条件对风速的影响大，同时城市热岛效应可能对风速起到非线性的作用，最终导致风速的特点混乱的结果。综上所述：6月的6号到9号四天，北京有比较稳定的山谷风环流，处于郊区的站点的风速较大，城区的普遍较小，山区平原都出现了明显的风向日变化，尽管城区个别站影响复杂，但总体上，山谷风环

33、流的形态明显。而在这四天内，北京的污染指数步步攀升，形成一个重度的污染过程。因此，我认为实际上是，污染物在日出到傍晚，借助谷风的作用从城区被运送到山地，而在午夜到临晨，又从山区被运送回到城区，没有沉降和平流扩散输送掉，而是在北京地区周而复始的循环累积最终达到很高的污染水平。而10号后的污染物浓度下降到很低，观察微波辐射计的数据，如图六图6：6月10号微波辐射计数据图不建议用微波辐射计数据看地面气压、气温。考虑AWS观测。微波辐射计主要用作大气层结状况分析 我们观察10号的气温气压会发现气压迅速下降，气温迅速上升。由于温度的上升，适度相对迅速变小，这些体现出，应该有一个暖平流或暖锋经过北京地区，

34、这种平流的输送作用终于使得积累了4天之久的污染物被运送出去，是污染浓度回到到一个低值。6、 结论 从上面的分析中我们可以总结出如下的结论：北京地区受到当地地形的影响有比较典型的山谷风环流，这会为污染物积累提供条件，使污染物不能被输送走，而是累积在本地。因此，每一次重度的污染都可能不是由于瞬时的大量源排放，而是一个几天的累积循环的结果。北京地区的污染除了冬季少量是由外部源输送造成，其余大部分是自身的排放作用引起，而山谷风环流这种中尺度的协同促使污染的爆发。因此，特别提出以下建议：（1） 继续加强车辆减排的政策，鼓励市民乘坐公共交通工具，适当的进行限行，帮助减少北京本地的污染源排放量。（2） 在减

35、少源排放的同时，人性化的关注气象要素的状况，进行星期内的污染气象预报，并根据污染预报的结果制定相应的应对措施，在大气形势稳定，容易形成逆温，容易出现典型山谷风环流的日子适当的加强交通限行，而在即将出现降雨或有大尺度系统即将过境的日子，相对放放宽政策。参考文献【1】 Bader, D. C., and C. D. Whiteman, 1989: Numerical simulation of cross-during the morning transition period. J. Appl. Meteor., 28, 652-664.【2】 Banta, R. M.: 1984, Dayti

36、me Boundary-Layer Evolution over Mountainous Terrain. Part I:Observations of the Dry Circulations, Mon. Wea. Rev. 112, 340356.【3】 Bossert, J. E., and G. S. Poulos, 1995: A numerical investigation of mechanisms affecting drainage flows in highly complex terrain. Theor. Appl. Climatol., 52, 119134.【4】

37、 Hindman, E.E., 1973: Air currents in a mountain valley deduced from the breakup of a stratus deck. MWR, 101, 195-200.【5】 HU Xiaoming,LIU Shuhua,2005：Observational Study of Wind Fields ,Temperature Fields over Beijing Area in Summer and Winter, Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis ,

38、41（3）：399-407【6】 Hawkes, H. B., 1947: Mountain and valley windsWith special reference to the diurnal mountain winds of the Great Salt Lake region. Ph.D. dissertation, Ohio State University.【7】 K.F.Ho, S.C.Lee, Chak K. Chan, et al. Characterization of chemical species in PM2.5 and PM10 aerosol in Hon

39、gKong. Atmospheric Environment, 2003, 37(1): 31-39.【8】 L. Y. Chan, Y. M. Liu. Carbon monoxide levels in popular passenger commuting modes traversing major commuting routes in Hong Kong. Atmospheric Environment, 2001(35): 2637-2646.【9】 Reuten, C., D.G. Steyn, K.B. Strawbridge and P. Bovis, 2004: Obse

40、rved trapping of pollutants in upslope flow systems. Boundary Layer Meteorology, 116 (1), 37-61.【10】 Reiter, E. R., and M. Tang, 1984: Plateau effects on diurnal circulation patterns. Mon. Wea. Rev., 112, 638651【11】 Stewart, J.Q., C.D. Whiteman, W.J. Steenburgh, and X. Bian, 2001: A climatological s

41、tudy of thermally driven wind systems of the U.S. Intermountain West. Bull. Amer. Meteor. Soc., 83, 1233-1242.【12】 Whiteman, C. D., 1986: Temperature inversion buildup in Colorado's Eagle valley. Meteor. Atmos. Physics, 35, 220-226.【13】 Whiteman, C. D., and S. Barr, 1986: Atmospheric mass transp

42、ort by along-valley wind systems in a deep Colorado valley. J. Climate Appl. Meteor., 25, 1205-1212.【14】 Whiteman, C. D., 1990: Observations of thermally developed wind systems in mountainous terrain. Atmospheric Processes over Complex Terrain, Meteor. Monogr., No. 45, Amer. Meteor. Soc., 542.【15】 W

43、hiteman, C. D., X. Bian, and J. L. Sutherland, 1999: Wintertime surface wind patterns in the Colorado River valley. J. Appl. Meteor., 38, 11181130.【16】 Whiteman, C. D., 2000: Mountain Meteorology: Fundamentals and Applications. Oxford University Press, 355 pp.【17】 Whiteman, C. D., S. Zhong, X. Bian,

44、 J. D. Fast, and J. C. Doran, 2000: Boundary layer evolution and regional-scale diurnal circulations over the Mexico Basin and Mexican Plateau. J. Geophys. Res., 105, 10081-10102.【18】 Whiteman, C. D., and S. Zhong, 2008: Downslope flows on a lowangle slope and their interactions with valley inversio

45、ns. Part I: Observations. J. Appl. Meteor. Climatol., 47, 2023 2038.【19】 任阵海,万本太, 虞统,等. 不同尺度大气系统对污染边界层的影响及其水平流畅输送 . 环境科学研究,2004 ,17 (1) :7 13.【20】 苏福庆, 高庆先, 张志刚, 等. 北京边界层外来污染物输送通道. 环境科学研究, 2004 , 17 (1) : 2629【21】 苏福庆, 任阵海, 高庆先, 等. 北京及华北平原边界层大气中污染物的汇聚系统边界层输送汇. 环境科学研究, 2004 , 17(1) : 2125【22】 任阵海, 苏福庆, 高庆先, 卢士庆, 洪钟祥, 胡非, 张美根, 雷霆. 边界