吳建成 莊毅斌 蔡藝友

漳州市城區(qū)霾天氣特征分析*

吳建成1莊毅斌1蔡藝友2

1. 漳州市氣象局 2.南靖縣氣象局

利用漳州市區(qū)氣象觀測站1981～2010年氣象觀測資料和高空、地面氣象資料，對漳州市區(qū)霾天氣特征、氣象要素特征、影響因素進行分析。結(jié)果表明，漳州市1981～2010年近30年霾日數(shù)總體呈上升趨勢；霾日呈現(xiàn)出顯著的季節(jié)變化特征，冬季最大，春季和秋季次之，夏季最少。霾多出現(xiàn)在風(fēng)速弱、濕度大的氣象條件中，能見度在7～8km左右。連續(xù)霾日多出現(xiàn)在10月到次年的5月，其地面一般受氣壓梯度較小的氣壓場控制。

霾 天氣形勢 能見度 漳州市區(qū)

霾是近年來天氣預(yù)警預(yù)報中出現(xiàn)的新名詞，是一種氣象及環(huán)境災(zāi)害性天氣現(xiàn)象。霾也稱灰霾，在《霾的觀測和預(yù)報等級》（2010年）中，霾的天氣定義是：“大量極細微的干塵塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10.0km的空氣普遍混濁現(xiàn)象。霾使遠處光亮物體微帶黃、紅色，使黑暗物體微帶藍色?！?/p>

近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化、城市化加快，霾天氣明顯增多。嚴重的霾天氣使大氣能見度變差，直接引發(fā)各類海、陸、空交通事故以及城市空氣質(zhì)量問題，影響生態(tài)環(huán)境和人體健康[1-2]。對于福建的霾天氣，學(xué)界已開展過霾的時空分布、氣象條件等一系列特征研究[3-7]，王宏等對影響福州市霾產(chǎn)生的氣象要素場配置和天氣形勢進行歸類分析，鄭秋萍等對福建沿海城市霾天氣特征進行了分析，同時指出，2006～2010年，漳州市是福建省沿海地區(qū)霾日數(shù)最多的城市。本文對漳州近30年霾的變化特征進行分析，并對影響霾的不同氣象要素進行探討，為霾的預(yù)報提供理論依據(jù)。

1 資料及處理方法

1.1 資料來源

本文所用資料為漳州市氣象局市級國家基本氣象觀測站1981～2010年的氣象觀測資料，包括08、14、20和02時的能見度、相對濕度、天氣現(xiàn)象、逐日風(fēng)向、風(fēng)速和降水等資料。

1.2 處理方法

由于在地面觀測資料的天氣現(xiàn)象中，當能見度<10km，且沒有霾、輕霧（霧）以外視程障礙天氣現(xiàn)象時，觀測員一般是憑經(jīng)驗或各測站多年習(xí)慣來區(qū)分霾和輕霧（霧），就漳州地區(qū)而言，早些年由于霾出現(xiàn)較少，觀測員對霾的認識有限，因此霾的觀測記錄較少，這樣就導(dǎo)致很多霾被記錄成輕霧（霧）；而近年來霾天氣受到人們的重視，觀測員對霾的記錄標準也逐漸發(fā)生變化。為了排除觀測員的人為因素，客觀分析漳州市區(qū)霾天氣的變化情況，將地面觀測資料進行處理，用統(tǒng)一的標準來區(qū)分霾和輕霧。

目前對于霾的界定方法各異，許多學(xué)者對霾的研究標準也有差別，如王宏[4]根據(jù)福建的地域氣候特點，采用相對濕度為85%的閥值標準，即定義水平能見度小于10km，相對濕度小于85%為灰霾；吳兌[8-9]提出用日均值法統(tǒng)計霾日，定義“日均能見度小于10km，日均相對濕度（RH）小于90%，并排除降水、吹雪、雪暴、揚塵和煙幕等其他能導(dǎo)致低能見度的情況”為一個霾日；過宇飛[10]采用的方法與吳兌相似，以每天08、14和20時3個觀測時次的能見度、相對濕度進行判斷，當滿足任一時次能見度<10km，且相對濕度<90%，記為一個霾日。本文通過對不同方法的比較，以每天02、08、14和20時4個觀測時次的能見度、相對濕度進行判斷，當滿足任意兩個時次能見度<10km，且相對濕度<85%，記為一個霾日。

