吳 兌,陳慧忠,吳 蒙,廖碧婷,王迎春,廖曉農(nóng),張小玲,權(quán)建農(nóng),劉偉東,古 月,趙秀娟,孟金平,孫 丹

(1.暨南大學(xué)大氣環(huán)境安全與污染控制研究所,廣東 廣州 510632；2.中國(guó)氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所,廣東 廣州 510080；3.北京市氣象局,北京 100089；4.中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州510275；5.東莞市氣象局,廣東 東莞 523086；6.廣州市蘿崗區(qū)氣象局,廣東 廣州 510530)

三種霾日統(tǒng)計(jì)方法的比較分析—以環(huán)首都圈京津冀晉為例*

吳 兌1,2,3,4*,陳慧忠2,5,吳 蒙4,廖碧婷6,王迎春3,廖曉農(nóng)3,張小玲3,權(quán)建農(nóng)3,劉偉東3,古 月3,趙秀娟3,孟金平3,孫 丹3

(1.暨南大學(xué)大氣環(huán)境安全與污染控制研究所,廣東 廣州 510632；2.中國(guó)氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所,廣東 廣州 510080；3.北京市氣象局,北京 100089；4.中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東 廣州510275；5.東莞市氣象局,廣東 東莞 523086；6.廣州市蘿崗區(qū)氣象局,廣東 廣州 510530)

為了研究單次值法、日均值法、14時(shí)值法3種常用的霾日和輕霧(霧)日統(tǒng)計(jì)結(jié)果的異同,以環(huán)首都圈京津冀晉四省市為例進(jìn)行了比較.華北地區(qū)霾日用 3種方法統(tǒng)計(jì)的過(guò)去 60余年霾日的區(qū)域分布表明,3種方法統(tǒng)計(jì)的霾日是單次值法>日均值法>14時(shí)值法,大致是1：0.54：0.45的關(guān)系,但區(qū)域分布趨勢(shì)比較相似.典型城市霾日的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)大都十分相似.而輕霧(霧)日的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)表明,用單次值法統(tǒng)計(jì)的明顯偏多,且有長(zhǎng)期下降趨勢(shì);而用日均值法與14時(shí)值法統(tǒng)計(jì)的輕霧(霧)日無(wú)大差別,且沒(méi)有明顯的長(zhǎng)期變化趨勢(shì),反映了年季和年代季的氣候波動(dòng).從長(zhǎng)期季節(jié)變化趨勢(shì)來(lái)看,3種統(tǒng)計(jì)方法的結(jié)果除日數(shù)的差別外,季節(jié)分布特征比較類似.一個(gè)突出的特點(diǎn)是除去采暖季有較多的霾日外,在盛夏季節(jié)霾日也明顯多,集中出現(xiàn)在6～9月,尤其是7～8月,與桑拿天同期出現(xiàn),這與全國(guó)大部分城市的變化趨勢(shì)完全不同.是華北地區(qū)的特有現(xiàn)象.用單次值法統(tǒng)計(jì)霾日,將包括所有的霾過(guò)程,即大范圍持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),且與一定天氣系統(tǒng)與近地層擴(kuò)散條件相關(guān)連的霾,及在穩(wěn)定的晴朗夜間由于輻射降溫,使相對(duì)濕度升高而導(dǎo)致能見(jiàn)度下降形成的霾.用日均值法,則可能更多的顯示長(zhǎng)時(shí)間大范圍的霾天氣過(guò)程;而使用14時(shí)法,則對(duì)早晚因濕度增加降低能見(jiàn)度出現(xiàn)的霾天氣漏記,突出長(zhǎng)時(shí)間大范圍的霾天氣過(guò)程.

