马敏劲，苏雨萌，丁 凡，杨 屹，黄万龙，谈昌蓉

（1.兰州大学大气科学学院，甘肃 兰州 730000；2.兰州理工大学计算机与通信学院，甘肃 兰州 730050）

引 言

兰州地处青藏高原东侧，地形复杂，东西向狭长，全年盛行静风，逆温存在时间长，致使城区大气污染物扩散能力弱，形成典型的河谷城市空气污染。同时，兰州属于工业城市，工业燃煤、冬季取暖和不断增加的车辆尾气排放致使该市冬季空气污染严重［1］。位于兰州东北面的白银，矿产资源丰富，大型企业较多，工业污染物排放集中，且城区四面环山，风速小使得粉尘等污染物不易扩散［2］。2003年，《甘肃省城镇体系规划（2003—2020年）》中首次提出建设“兰白都市经济圈”的构想后［3］，伴随着“兰白都市经济圈”的快速发展，该区域大气环境问题日益凸显。大气污染物在不同城市和地区之间的相互输送、反应和转化，使得大气污染已由原来的点源污染发展到面源污染、单一型污染转变为复合型污染、城市污染逐渐扩展到区域污染［4－5］。

兰州、白银两地相距60 km，白银常年盛行北风和东北风，兰州位于白银下风向，易受来自白银空气污染物扩散传输的影响，形成区域性严重空气污染。当前，我国邻近城市的协同空气污染及其相互影响的研究多集中在京津冀地区［6－11］，而位于黄土高原的河谷城市兰州及其卫星城市白银的空气污染与平原地区有很大不同，尽管两地间分布着复杂的山体，但空气污染仍存在跨区域传输和交叉污染现象。研究表明，天气形势在一定程度上影响和制约着局地气象条件［12－19］，兰州、白银两地受同一环流系统控制且距离较近，但两地污染程度却存在异同。为此，本文利用兰州和白银地面常规气象观测资料、空气质量指数以及NCEP资料等，通过数值模拟，对比探讨兰州、白银两地空气污染异同特征及其气象影响要素，以期为兰州和白银空气质量预报及区域空气污染治理提供一定参考。

1 资料和方法

1.1 数 据

使用了中国空气质量在线监测分析平台提供的2015—2017年兰州、白银空气质量指数逐日资料和美国国家环境预报中心（NCEP）2015—2017年NCEP－DOEⅡ高空再分析逐日资料（空间分辨率2.5°×2.5°）、FNL逐 6 h再分析资料（空间分辨率1°×1°）以及甘肃兰州（1日8次）、白银（1日3次）MICAPS地面常规气象观测资料。

1.2 试验设计

采用WRF3.9.1模式，利用 FNL再分析资料，模拟2015—2017年兰州发生重度和严重空气污染时兰州和白银两地的气象场，共计21个个例。其中，模式水平方向采用三重嵌套，中心位置为103.98°E、36.30°N，D01区域的格距 25 km，格点数91×91，D02区域的格距 5 km，格点数 121×121，D03区域的格距1 km，格点数201×201，且垂直方向均分为29层，嵌套区域及D03区域的地形高度见图1。模式参数化方案采用Lin等微物理过程方案，RRTM长波辐射方案，Dudhia短波辐射方案，YSU边界层方案，热量扩散陆面过程方案以及积云对流参数化方案，其中在D01、D02区域采用浅对流Kain－Fritsch（new Eta）方案，而 D03区域因分辨率较高未启动积云对流参数化方案［20］。

为了评估WRF模式对兰州、白银两地空气质量的模拟效果，选用平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）、误差标准偏差（STDE）3个统计量进行检验。STDE反映模式误差的离散程度，通常优先考虑STDE值，即使MAE和RMSE值都较大，但STDE值较小，说明误差接近于一个常数，模式存在一个系统性误差，反之，MAE和RMSE值较小，但STDE值较大，说明误差随机分布，模式缺少物理基础。

