郝紋進(jìn)山西省忻州市科技情報與戰(zhàn)略研究中心

本文利用忻州市14個氣象觀測站2004-2018年霾日觀測資料， 運用Micr0soft Excel表格對挑選出的霾資料進(jìn)行整理統(tǒng)計，采用統(tǒng)計學(xué)原理和氣候?qū)W統(tǒng)計方法進(jìn)行分析，研究結(jié)果顯示：發(fā)現(xiàn)忻州霾出現(xiàn)頻數(shù)具有明顯的地理環(huán)境特征，年平均霾日數(shù)與海拔高度呈反相關(guān)。地形分布特點是盆地、谷地顯著高于山地或丘陵。地理環(huán)境是影響大氣污染擴(kuò)散條件的主要因素之一。預(yù)報霾天氣落區(qū)時，在考慮天氣系統(tǒng)影響下，著眼點應(yīng)放在地理位置和季節(jié)上，這樣能提高霾的預(yù)報預(yù)警準(zhǔn)確率，對政府部門治理大氣環(huán)境提供決策參考。

關(guān)鍵詞：地理環(huán)境 霾日數(shù) 相關(guān)性 忻州

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市擴(kuò)大化，城市大氣污染問題日益突出，其中尤以細(xì)粒子（PM2.5）污染和由此引起的灰霾問題備受社會關(guān)注。霾是懸浮在大氣中的大量細(xì)微的塵粒、煙?；螓}粒使空氣混濁，水平能見度降低到10km以下的一種天氣現(xiàn)象。

霾天氣不僅造成視程障礙現(xiàn)象引起交通事故，也會使得區(qū)域極端氣候事件頻繁發(fā)，直接危害大氣環(huán)境，能誘發(fā)鼻炎、支氣管炎、小兒佝僂病等多種疾病，危害人體健康。近年來國內(nèi)一些學(xué)者對大范圍區(qū)域霾的組成及氣候特征，霾現(xiàn)象對氣候的影響等方面作了較為系統(tǒng)深入的研究。還有一些學(xué)者對霾形成的物理化學(xué)條件及如何區(qū)分霧與霾等做過細(xì)致的分析，但對忻州區(qū)域霧霾天氣的分布特征研究較少。受地理特征的影響，忻州區(qū)域各地，霧霾天氣的分布特征存在差異。近年來，忻州霾天氣出現(xiàn)頻率在迅速增加，已從2004年的每年幾天增至2018年的幾十天。因此，對于忻州市霾的研究迫在眉睫，以地理特征對大氣污染物擴(kuò)散條件影響為著眼點展開研究，對霧霾天氣的預(yù)報預(yù)警業(yè)務(wù)有著重要意義。

本文選取忻州市14個氣象觀測站2004-2018年各月霾日資料，運用Micr0soft Excel表格對霾日資料進(jìn)行整理統(tǒng)計，采用統(tǒng)計學(xué)原理和氣候?qū)W統(tǒng)計方法進(jìn)行分類統(tǒng)計、對比，根據(jù)地理特征和不同測站所在地各個行業(yè)的生產(chǎn)活動狀況，分析大氣污染與霾出現(xiàn)頻數(shù)的關(guān)系。

2004-2011年，除原平市、代縣、繁峙縣有霾日記錄外，其余各縣無霾日記錄，只有煙幕記錄。2012-2018年有霾日觀測記錄，而無煙幕觀測記錄。2004-2011年視程障礙天氣現(xiàn)象的能見度均為目測，2012年開始改自動觀測，因此2012年前后霾日資料存在不一致性。根據(jù)煙幕和霾的能見度判定相同特點及成分相似性，本文把煙幕和霾視為一種天氣現(xiàn)象。從2004-2018年逐年霾日觀測資料整體分析，根據(jù)經(jīng)驗判斷2014年岢嵐縣、五寨縣霾日記錄存在偏差，為了研究成果的精準(zhǔn)，本文不采用2014年霾日資料。

霾日地理分布特征

1.地理分布特征

忻州市位于山西省中北部，地理坐標(biāo)為：111～114°E、38～40°N。全市轄忻府區(qū)、原平市和定襄縣、五臺縣、代縣、繁峙縣、寧武縣、靜樂縣、神池縣、五寨縣、岢嵐縣、河曲縣、保德縣、偏關(guān)縣，共1區(qū)、1市、12縣，總面積2.5萬平方公里。按地形可分為盆地、谷地、山地。盆地有忻定原盆地和五寨盆地，山地有偏關(guān)縣、寧武縣、神池縣、靜樂縣和五臺縣，谷地有代縣、繁峙縣、河曲縣、保德縣。各縣海拔高度在759.4～1525.4m，定襄縣最低754.9m，神池縣最高1525.4m。由于地理環(huán)境不同，霾出現(xiàn)日數(shù)也不等。分析2004-2018年各縣年平均霾日知，霾日空間分布呈東多西少態(tài)勢，東西部各有一個高值中心。東部高值中心在原平市，年平均霾日161天，氣候概率44.1%；西部大高值中心保德縣，年平均霾日110天，氣候概率30.1%；年平均霾日較少的有偏關(guān)縣、神池縣、寧武縣和靜樂縣。