環(huán)首都圈；霾日；輕霧(霧)日；統(tǒng)計(jì)方法；長(zhǎng)期趨勢(shì)

我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái),由于經(jīng)濟(jì)規(guī)模的迅速擴(kuò)大和城市化進(jìn)程的加快,在城市群區(qū)域和大城市的大氣氣溶膠污染日趨嚴(yán)重,尤其是在我國(guó)東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的京津冀、長(zhǎng)江三角洲與珠江三角洲地區(qū)[1-9],由細(xì)粒子氣溶膠造成的能見(jiàn)度惡化事件越來(lái)越多,原來(lái)少見(jiàn)的天氣現(xiàn)象“霾”成為一種常見(jiàn)現(xiàn)象,原來(lái)在各類詞典上霾是一種非水成物造成視程障礙的自然現(xiàn)象,近年來(lái)由于人類活動(dòng)大氣氣溶膠細(xì)粒子污染日趨嚴(yán)重,使得霾現(xiàn)象主要由人類活動(dòng)所造成.

對(duì)于霾日確定標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的分析,長(zhǎng)期以來(lái)頗多爭(zhēng)議,經(jīng)過(guò)近年來(lái)的實(shí)踐,逐漸形成了單次值法、日均值法、14時(shí)值法3種霾日統(tǒng)計(jì)方法,但3種方法之間有無(wú)關(guān)聯(lián),是否客觀需要驗(yàn)證.因此本文通過(guò) 3種霾日統(tǒng)計(jì)方法結(jié)果的對(duì)比,討論了不同方法統(tǒng)計(jì)的霾日在長(zhǎng)期演變趨勢(shì)、區(qū)域分布特征以及季節(jié)變化方面的異同,以利于今后對(duì)于霾日的分析能有較為客觀的比較,間接評(píng)估氣溶膠污染的長(zhǎng)期變化.

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本文資料來(lái)源于我國(guó)氣象系統(tǒng)地面觀測(cè)網(wǎng)1951～2005年743個(gè)國(guó)家基本(基準(zhǔn))站的觀測(cè).該資料是我國(guó)最全面完整的地面氣象要素觀測(cè)資料,均經(jīng)過(guò)了國(guó)家氣象中心氣象資料室的質(zhì)量檢驗(yàn).京津冀晉 2006～2012年的資料來(lái)自于中國(guó)氣象局氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)(MICAPS)平臺(tái).

對(duì)于使用長(zhǎng)期氣候資料進(jìn)行霾的統(tǒng)計(jì),需要統(tǒng)一的定量標(biāo)準(zhǔn),不能直接使用天氣現(xiàn)象記錄,因?yàn)檫^(guò)去長(zhǎng)期在全國(guó)氣象系統(tǒng)的臺(tái)站觀測(cè)業(yè)務(wù)中,區(qū)分霾的判據(jù)比較混亂,缺乏可比性,全國(guó)沒(méi)有統(tǒng)一的輔助判別標(biāo)準(zhǔn),需要說(shuō)明的是,在歷史上中央氣象局、國(guó)家氣象局、中國(guó)氣象局的各種版本的地面觀測(cè)規(guī)范等技術(shù)文件中,對(duì)霾的界定一直是非常清晰的,從來(lái)沒(méi)有給出過(guò)相對(duì)濕度限值作為輔助標(biāo)準(zhǔn).各省各站的所謂標(biāo)準(zhǔn),均沒(méi)有白紙黑字的任何依據(jù),各地(不同觀測(cè)員)識(shí)別霾太任意,所以在全國(guó)各省各站非?；靵y,甚至在同一個(gè)站,不同觀測(cè)員也不一樣.直接使用這些天氣現(xiàn)象資料進(jìn)行的分析文章的科學(xué)性大大降低,因而需要使用能見(jiàn)度、天氣現(xiàn)象、相對(duì)濕度來(lái)綜合判斷,而且要將其他視程障礙現(xiàn)象剔除,就是說(shuō)要自己處理資料,不能直接使用報(bào)表的霾日資料[10-13].

2 統(tǒng)計(jì)方法

對(duì)于長(zhǎng)期的氣候變化,有 3種常用的處理大量歷史資料的統(tǒng)計(jì)方法.