2 漳州1981-2010年霾的統(tǒng)計分析

2.1 年際和年代際變化特征

霾日數(shù)的年代際變化反映每個階段霾日的平均特征，從漳州各年代的10年平均霾日數(shù)演變（圖1 a）來看，30年來漳州出現(xiàn)霾的日數(shù)是逐漸增多的。20世紀80年代，年平均霾日數(shù)為6.7d；90年代，年平均霾日數(shù)增加到16.1d；21世紀00年代，霾日數(shù)急劇增加到58.8d。

每年的霾日數(shù)變化更能反映詳細的變化趨勢。從圖1（b）可以看出，在1981～2010年的30年里，出現(xiàn)了2次霾日增加明顯的時段和一次較為平穩(wěn)的時段。1981～1985年霾日數(shù)在5d左右，1985年開始逐漸增加，霾日數(shù)到1987年出現(xiàn)一個小高峰，為19d；之后到1998年一直維持在20d左右；1999年開始，霾日數(shù)開始大幅增加，到2004年，霾日數(shù)達到了最高峰，為79d；之后又到了一個平穩(wěn)期，2005～2010年霾日數(shù)在60d左右。

圖1 漳州市區(qū)1981～2010年霾日年代變化、年變化

2.2 季節(jié)和月變化特征

從氣候特征來看，漳州屬南壓季風(fēng)性濕潤氣候，冬半年受大陸盛行的冬季風(fēng)控制，加上冬季大部分時段天氣形勢比較穩(wěn)定，春季和秋季次之，夏季最少。

從漳州霾日的月份分布情況看(圖2)，漳州市1981～2010年不同月份灰霾日數(shù)明顯不同，出現(xiàn)霾日最多的月份為10月到次年的2月，其中12月最大，一年中的最高峰，1月次之；從1月開始減少，到了6月達到最小值，7月、8月屬于霾較少的期間，10月明顯躍增。從2000～2010年不同月份霾日數(shù)分布來看，各月的分布特征與近30年的分布特征類似，在10月也出現(xiàn)了一個小高峰。

圖2 1981～2010年漳州市區(qū)霾日數(shù)

漳州市霾日月、季呈現(xiàn)這樣的分布特征，跟漳州市的本地氣候有很大的關(guān)系，一般春季由于雨水充沛，雨水對空氣中重的灰塵等污染物起沖刷作用，不利于灰霾天氣的形成，夏季多強對流降水，加上來自海上的偏南風(fēng)帶來潔凈的空氣，使得空氣質(zhì)量好轉(zhuǎn)，不容易出現(xiàn)霾天氣。

3 氣象要素對霾的影響

3.1 風(fēng)向、風(fēng)速對霾的影響

霾天氣的出現(xiàn)需要一定的風(fēng)速條件，從漳州市1981～2010年霾日的風(fēng)速資料來看，霾日出現(xiàn)的平均風(fēng)速為1.3m/s，其中靜風(fēng)的情況占21.9%，大于3m/s的情況占3%，大于6m/s的霾日概率非常小，只有1d。漳州市非霾日的平均風(fēng)速為1.6m/s。說明在一般情況下，漳州市區(qū)的平均風(fēng)速較少，霾日的平均風(fēng)速更小。一般風(fēng)速弱，不利于污染物的水平擴散，易造成污染物局地堆積，空氣中易形成霾。

由風(fēng)向玫瑰圖（圖3）可見，漳州市霾日主導(dǎo)風(fēng)向為偏東南和西北，其中靜風(fēng)的頻率最大，占21.9%；在非靜風(fēng)中，東東南（ESE）風(fēng)頻率最大，占15.6%，西北風(fēng)頻率次之，占10.3%。這種風(fēng)向頻率的出現(xiàn)與霾出現(xiàn)的天氣形勢和漳州特殊的地理位置有關(guān)。在漳州，冷空氣從西路南下時，西北風(fēng)出現(xiàn)的概率較大，從東路南下時，則偏東風(fēng)出現(xiàn)的概率較大。

圖3 漳州市1981～2010年霾日風(fēng)向玫瑰圖

3.2 相對濕度和能見度

童堯青[11]研究認為，相對濕度較高有利于霾的形成。分析漳州的觀測資料發(fā)現(xiàn)，漳州市霾日的平均相對濕度為76%，74%的霾出現(xiàn)在相對濕度為70%的天氣，21%的霾出現(xiàn)在相對濕度為50%～70%的天氣。可見，相對濕度低的情況下，霾也不容易出現(xiàn)。