2 结果与分析

2.1 两城市空气污染特征对比

空气质量指数（air quality index，AQI）是定量描述空气质量状况的指数，其数值越大，表明空气污染状况越严重。参考《环境空气质量标准》（GB3095—2012）中AQI的等级划分：0～50空气质量为优，51～100为良，101～150为轻度污染，151～200为中度污染，201～300为重度污染，大于300则为严重污染，将2015—2017年兰州、白银的空气污染天气过程分为轻度污染、中度污染、重度污染和严重污染4类，得到兰州污染日共计350 d，其中轻度污染日278 d，中度污染日51 d，重度污染日5 d，严重污染日16 d；白银污染日共计209 d，其中轻度污染日156 d，中度污染日35 d，重度污染日8 d，严重污染日10 d（图2）。可见兰州和白银两地的空气污染天气均以轻度污染为主，前者总污染日数明显多于后者，这可能是兰州地处河谷地带，而白银处于盆地之中，兰州南北两侧山体高度明显高于白银，污染扩散条件相对较差，大气污染物不易越过山体扩散出去［21］，使得兰州较白银更容易发生空气污染。

图1 模式嵌套区域设置（a）和D03区域地形高度（b，单位：m）Fig.1 Nested domains of WRF model（a）and topographic height of D03 area（b，Unit：m）

图2 2015—2017年兰州和白银不同等级空气污染日数对比（a）轻度污染，（b）中度污染，（c）重度污染，（d）严重污染Fig.2 Comparison of air pollution days with different grades in Lanzhou and Baiyin of Gansu from 2015 to 2017（a）light pollution，（b）moderate pollution，（c）severe pollution，（d）extreme pollution

重度和严重空气污染会对社会活动和人体健康产生重要影响［22］。兰州发生重度和严重污染天气时，地处其东北部的白银未必对应有重度和严重污染，因此将兰州发生严重、重度污染时，白银对应发生严重污染（重度污染）、重度污染（中度污染）定义为两地空气污染程度相同，而将白银对应发生中度污染（轻度污染）、轻度污染则定义为两地空气污染程度存在显著差异。为了对比兰州、白银两地空气污染异同及其气象影响要素，从2015—2017年兰州空气污染日中挑出重度和严重污染日共计21 d，对应的白银空气污染等级见表1，其中2016年11月10日兰州发生严重污染天气时白银的空气质量指数缺测。从表1看出，2015—2017年兰州发生重度污染时，白银为中度和轻度污染，两地空气污染程度相同的日数为2 d，存在差异的日数为3 d；兰州发生严重污染时，除去缺测的1 d，白银为严重、重度和中度污染，两地空气污染程度相同的日数为13 d，存在差异的日数为2 d，可见兰州、白银两地往往同时发生严重污染，且主要发生在冬春两季。

2.2 天气形势分型

空气污染受大尺度天气系统的影响［23］。统计发现，2015—2017年兰州21个重度和严重污染日的天气形势可归纳为两类：（1）槽脊型。500 hPa欧亚大陆为“一槽一脊”型，东亚大槽位于我国东北地区及其附近［图3（a）］，兰州、白银两地位于大槽后部，槽后下沉气流抑制两地对流发展，大气垂直混合减弱，受槽后西北气流影响，上游空气污染物易伴随气流输送至两地上空，且在春季甘肃境内沙尘天气时更加显著；700 hPa上，我国东北地区及其附近仍有一大槽存在［图3（c）］，兰州、白银两地处于中纬度弱脊附近；海平面气压场上，青海东北部至甘肃西南部一带等压线密集，两省交界处有较大的平直西风气流向北风转换的弱切变线，兰州、白银两地位于弱切变线附近［图3（e）］，与700 hPa暖平流相互配合，容易形成上暖下冷的稳定层结，使得污染物不易扩散，造成局地空气污染。（2）西风型。500 hPa欧亚大陆高纬度地区存在弱的槽脊系统［图3（b）］，而中纬度地区无明显槽脊系统，主要受平直西风气流影响，兰州和白银均处于平直西风气流带中，受其影响环流形势较为稳定，有利于空气污染物累积；700 hPa上，兰州、白银两地也处于中纬度平直西风气流带中［图3（d）］；受弱冷平流影响，贝加尔湖西北部存在较强的冷高压，青藏高原附近也有一冷高压，两高之间的狭长区域存在切变线，兰州、白银两地位于贝加尔湖西北部较强的冷高压南部［图3（f）］，受南下冷空气影响地表温度急剧下降，降温程度比700 hPa弱冷平流导致的降温更加显著，容易形成近地面逆温，有利于污染的发生。