第1種是,首先需按照觀測(cè)記錄逐次訂正,只要在 1天中某個(gè)觀測(cè)時(shí)次符合出現(xiàn)霾的標(biāo)準(zhǔn)即統(tǒng)計(jì)為1個(gè)霾日.逐次天氣現(xiàn)象是否為霾按以下原則確定∶能見(jiàn)度小于10km的資料,天氣現(xiàn)象代碼必須是01(露)、02(霜)、03(結(jié)冰)、04(煙幕)、05(霾)、10(輕霧)、42(霧)7種之一,且相對(duì)濕度小于90%的記為1個(gè)霾記錄.其他天氣現(xiàn)象在統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)日數(shù)如雨日、雪日、雷暴日等等也是采用類似的方法,可稱為“單次值”法.本文的資料大部分站是4次(北京時(shí)間02∶00、08∶00、14∶00、20∶00)觀測(cè),也有一部分站夜間不守班僅有3次觀測(cè)(北京時(shí)間08∶00、14∶00、20∶00時(shí))資料.

第 2種是用日均值,定義當(dāng)日均能見(jiàn)度(MOR)小于 10km,日均相對(duì)濕度(RH)小于 90%,并排除降水、吹雪、雪暴、揚(yáng)沙、沙塵暴、浮塵、煙幕等其他能導(dǎo)致低能見(jiàn)度事件的情況為一個(gè)霾日[3,6].

第3種是使用14∶00實(shí)測(cè)值,用于分析的能見(jiàn)度小于 10km的資料必須同時(shí)滿足以下 3個(gè)條件,14∶00;代碼 01(露)、02(霜)、03(結(jié)冰)、04(煙幕)、05(霾)、10(輕霧)、42(霧);相對(duì)濕度小于90%的記為一個(gè)霾日.以相對(duì)濕度 90%為界對(duì)霾、輕霧(霧)進(jìn)行劃分,當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到 90%以上時(shí)認(rèn)為是輕霧(霧),小于 90%認(rèn)為是霾.這樣既可把輕霧(霧)中被誤報(bào)的霾分離出來(lái), 又可把霾中被誤報(bào)的輕霧(霧)分離出去.同時(shí),利用天氣現(xiàn)象代碼可將降水、吹雪、雪暴、揚(yáng)沙、沙塵暴、浮塵、煙幕等天氣事件篩選出來(lái).這種方法被國(guó)際上廣泛應(yīng)用來(lái)討論長(zhǎng)期能見(jiàn)度變化趨勢(shì)[14-17].

表1 不同機(jī)構(gòu)的霧/輕霧/霾的標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The standard of fog/ mist/haze in different departments

需要說(shuō)明的是,在不同歷史時(shí)期,WMO和其他國(guó)家氣象機(jī)構(gòu)曾經(jīng)給出過(guò)區(qū)別霾與霧的建議

[18-23],其中也有使用相對(duì)濕度作為輔助判據(jù)的(表1),世界氣象組織(WMO)在2001、2005、2008年的報(bào)告中識(shí)別霾(haze)和輕霧(mist),需結(jié)合相對(duì)濕度限值;而對(duì)于輕霧,WMO在2001年、2005年和 2008年的報(bào)告中建議相對(duì)濕度大于 95%;而英國(guó)天氣局在1994年規(guī)定出現(xiàn)霾時(shí)相對(duì)濕度低于95%,英國(guó)天氣局分別在1982、1991、1994年規(guī)定出現(xiàn)輕霧時(shí)相對(duì)濕度低于100%但大于等于95%;對(duì)于霧(fog),各個(gè)機(jī)構(gòu)都描述為相對(duì)濕度通常接近 100%.這里都明確指出出現(xiàn)霾時(shí)相對(duì)濕度要小于 95%.而我們?yōu)槭裁磳⒊霈F(xiàn)霾時(shí)的相對(duì)濕度定為 90%呢？這是因?yàn)?目前自動(dòng)氣象站的濕度傳感器在高濕度段有 5%的誤差[24],另外需要保證所有入圍的資料確定是霾,不能引起爭(zhēng)議,也需要將相對(duì)濕度限值降低 5%,國(guó)際上也是這樣處理的[14-15].