另外，從能見度分布來看，漳州市霾日出現(xiàn)在7～8km之間，出現(xiàn)的概率達44%，6～7km和8～9km次之，各占14%和18%。

3.3 降水對霾的影響

據(jù)漳州市區(qū)降水資料統(tǒng)計分析來看，漳州降水存在明顯的季節(jié)差異：夏季（7～9月）降水量最多，占全年的35%左右；春季中的春雨季（3～4月）占17%左右，梅雨季（5～6月）占32%左右；秋季（10～11月）降水量驟然減少，占7%；冬季（12月～次年2月）降水量占9%。由此可見，降水量與霾的季節(jié)分布恰好相反。這是因為梅雨季和夏季的充沛雨水對空氣起到清除作用，加上大氣的強對流運動，使懸浮在空氣中的灰塵、粉塵等大顆粒物沉降或向遠處輸送，不利于霾的形成；而冬季一般受高壓脊控制，大氣比較穩(wěn)定，有利于霾的形成。

3.4 連續(xù)霾日分布和天氣形勢的關(guān)系

統(tǒng)計連續(xù)3d以上的霾天氣可以發(fā)現(xiàn)（圖4），1981～2010年，漳州市共出現(xiàn)了47次連續(xù)霾天氣過程，連續(xù)霾天氣過程主要發(fā)生在10月到次年的5月，1月發(fā)生的概率最大，7月、8月沒有發(fā)生霾天氣過程。其中1981～1990年間，漳州沒有出現(xiàn)連續(xù)的霾天氣過程；1991～2000年，在1993年4月和1996年3月各出現(xiàn)3d的連續(xù)霾天氣過程；2001～2010年出現(xiàn)連續(xù)霾天氣過程最多，達到了45次，連續(xù)4、5、6、8、9、10d的連續(xù)霾天氣過程分別有11次、5次、3次、1次、2次、1次。2005年出現(xiàn)了兩次9d的霾天氣過程，2007年12月出現(xiàn)了10d的霾天氣過程。

圖4 1981～2010年漳州市3d以上霾天氣過程月分布

根據(jù)福建省霾天氣形勢分型冷高壓脊、變性冷高壓、低渦切變、高空槽、暖區(qū)輻合、副熱帶高壓及邊緣、臺風(fēng)( 熱帶輻合帶) 、臺風(fēng)( 熱帶輻合帶) 外圍等8 種天氣形勢[8]，對漳州市連續(xù)霾天氣形勢進行分析，發(fā)現(xiàn)地面一般氣壓梯度較小的氣壓場控制：1～4月，霾天氣在500hPa 30oN多高空槽影響，地面則一般是在長江中下游有一高壓中心，福建南部在均壓區(qū)內(nèi)或入海高壓后部，其主要原因是高空槽前不利于冷空氣南下；5～6月和10～11月，一般是高空槽后或副高控制，地面高壓底部均壓場或冷高壓脊前，其主要原因是冷空氣控制大氣穩(wěn)定或副高不利于冷空氣南下；9月的一次霾天氣過程是受副高和臺風(fēng)外圍下沉氣流影響；12月一般是高空槽后或多波動的西風(fēng)場，地面時均壓場或冷高壓脊，其主要原因是霾天氣冷空氣多次南下，地面維持冷高壓脊控制，2007年12月連續(xù)10d的霾天氣過程就是在這種天氣形勢下形成的。

4 結(jié)論

通過分析漳州市區(qū)霾的天氣特征，結(jié)論如下：

（1）漳州市1981～2010年近30年霾日數(shù)總體呈上升趨勢，出現(xiàn)了2次霾日增加明顯的時段和一次較為平穩(wěn)的時段, 1985年開始逐漸增加，到了1987年，霾日數(shù)達到一個小高峰；1999年起，霾日數(shù)開始大幅增加，在2004年，霾日數(shù)達到了最高峰。

（2）漳州市霾日呈現(xiàn)出顯著的季節(jié)變化特征，冬季最大，春季和秋季次之，夏季最少。一年有兩次高峰，一次在次年12月，一次在10月，這與漳州市的本地氣候和特殊的地理位置有關(guān)。

（3）漳州市霾多出現(xiàn)在風(fēng)速弱、濕度大的氣象條件中，能見度在7～8km左右。

（4）漳州市連續(xù)霾日多出現(xiàn)在10月到次年的5月，其地面一般受氣壓梯度較小的氣壓場控制。

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漳州市氣象局應(yīng)用研究(201504)。