表1 2015—2017年兰州重度和严重污染日对应白银不同等级空气污染日数Tab.1 The corresponding air pollution days with different levels in Baiyin under severe and extreme air pollution days in Lanzhou from 2015 to 2017 单位：d

图3 2015—2017年典型天气形势下兰州重度和严重污染日500 hPa（a、b）、700 hPa（c、d）位势高度场（黑色线，单位：dagpm）、温度场（阴影，单位：℃）及风场（黑色箭头，单位：m·s－1）（a、b、c、d）和海平面气压场（黑色线，单位：hPa）、温度场（阴影，单位：℃）及风场（黑色箭头，单位：m·s－1）（e、f）分布（a、c、e）槽脊型，（b、d、f）西风型Fig.3 The distribution of 500 hPa（a，b）and 700 hPa（c，d）geopotential height field（black lines，Unit：dagpm），temperature field（shadows，Unit：℃）and wind field（black arrows，Unit：m·s－1）（a，b，c，d）and sea－level pressure field（black lines，Unit：hPa），temperature field（shadows，Unit：℃）and wind field（black arrows，Unit：m·s－1）（e，f）under typical weather situations on severe and extreme air pollution days in Lanzhou from 2015 to 2017（a，c，e）trough and ridge pattern，（b，d，f）the westerly pattern

按天气形势的划分统计，槽脊型环流形势下兰州发生重度和严重污染日共12 d，除2016年11月10日白银空气质量指数缺测外，两地空气污染程度相同的日数共8 d，存在差异的共3 d；西风型环流形势下，兰州出现重度和严重污染日共9 d，兰州、白银两地空气污染程度相同的日数共7 d，存在差异的共2 d。

2.3 兰州重度和严重空气污染日气象要素的数值模拟分析

2.3.1 模拟结果检验

从图4看出，在兰州重度和严重空气污染天气下WRF模式对地面气象要素的模拟结果与观测值有较好的一致性，模拟的最大值和最小值与观测值同步变化，但模拟的近地面风速大于观测值，模拟气温小于观测值。其中，在兰州重度和严重空气污染天气下，兰州地面模拟风速平均为1.36 m·s－1，春季风速较大，最大可达6 m·s－1，冬季风速较小，多为静风，而白银地面模拟风速平均为2.33 m·s－1，春季风速最大可达9 m·s－1，冬季多为静风；兰州重度和严重空气污染日，兰州和白银两地近地面模拟气温日较差均在8℃左右，小于非空气污染日的气温日较差，气温日较差小使得城市上空的大气层结不易破坏，层结稳定有利于空气污染物的累积。

图4 2015—2017年兰州重度和严重污染日兰州（a、b）和白银（c、d）站模拟的近地面风速（a、c）、气温（b、d）与观测值对比Fig.4 Comparisons of simulated near－surface wind speed（a，c），temperature（b，d）with the observations at Lanzhou（a，b）and Baiyin（c，d）stations on severe and extreme air pollution days in Lanzhou from 2015 to 2017