2.海拔高度影響

分析全市霾日資料知：海拔高度與霾日總體呈反相關(guān)，但定襄縣（海拔759.4m）、原平市（海拔828.2m）呈正相關(guān)。2012年，視程障礙天氣現(xiàn)象觀測方式由觀測員目測轉(zhuǎn)為儀器自動觀測，能見度小于10km的煙幕、輕霧、霾均被視為一種天氣現(xiàn)象記錄在冊。因此，2012年及以后霾日數(shù)明顯增加。分析發(fā)現(xiàn)，定襄縣年平均霾日從2004-2011年的1天增至2012-2018年的51天，原平市從168天減至105天，2014年五寨縣出現(xiàn)161個霧霾天，是2012-2016年平均霾日的5.4倍，岢嵐縣出現(xiàn)125個霧霾天，是2012-2016年平均霾日的4.5倍。能見度觀測方式的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致霾日資料存在不確定性。

霾日時間分布

1.年分布

2012-2018年，忻州市14個氣象觀測站資料顯示，全市霾日數(shù)為2077天，年平均霾日29.6天，最少12.6天，最多115.6天。各縣年平均霾日2-67天。代縣霾影響嚴(yán)重，年平均霾日67天，靜樂縣、寧武縣和偏關(guān)縣霾影響較輕，寧武縣、偏關(guān)縣5天左右，靜樂縣2天。

2.季分布

忻州市冬春季霾日數(shù)占全年的79.7%，夏秋季僅占20.3%，呈現(xiàn)出冬春季多、夏秋季少的分布特征。冬季平均霾日9.8天，占全年46.6%，夏季平均霾日數(shù)2.3天，占全年7. 8%。這主要是北方地區(qū)的采暖期一般在11月至次年3月，而4-10月是忻州市多雨時段，雨水對污染物起沉降作用，不利于霾的形成。

3.月分布

分析忻州市2012-2018年霾日數(shù)得知，不同月份霾日數(shù)明顯不同?？傮w來看，1-4月霾日出現(xiàn)最多，5月或6月最少，平均霾日0.5天，其余月份霾日1-1.5天。全年有3/4的霾出現(xiàn)在1-4月，1-4月霾出現(xiàn)最多的原因，一是氣象條件，冬季大氣狀態(tài)相對穩(wěn)定，易形成逆溫層，逆溫層阻擋了污染物的擴(kuò)散；二是采暖期燃煤增加，空氣中的煙塵增加，空氣中又增加了新的污染源；初春季節(jié)，大氣狀態(tài)有相對穩(wěn)定向相對不穩(wěn)定調(diào)整，氣象條件從有利向不利轉(zhuǎn)換。但實測資料顯示，3-4月是忻州市出現(xiàn)霾日最多的月份，其根本原因，3月采暖期還沒有結(jié)束，備耕工作已經(jīng)開始，農(nóng)民在大田里焚燒農(nóng)作物秸稈、根茬等，4月春耕春播工作已經(jīng)全面展開，雖然風(fēng)速加大，有利于污染物擴(kuò)散，但本地起沙和上游輸送，使得忻州市上空空氣中的顆粒物猛增，霾天氣增多。分月來看，平均霾日1月最多7.3天，5月最少0.4天。

地理環(huán)境影響

霾的形成取決于該地區(qū)排放污染物的源參數(shù)、氣象條件和地理環(huán)境。在源參數(shù)和氣象條件一定的情況下，地理環(huán)境是造成霾天氣的重要因素。保德地處黃河谷地，多吹山風(fēng)，山風(fēng)把污染物吹向盆地或谷地，冷空氣下沉凝結(jié)，有利于污染物濃度的聚積，有利于霾的形成和維持。原平地處忻定盆地，西有管涔山，東有太行山脈，南有天涯山，由于影響山西的天氣系統(tǒng)大多來自偏西或偏北方向，而管涔山脈對天氣系統(tǒng)起到了阻擋和削弱作用，而太行山山脈的阻擋作用又造成氣流回流，使谷地或盆地形成了一個“避風(fēng)港”， 不易于大氣污染物擴(kuò)散，因此在保德和原平各出現(xiàn)霾日高值中心。

社會因素影響

在忻州市所轄14個縣（市、區(qū)）中，原平市、保德縣、代縣等能源重化工發(fā)達(dá)，原平市以鋁、電、煤、鐵、機(jī)械裝備制造為支柱產(chǎn)業(yè)，保德縣有原煤、焦碳、化肥、水泥、陶瓷、電石、生鐵、玻璃器皿等產(chǎn)業(yè)， 2018年忻州市統(tǒng)計局資料顯示，原平市財政收入位列全市第一，保德縣位列第三，工業(yè)發(fā)達(dá)帶動貿(mào)易，運輸工具尾氣、工廠廢氣排放相對于多，導(dǎo)致污染源增多，因此霾日偏多。近年來，環(huán)境治理力度加大，許多小型工廠停產(chǎn)整頓或關(guān)閉，污染源逐漸減少，這也是原平市2012-2018年間霾日較前期減少原因之一。

總體而言，海拔高度與霾日總體呈反相關(guān)。由于經(jīng)濟(jì)因素影響和能見度觀測方式的改變，定襄、原平年平均霾日與海拔高度呈正相關(guān)。忻州市霾日呈冬春季多、夏秋季少的分布特征。冬春季霾日數(shù)占全年的79.7%，夏秋季僅占20.3%，冬季平均霾日9.8天，占全年46.6%，夏季平均霾日數(shù)2.3天，占全年7. 8%。霾天氣的形成取決于該地區(qū)排放污染物的源參數(shù)、氣象條件和地理環(huán)境。在源參數(shù)和氣象條件一定的情況下，地理環(huán)境造成霾天氣的重要因素。盆地和谷地霾日多于山地。自2004-2018年霾日整體呈增多趨勢。由于2012年1月能見度觀測方式從目測轉(zhuǎn)為自動，因此霾日資料存在不一致性。