圖1 霾與輕霧(霧)區(qū)分的概念模型Fig.1 The conceptual model of distinguishing haze and mist (fog)

依據(jù)國(guó)際組織的有關(guān)規(guī)定和氣溶膠物理化學(xué)特征分析,提出了區(qū)分霾與輕霧(霧)的概念模型(圖1).進(jìn)而提出了霾的觀測(cè)和預(yù)報(bào)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[25],本文的統(tǒng)計(jì)結(jié)果均是在上述基礎(chǔ)上得到的.

3 結(jié)果與討論

3.1 區(qū)域分布特征

圖2 環(huán)首都圈京津冀晉霾日區(qū)域分布Fig.2 The regional haze days’ distribution in Beijing (BJ), Tianjin (TJ), Hebei (HB) and Shanxi (SX)

霾日年均值區(qū)域分布由圖 2可見(jiàn),單次值法、日均值法、14時(shí)值法3種方法統(tǒng)計(jì)的環(huán)首都圈京津冀晉過(guò)去60余年霾日是單次值法>日均值法>14時(shí)值法,但分布趨勢(shì)比較相似.在1950～1960年代,區(qū)域內(nèi)霾日比較少,1970年代開(kāi)始增多,1980年代以后明顯增多,并形成幾個(gè)霾日集中區(qū),比較明顯的是邯鄲-邢臺(tái)-石家莊-保定-北京-天津的帶狀分布,與任陣海等指出沿太行山東側(cè)的空氣污染帶分布相一致[26].還有太原及以南的帶狀分布,最為嚴(yán)重的情況出現(xiàn)在 1996～2000年,2000年以后有一定減少.

3.2 長(zhǎng)期變化趨勢(shì)

3種方法統(tǒng)計(jì)的過(guò)去近 60年北京霾日是單次值法>日均值法>14時(shí)值法,大致是1∶0.54∶0.45的關(guān)系,但長(zhǎng)期變化趨勢(shì)十分相似.而輕霧(霧)日的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)表明,用單次值法統(tǒng)計(jì)的明顯偏多,且有長(zhǎng)期下降趨勢(shì),與其他[27-28];而用日均值法與14時(shí)值法統(tǒng)計(jì)的輕霧(霧)日無(wú)大差別,在 60余年中趨勢(shì)性變化不明顯,反映了年季和年代季的氣候波動(dòng).

以單次值為例,北京在 1950年代霾日較多,與同期沙塵天氣偏多相關(guān)聯(lián),年霾日可達(dá)250d以上,這主要與周邊地區(qū)的揚(yáng)沙有關(guān),隨著在首都周邊地區(qū)的大規(guī)模植樹(shù)造林,尤其是在西部永定河流域和北部山區(qū)及河北、內(nèi)蒙古壩上地區(qū)的植樹(shù)造林,以及北京城區(qū)道路硬化改造,到1967年,霾日已經(jīng)減少到 1年不足 50d,治理?yè)P(yáng)沙和浮塵的效果顯著;1970年代以后北京的能見(jiàn)度急劇惡化導(dǎo)致霾日迅速增加,到 1980年代初增加到 250d以上,一直到1999年前后北京的霾日維持在每年200～250d左右; 21世紀(jì)以來(lái)逐漸減少到年霾日150d左右.2000年以后到北京奧運(yùn)會(huì)前后,霾日持續(xù)下降,到2010年霾日僅有約100d,2012年有所反彈,增加到超過(guò)150d.