从检验指标结果（表2）来看，WRF模拟的兰州站地面气温较观测值明显偏低，误差主要出现在正午峰值和凌晨谷值［图4（b）］，兰州地面气象观测站位于主城区，处于河谷海拔最低处，受城市下垫面影响观测气温较高，站点观测气温与该站点所在格点模拟值的误差主要影响站点及周围的风场，而对于整体环流影响不大，在河谷地形影响下兰州局地环流（山谷风）一般越靠近山区风速越大，而山谷城区风速相对较小［24－25］，总体上模拟结果与观测值有较好的一致性。WRF模式对兰州和白银两地地面气温和风速的模拟效果可信，对风速的模拟优于气温，且对白银的模拟结果略优于兰州。

表2 兰州和白银站模拟的地面气温和风速与观测值误差Tab.2 The error between simulated surface temperature，wind speed and the observations at Lanzhou and Baiyin stations

2.3.2 典型个例分析

为了探讨两类环流形势下污染日两地污染程度异同的可能原因，选取4个典型个例开展分析，其中槽脊型：两地（兰州为严重污染时白银为重度污染，下同）空气污染程度相同的2016年2月20日，两地（兰州为重度污染时白银为轻度污染，下同）空气污染程度存在差异的2016年12月21日；西风型：两地空气污染程度相同的2016年11月18日，两地空气污染程度存在差异的2017年1月4日。

2016年2月20 日20：00（北京时，下同）［图5（a）］，兰州近地面有风场辐合，不利于河谷中近地面污染物向周围扩散，近地面风速为1.2 m·s－1；白银近地面无明显的风场辐合辐散，近地面风速为1.67 m·s－1，高于兰州地区；2016年12月21日20：00［图5（b）］，兰州近地面有风场辐合，近地面风速为0.4 m·s－1，而白银近地面为风场辐散，有利于近地面污染物向周围扩散，近地面风速为1.33 m·s－1。可见，污染日槽脊型环流背景下兰州近地面存在风场辐合，空气污染程度相同时白银无明显的风场辐合辐散，而污染程度存在差异时白银近地面存在风场辐散。2016年11月 18日 20：00［图5（c）］，兰州、白银两地近地面均无明显的风场辐合辐散，兰州近地面风速为 1.4 m·s－1，白银为 2.0 m·s－1；2017年 1月4日20：00［图5（d）］，兰州近地面有弱的风场辐合，有利于污染物的累积，近地面风速为0.8 m·s－1，而白银近地面无明显的风场辐合辐散，近地面风速为1.33 m·s－1。可见，污染日西风型环流形势下白银近地面无明显的风场辐合辐散，空气污染程度相同时兰州无明显风场辐合辐散，而污染程度存在差异时兰州近地面存在风场辐合。

图5 WRF模式模拟的2016年2月20日（a）、2016年12月21日（b）、2016年11月18日（c）和2017年1月4日（d）20：00兰州、白银及附近10 m风场（箭头，单位：m·s－1）及散度场（阴影，单位：s－1）Fig.5 The 10 m wind field（arrows，Unit：m·s－1）and divergence field（shadows，Unit：s－1）simulated by WRF model at Lanzhou and Baiyin stations and surrounding at 20：00 BST on 20 February 2016（a），21 December 2016（b），18 November 2016（c）and 4 January 2017（d）

综上所述，兰州发生重度及以上空气污染时，两类天气形势下白银近地面风速均大于兰州，污染物扩散条件更好，且白银及附近以北风和东北风为主，将污染物输送至下游兰州近地面，并与兰州本地污染物叠加，造成兰州空气污染加重。

