2021年3月中国北方两次强沙尘天气污染特征

为探究沙尘天气发展规律和污染特征,以石家庄和济南为例,基于偏振-米散射激光雷达观测数据和城市颗粒物小时质量浓度等数据,分析2021年3月中国北方发生的两次强沙尘过程(3月15日与27日强沙尘过程,简称"3·15"过程与"3·27"过程).结果表明:(1)两次过程沙尘入境时,两市PM10质量浓度快速上升,PM2.5与PM10质量浓度比迅速减小.(2)两次过程期间,两市PM10质量浓度符合正态分布,"3·15"过程石家庄和济南PM10质量浓度高斯拟合的决定系数分别为0.92和0.76,"3·27"过程分别为0.83和0.89.(3)沙尘爆发期,近地面消光系数和退偏比都明显增大.(4)因沙尘沉降和多沙尘源,沙尘传输过程中出现多层结构,可分为近地面沙尘层、低空沙尘层和高空沙尘层.近地面沙尘层出现时间和地面颗粒物质量浓度急剧上升时间基本一致.(5)离地面近且雷达数据质量可靠的195 m高度处,"3·15"过程("3·27"过程)石家庄和济南退偏比最大分别为0.29、0.23(0.28、0.20),消光系数最大分别为3.94、3.84 km-1(3.10、1.83 km-1).表明沙尘在传输过程中强度变弱,大粒子不断减少.该高度退偏比开始快速上升时间比地面颗粒物质量浓度开始快速上升时间早约1 h.(6)根据沙尘天气污染特征可将其发展分为前期、爆发期、维持期和后期4个阶段,综合利用PM10质量浓度、PM2.5与PM10质量浓度比、消光系数和退偏比等能很好地识别沙尘的不同阶段.