圖3 北京霾日與輕霧(霧)日的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)Fig.3 The long term trends of haze days and mist(fog) days in Beijing

圖 4為環(huán)首都圈京津冀晉代表性城市過(guò)去60余年霾和輕霧(霧)出現(xiàn)的天數(shù).3種統(tǒng)計(jì)方法的長(zhǎng)期趨勢(shì)結(jié)果在有些城市出現(xiàn)了明顯差異,比如太原用單次值法統(tǒng)計(jì)的霾日歷年都比較多,趨勢(shì)不明顯,但按日均值和14時(shí)值統(tǒng)計(jì)的結(jié)果有明顯增加的長(zhǎng)期趨勢(shì).說(shuō)明太原用單次值法統(tǒng)計(jì)的霾日比較多,表明太原早期(1950～1970年代)早晨那種由輻射冷卻引起的低能見(jiàn)度形成的霾是較多的, 但中午就不出現(xiàn)了,因而長(zhǎng)期趨勢(shì)不明顯;而用日均值或14時(shí)值統(tǒng)計(jì)忽略了早晚因濕度增加降低能見(jiàn)度的霾,早期的霾日減少了,后期主要是大范圍持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的霾增加了,結(jié)果在日平均法和14時(shí)值法的統(tǒng)計(jì)結(jié)果都有反映了,表現(xiàn)霾日有明顯增加的趨勢(shì).還有些城市如保定,日均值與 14時(shí)值的結(jié)果,較單次值結(jié)果突出了峰值.這些結(jié)果,與趙普生等[27]使用1980～2008年京津冀107個(gè)地面站資料分別使用日均值和14時(shí)值兩種方法的分析結(jié)果有相似之處.

以單次值為例,華北北部的張家口和唐山霾日較少,除去個(gè)別年份霾日均不超過(guò)每年 150d;天津在1980～1990年代霾日較多,最多可達(dá)每年300d以上,本世紀(jì)霾日緩慢增加,近年達(dá)到 150d以上,較北京明顯偏多;塘沽近 10余年的情況與天津類似;太原自 1970年代以來(lái),霾日呈穩(wěn)步增加趨勢(shì),近年已經(jīng)超過(guò)每年250d;保定在1980年代曾經(jīng)出現(xiàn)霾日峰值,接近每年 350d,近年維持在每年100～150d左右;石家莊霾日自1970年代開(kāi)始增加,至 1990年代末期達(dá)到峰值,每年有霾日250余d,本世紀(jì)呈下降趨勢(shì),2012年霾日不足100d;邢臺(tái)霾日也是自1970年代開(kāi)始增加,1980～2004年長(zhǎng)期維持高位震蕩,每年霾日超過(guò)200余d,而后開(kāi)始明顯下降.以上各地用單次值統(tǒng)計(jì)的輕霧(霧)日有長(zhǎng)期下降趨勢(shì),與其他作者的結(jié)果相似[28-30];而日均值和 14時(shí)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果均沒(méi)有明顯的趨勢(shì)性變化,反映了年季和年代季的氣候波動(dòng).當(dāng)然,中長(zhǎng)期天氣氣候背景的波動(dòng)也會(huì)對(duì)能見(jiàn)度的變化產(chǎn)生影響,但這個(gè)問(wèn)題非常復(fù)雜,研究難度很大.

從霾現(xiàn)象出現(xiàn)的物理過(guò)程可以知道,出現(xiàn)霾這種低能見(jiàn)度天氣現(xiàn)象,主要有兩個(gè)控制因子,一是需要?dú)馊苣z濃度高(主要是 PM2.5濃度高),另一個(gè)是較高的相對(duì)濕度.從氣象因子考慮,主要是相對(duì)濕度的變化.有分析表明在相對(duì)濕度70%～ 90%間濕度增加是能見(jiàn)度降低的主要原因,而相對(duì)濕度在 70%以下時(shí),氣溶膠濃度增加是能見(jiàn)度降低的主要原因[31].而霾天氣也主要以二種形式出現(xiàn),一種是大范圍的,持續(xù)時(shí)間也比較長(zhǎng),這通常與一定的天氣系統(tǒng)與近地層擴(kuò)散條件相關(guān)連;另一種與輻射霧的氣象成因類似,它是在穩(wěn)定的晴朗夜間由于輻射降溫,使相對(duì)濕度升高而導(dǎo)致能見(jiàn)度下降從而形成霾.因而如果用單次值法統(tǒng)計(jì),將包括所有的霾過(guò)程,用日均值法,則可能更多的顯示長(zhǎng)時(shí)間大范圍的霾天氣過(guò)程;而使用14時(shí)值法,則可能對(duì)早晚因濕度增加出現(xiàn)的霾天氣漏記,突出長(zhǎng)時(shí)間大范圍的霾天氣過(guò)程.