白银地处较为开阔的盆地，而兰州则处于东西狭长的河谷地带，且兰州南部山体明显高于白银盆地周围山体，南北气流经过山体时易形成山谷风环流，故而兰州的山谷风环流比白银更加显著。图6是过兰州站（103.82°E，36.05°N）和白银站（104.17°E，36.54°N）的风场和温度场经向垂直剖面。可以看出，2016年2月20日20：00［图6（a）和图6（b）］，兰州、白银两地高空均盛行北风且风速较大，低空盛行南风且风速较小，高低空风相互作用在周围山体高度附近形成弱风层，兰州夜间山顶辐射冷却，气流沿着山坡下滑形成下坡风，并在河谷中形成地面弱辐合流场，不利于空气污染物的扩散，而白银盆地周围山顶上空存在下沉气流，气流沿着盆地南北两侧山坡下滑，到达盆地地表时风速减弱，不利于空气污染物的扩散。2016年 12月 21日 20：00［图6（c）和图6（d）］，兰州、白银两地高空北风风速较2016年2月20日均有所减小，整层大气水平扩散能力均较弱，白银近地面风速大于其上空，不利于稳定层结的形成和维持，而城市热岛效应导致兰州夜间垂直运动较2016年2月20日更加显著，有利于空气污染物向高空扩散，故而兰州、白银两地污染程度比2016年2月20日轻。2016年11月18日20：00［图6（e）和图6（f）］，兰州、白银两地整层大气垂直运动显著，兰州南北侧山体上空均存在较强的下沉运动，山谷风环流加强，使得空气污染物往返积累，造成严重污染，而白银盆地北侧下坡风非常明显，近地面存在逆温层，暖空气自高空向盆地下沉，使得大气更加稳定，不利于空气污染物扩散。2017年1月4日20：00［图6（g）和图6（h）］，兰州高空盛行北风且风速较大，气流遇到南岸山体阻挡后沿着山坡下滑，在河谷形成地面辐合，不利于污染物扩散，而白银在盆地周围山体高度附近风速较大，较兰州的水平扩散能力强，有利于城市上空污染物浓度降低，其污染程度轻于兰州。另外，兰州夜间山坡附近的冷空气因辐射冷却向山谷下沉，暖空气被挤上浮于冷空气之上，形成谷地逆温，不利于污染物扩散，因此兰州污染程度往往比白银更为严重。可见，槽脊型时，兰州河谷南岸山体夜间下坡风较弱，对应的山谷风环流较弱，而白银盆地气流爬坡和下沉都不明显；西风型时，兰州河谷两岸山体夜间下坡风强，对应的山谷风环流较强，而白银盆地气流爬坡和下沉明显。

近地面有逆温层时，大气层结稳定，对空气污染物的稀释扩散能力减弱，往往造成近地面空气污染严重。2016年2月20日08：00［图7（a）］，兰州近地面逆温层厚度约500 m，不利于垂直方向的湍流扩散，容易造成污染物累积，而白银近地面逆温层厚度约700 m，逆温梯度小于兰州；20：00［图7（e）］，兰州上空无逆温层存在，而白银离地500 m处存在厚度约500 m的弱逆温层，且该逆温层已超出盆地周围山体高度，对污染物的累积作用不大。2016年12月21日 08：00［图7（b）］和 20：00［图7（f）］，兰州、白银两地上空均无逆温层和中性稳定层结存在，大气的层结稳定度低，有利于空气污染物的扩散，其污染程度比2016年2月20日偏轻。2016年11月18日08：00［图7（c）］，兰州、白银两地均存在500 m厚的近地面逆温层，且白银逆温梯度小于兰州；20：00［图7（g）］，兰州近地面逆温层消失，整层大气温度递减，而白银仍存在约200 m厚的中性稳定层结。2017年1月4日08：00［图7（d）］，兰州、白银两地也存在厚度约500 m的近地面逆温层，且白银逆温梯度小于兰州；20：00［图7（h）］，两地上空均无逆温层和中性稳定层结，与2016年11月18日相比，白银上空层结稳定度低，垂直方向湍流扩散较强，其污染程度较轻。

