2017年5月初,中国中东部地区遭遇大范围、长时间沙尘天气过程。受沙尘影响,华东地区多个城市PM10指数爆表,对当地的交通运输、人民生活带来不利影响。本文利用地面污染物监测数据、常规气象数据,ECMWF再分析数据以及L-波段无线电探空数据,并结合HYSPLIT后向轨迹模型,对此次沙尘引起的重污染过程进行成因分析。研究表明,此次沙尘重污染过程是天气系统、地面及边界层气象条件共同作用的结果。东亚大槽东移、冷空气南下并配合地面高压的发展使河西走廊、宁夏大部、内蒙古西部出现沙尘天气,为后期沙尘的输送提供了沙源;当沙尘抵达长三角上游地区时,不断减弱的冷空气和地面高压使得该地区趋于静稳,不利于污染物扩散,加剧了此次污染过程;850h Pa上较大的风速为沙尘区的快速扩散提供了输送通道,而高压中心的下沉运动和白天增强的热对流活动增强了沙尘的下传。具体分析如下:(1)移动的低槽和地面高压、南下的冷空气、以及发展的南支槽是影响这次沙尘过程的主要天气尺度系统。受东槽南段和南部高压中心影响,4日17时,沙尘天气范围扩大到甘肃以东的北方地区,随着东槽南段移出我国且南部高压中心减弱、消失,沙尘范围扩大缓慢,至5日逐渐影响安徽、江苏北部地区,5日后伴随东槽北段东移和新的冷空气南下,北部高压影响我国中东部地区,北方沙尘过程逐渐结束,沙尘向东南方向发展,6日后北部高压中心趋于减弱消失,长三角地区逐渐转为静稳天气,空气质量持续较差,7日后期受南支槽槽前降水影响,整个沙尘过程结束。(2)从近地面的污染物浓度看,沙尘过程期间阜阳的污染物发展经历了四个阶段:静稳增长阶段(P1,4日17时-5日21时)、沙尘输送阶段(P2,5日22时-6日19时)、静稳维持阶段(P3,6日20时-7日12时)、快速清除阶段(P4,7日13时-8日11时)。P1静稳增长阶段阜阳处于南部高压影响逐渐结束到北部高压外围影响的过渡期,近地面风速则由西北风逐渐转为东南风,北部高压外围影响前期,气压梯度线较为稀疏,风速较小,扩散条件较差,此时沙尘区边缘已至河南山东一带,静稳条件下局地扩散使得紧邻河南的阜阳地区颗粒物浓度逐渐升高;P2沙尘输送阶段为东槽北段槽后西北气流以及北部高压影响阶段,高压系统下大量的上层沙尘气溶胶被带到近地面,使得阜阳站颗粒物浓度迅速升高;P3静稳维持阶段为东槽东移出海及北部高压逐渐消失之后的均压场控制阶段,此阶段地表气压较为稳定,近地面为较弱的偏南风,大气相对湿度较大,有轻雾出现,不利于污染物扩散,AQI维持在300左右,随着时间的推移,一定比例的大颗粒物发生沉降,首要污染物逐渐转为PM2.5;P4快速清除阶段则受南支槽槽前气流影响,站点有明显降水发生,颗粒物的湿清除效果明显,空气质量转为优良。(3)从边界层温度、相对湿度和风矢量变化可以看出,随着3-4日降水的结束,阜阳地区近地面逐渐转为偏西风,但风速较小,同时相对湿度较大,为典型的静稳天气特征,不利于污染物的输送,上干下湿的垂直结构同时不利于污染物的垂直输送,由于此时沙尘主体已位于陕西、河南、山东一线,阜阳近地面PM10浓度达到中度污染。1.5km以上的高温、低湿偏北气流,蕴含了大量沙尘气溶胶,随着6日前后高压过境的影响,上层的沙尘干空气下传到近地面,使得整个边界层的相对湿度减小,同时高层相对较冷的空气下传也使得近地面温度降温明显。高压过境后近地面风速明显减小,趋于静稳,使得PM10浓度仍然维持在较高水平。8日后西南涡影响下的偏南气流带来的降水使得沙尘气溶胶有效清除。(4)从高低层(1000h Pa和850h Pa)湿度场、风场与地面污染物相互配置看,沙尘区域南边包络线与相对湿度(60%左右,其具体值随着时间推移和气溶胶的逐渐变性有所增大)的等值线分布有着很好的一致性,从5日20时到6日08时,长三角地区沙尘范围实现跨越式发展,沙尘南边缘由淮北和苏北推到了长江中下游地区,但近地面风速较小,不足以为沙尘的快速输送提供动力条件,较小的近地面风速与沙尘区范围快速增长的不一致表明此次沙尘过程长三角地区必然存在中高层沙尘输送通道,而850h Pa等压面的环流形势与近地面相似,但风速明显增大,使长距离输送沙尘气溶胶成为可能。(5)对比阜阳和南京的后向轨迹发现,两站1500m高度的其他均来自我国西北部地区,经过此次沙尘过程的源区(甘肃、宁夏、内蒙西部),气团中含有大量的沙尘气溶胶,南京较阜阳晚24h;而100m高度的气团两站有较大差异,阜阳地区气团主要来自西北地区,且随着时间的推移,4-5日的轨迹明显缩短,近地面大气区域静稳,南京地区气团主要来自东部海面,气团较为洁净,故南京地区出现的沙尘污染为高空输送的结果。