3.3 季節(jié)變化特點(diǎn)

圖 5是北京不同月份霾日的長(zhǎng)期季節(jié)變化特征,3種統(tǒng)計(jì)方法的結(jié)果除日數(shù)的差別外,季節(jié)分布特征比較類似.一個(gè)突出的特點(diǎn)是除去采暖季有較多的霾日外,在盛夏季節(jié)霾日也明顯多,集中出現(xiàn)在6～9月,尤其是盛夏季節(jié)的7～8月,與所謂的桑拿天同期出現(xiàn),這與全國(guó)大部分城市的變化趨勢(shì)完全不同[6],可能與盛夏季節(jié)華北平原特殊的邊界層結(jié)構(gòu),和在高濕度背景下氣溶膠的吸濕增長(zhǎng)使得消光增加,造成能見(jiàn)度明顯惡化有關(guān),值得深入研究.

以上分析在圖 6中也有所體現(xiàn),3種統(tǒng)計(jì)方法的結(jié)果除日數(shù)的差別外,季節(jié)分布特征比較類似.京津冀晉各個(gè)城市除去采暖季有較多的霾日外,在盛夏季節(jié)霾日也明顯多,集中出現(xiàn)在6～9月,尤其是盛夏季節(jié)的7～8月,與所謂的桑拿天同期出現(xiàn),與前面分析北京的情況比較一致,看來(lái)是華北地區(qū)的特有現(xiàn)象.

圖6 華北典型站月霾日的長(zhǎng)期變化Fig.6 The long term trends of monthly mean haze days in typical cities in North China

4 結(jié)論

4.1 華北地區(qū)環(huán)首都圈京津冀晉過(guò)去 60余年霾日的區(qū)域分布表明,3種方法(單次值法、日均值法、14時(shí)值法)統(tǒng)計(jì)的霾日是單次值法>日均值法>14時(shí)值法,大致是1∶0.54∶0.45的關(guān)系,但分布趨勢(shì)比較相似.

4.2 3種方法統(tǒng)計(jì)的華北9城市長(zhǎng)期變化趨勢(shì)十分相似.而輕霧(霧)日的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)表明,用單次值法統(tǒng)計(jì)的明顯偏多,且有長(zhǎng)期下降趨勢(shì);而用日均值法與 14時(shí)值法統(tǒng)計(jì)的輕霧(霧)日無(wú)大差別,且沒(méi)有明顯的長(zhǎng)期變化趨勢(shì),反映了年季和年代季的氣候波動(dòng).3種統(tǒng)計(jì)方法的長(zhǎng)期趨勢(shì)結(jié)果在華北有些城市出現(xiàn)了明顯差異,比如太原用單次值統(tǒng)計(jì)的霾日歷年都比較多,趨勢(shì)不明顯,但按日均值和14時(shí)值統(tǒng)計(jì)的結(jié)果有明顯增加的長(zhǎng)期趨勢(shì).還有些城市如保定,日均值與 14時(shí)值的結(jié)果,較單次值結(jié)果突出了峰值.

4.3 從長(zhǎng)期季節(jié)變化趨勢(shì)來(lái)看,3種統(tǒng)計(jì)方法的結(jié)果除日數(shù)的差別外,季節(jié)分布特征比較類似.一個(gè)突出的特點(diǎn)是除去采暖季有較多的霾日外,在盛夏季節(jié)霾日也明顯多,集中出現(xiàn)在6～9月,尤其是盛夏季節(jié)的7～8月,與所謂的桑拿天同期出現(xiàn),這與全國(guó)大部分城市的變化趨勢(shì)完全不同.是華北地區(qū)的特有現(xiàn)象.