图6 WRF模式模拟的2016年 2月20日（a、b）、12月21日（c、d）、11月18日（e、f）和2017年1月4日（g、h）20：00沿兰州站（a、c、e、g）和白银站（b、d、f、h）的风场（箭头，单位：m·s－1）及温度场（彩色阴影，单位：℃）经向垂直剖面（黑色阴影为地形高度）Fig.6 The meridional vertical sections of wind field（arrows，Unit：m·s－1）and temperature field（colored shadows，Unit：℃）simulated by WRF model along Lanzhou（a，c，e，g）and Baiyin（b，d，f，h）stations at 20：00 BST on 20 February 2016（a，b），21 December 2016（c，d），18 November 2016（e，f）and 4 January 2017（g，h）（the black shadow for terrain height）

图7 2016年2月20日（a、e）、12月21日（b、f）、11月18日（c、g）和2017年1月4日（d、h）08：00（a、b、c、d）和 20：00（e、f、g、h）兰州和白银站 WRF模式模拟的温度垂直廓线Fig.7 Vertical profile of temperature simulated by WRF model at Lanzhou and Baiyin stations at 08：00 BST（a，b，c，d）and 20：00 BST（e，f，g，h）on 20 February 2016（a，e），21 December 2016（b，f），18 November 2016（c，g）and 4 January 2017（d，h）

综上所述，槽脊型，空气污染程度相同时，白天兰州逆温梯度大于白银，夜间白银上空逆温层超出盆地周围山体高度，对污染物的累积作用不大；空气污染程度存在差异时，白天和夜间兰州、白银两地整层大气均无逆温层存在，有利于污染物扩散，其污染程度较轻。西风型，空气污染程度相同时，兰州、白银两地白天均存在近地面逆温层，而夜间兰州逆温层消失，白银逆温层厚度减小转变为中性稳定层结；污染程度存在差异时，白天兰州逆温梯度大于白银，两地逆温层厚度相近，而夜间两地整层大气均无逆温层存在。对比发现，西风型两地白天均存在逆温，其逆温梯度大于槽脊型。

从图8看出，2016年2月20日，兰州、白银两地午后近地面均存在下沉气流，且白银较兰州下沉运动更为显著，不利于污染物的垂直扩散；2016年12月21日，由于城市热岛效应导致兰州城区上空午后上升运动显著，夜间近地面存在弱的下沉气流，而白银上午近地面上升气流显著，有利于垂直方向的湍流扩散，午后近地面存在弱的下沉气流，夜间高低空均无明显的垂直运动，比兰州更有利于污染物的扩散；2016年11月18日，兰州午后近地面存在较强的上升气流，城市热岛效应显著，夜间山风导致近地面存在上升气流，而白银午后以下沉气流为主，夜间低空多为下沉气流、高空多为上升气流，下沉气流抑制了污染物的垂直扩散，使其滞留在盆地内；2017年1月4日，白天兰州近地面以下沉气流为主，白银近地面以上升气流为主，白银更有利于污染物的垂直扩散。

上述分析可见，槽脊型，空气污染程度相同时兰州、白银两地近地面均以下沉气流为主，而污染程度存在差异时兰州夜间近地面有下沉气流，白银夜间无明显垂直运动。西风型，空气污染程度相同时夜间山风导致兰州城区上空上升运动加强，山谷风使得污染物往返累积，而夜间白银低空下沉气流抑制了污染物的垂直扩散；污染程度存在差异时，兰州白天以下沉气流为主，夜间无明显垂直运动，而白银全天近地面均以上升气流为主，有利于污染物扩散。

图8 2016年2月20日（a、b）、12月21日（c、d）、11月18日（e、f）和2017年1月4日（g、h）08：00—24：00兰州站（a、c、e、g）和白银站（b、d、f、h）模拟的风场 w分量（单位：m·s－1）Fig.8 The w component of wind field simulated by WRF model at Lanzhou（a，c，e，g）and Baiyin（b，d，f，h）stations from 08：00 BST to 24：00 BST on 20 February 2016（a，b），21 December 2016（c，d），18 November 2016（e，f）and 4 January 2017（g，h）（Unit：m·s－1）