4.4 用單次值法統(tǒng)計(jì)霾日,將包括所有的霾過(guò)程,即大范圍的,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),通常與一定的天氣系統(tǒng)與近地層擴(kuò)散條件相關(guān)連的霾,也包括在穩(wěn)定的晴朗夜間由于輻射降溫,使相對(duì)濕度升高而導(dǎo)致能見(jiàn)度下降形成的霾.用日均值法,則可能更多的顯示長(zhǎng)時(shí)間大范圍的霾天氣過(guò)程;而使用14時(shí)法,則對(duì)早晚因濕度增加降低能見(jiàn)度出現(xiàn)的霾天氣漏記,突出長(zhǎng)時(shí)間大范圍的霾天氣過(guò)程.

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Comparison of three statistical methods on calculating haze days-taking areas around the capital for example.

WU Dui1,2,3,4*, CHEN Hui-zhong2,5, WU Meng4, LIAO Bi-ting6, WANG Ying-chun3, LIAO Xiao-nong3, ZHANG Xiao-ling3, QUAN Jian-nong3, LIU Wei-dong3, GU Yue3, ZHAO Xiu-juan3, MENG Jin-ping3, SUN Dan3
(1.Institute of Atmospheric Environment Safety and Pollution Control, Jinan University, Guangzhou 510632, China；2.Institute of Tropical and Marine Meteorology, China Meteorological Administration, Guangzhou 510080, China；3.Beijing Meteorological Bureau, Beijing 100089, China；4.Department of Atmospheric Science, School of Environmental Science and Engineer, Sun Yai-sen University, Guangzhou 510275, China；5.Dongguan Meteorological Bureau, Dongguan 523086, China；6.Meteorology Administration of Luogang, Guangzhou 510530, China). China Environmental Science, 2014,34(3)：545～554

This study set Beijing (BJ), Tianjin (TJ), Hebei (HB) and Shanxi (SX) among the areas around the capital as example to compare three methods on calculating haze or mist (fog) days. The three methods include single value method, daily mean method and 14：00PM moment method. The main results are as below： the regional haze days’ distribution during the past 60years in North China calculated by the three methods showed difference. The rank of the haze day numbers was single value method, daily mean method and 14：00PM moment method, with the ratio of about 1：0.54：0.45. But the regional trends appeared similar for the three methods. The long term trends of haze days for the typical cities were quite similar. The long term trends of mist (fog) days calculated by three methods turns out that single value method counted obviously more fog days and presented a long term decreasing trend, while the values gained by daily mean method and 14：00PM moment method had no significant difference, both with no significant long term trends and showedclear the interannual and inter-decadal variation. The long term trends calculated by the three methods presented obvious difference in some cities in North China. For the long term trends of seasonal variation, the seasonal distributions obtained by the three methods were similar although the difference in numbers. One outstanding feature was that there were obviously more haze days in summer besides in the heating season, mainly concentrated in June to September, especially in July to August, occurring at the same time as the sultry weather. This distribution was a unique phenomenon in North China, which was quite different from most of the other cities in China. Calculating by the single value method will include all haze processes, i.e. wide and lasting haze, which is related to the specific synoptic systems and near-surface diffusion conditions, or some other formed by decreased visibility under higher relative humidity caused by radiative cooling at the stable clear night. Calculating by the daily mean method will result in more wide and lasting haze processes, while using 14：00PM moment method can highlight the wide and lasting haze processes but neglect the haze with poor visibility caused by humidity rising in the morning and at night.

areas around the capital；haze day；mist (fog) day；calculate method；long term trend

X513

：A

：1000-6923(2014)03-0545-10

吳 兌(1951-),男,北京人,教授,主要研究方向?yàn)榇髿馕锢砘瘜W(xué)與大氣環(huán)境、及環(huán)境氣象學(xué).發(fā)表論文260余篇.

2013-06-20

國(guó)家“973”項(xiàng)目(2011CB403403)

* 責(zé)任作者, 二級(jí)研究員, wuduigz@gmail.com