大气边界层高度决定了空气污染物垂直混合的范围，直接关系到区域内污染物扩散范围和浓度分布［26］。槽脊型，2016年 2月 20日 08：00—24：00［图9（a）］，兰州边界层高度均值小于白银，尤其午后偏低更为明显。在相同的环流背景下，2016年12月21日08：00—24：00［图9（b）］，兰州边界层高度均值也小于白银，扩散条件较白银差，且两地边界层高度均值之差大于污染程度相同的2016年2月20日。西风型，2016年11月18日08：00—24：00［图9（c）］，兰州、白银边界层高度的均值接近，白银略高出15 m，但由于兰州城市热岛效应加强，上升运动导致垂直方向混合增强，使其夜间边界层高度较白银高；2017年1月4日08：00—24：00［图9（d）］，兰州边界层高度的均值与白银相差16 m，略高于2016年11月18日。

以上分析可见，槽脊型，兰州、白银两地污染程度存在差异时的08：00—24：00边界层高度均值之差较污染程度相同时增大约100 m，兰州垂直扩散条件比白银差；西风型，污染程度相同和存在差异时08：00—24：00两地边界层高度均值之差相近，且两地边界层高度均值均小于槽脊型。上述两类天气形势下兰州出现重度及以上空气污染时，其他个例也表现出兰州边界层高度08：00—24：00的均值小于或接近于白银，高度越低污染物的扩散能力越弱，因此兰州上空的污染程度通常比白银更加严重。

图9 兰州和白银2016年2月20日（a）、12月21日（b）、11月18日（c）和2017年1月4日（d）08：00—24：00模拟的边界层高度Fig.9 The height of boundary layer simulated by WRF model in Lanzhou and Baiyin from 08：00 BST to 24：00 BST on 20 February 2016（a），21 December 2016（b），18 November 2016（c）and 4 January 2017（d）

3 结 论

（1）兰州出现重度及以上空气污染的天气形势主要为槽脊型和西风型。槽脊型天气形势下，受槽后西北气流影响，兰州、白银两地位于弱切变线附近，与700 hPa暖平流配合，易形成上暖下冷的稳定层结，使得污染物不易扩散；西风型天气形势下，受西风影响，兰州、白银两地位于冷高压南部，在南下的冷空气影响下地表温度急剧下降，降温幅度比700 hPa弱冷平流引起的降温更加显著，容易形成近地面逆温层。

（2）通过21个个例的数值模拟分析表明，兰州近地面风速通常小于白银，空气污染物扩散条件相对较差，且兰州南侧山体高度明显高于白银盆地周围山体，故而兰州山谷风作用比白银更加显著，夜间更易形成河谷逆温，且逆温梯度大于白银，不利于污染物扩散。另外，污染日兰州边界层高度小于或接近白银，高度越低污染物扩散能力越弱，这是兰州污染程度高于白银的一个重要原因。

（3）槽脊型，山谷风环流较弱，两地空气污染程度相同时，兰州近地面风场辐合，午后近地面存在弱的下沉运动，而白银无明显的风场辐合辐散，午后近地面下沉运动较强；两地污染程度存在差异时，兰州近地面风场辐合，夜间近地面存在弱的下沉运动，而白银近地面风场辐散，夜间无明显垂直运动。

（4）西风型，山谷风环流较强，兰州和白银污染程度相同时，两地均无明显的风场辐合辐散，但夜间兰州近地面有下沉运动，而白银夜间无明显垂直运动；两地空气污染程度存在差异时，兰州近地面风场辐合，白天以下沉气流为主，夜间无明显垂直运动，而白银无明显风场辐合辐散，白天和夜间近地面均以上升气流为主。