周 輝,權(quán)文婷,趙青蘭

(陜西省農(nóng)業(yè)遙感信息中心,西安 710014)

陜西省關(guān)中地區(qū)霾天氣時(shí)空分布特征

周 輝,權(quán)文婷,趙青蘭

(陜西省農(nóng)業(yè)遙感信息中心,西安 710014)

利用國家氣象信息中心提供的數(shù)據(jù)產(chǎn)品——霧霾數(shù)據(jù)集(v1.0),篩選整理出1983—2012年陜西省關(guān)中地區(qū)48個(gè)氣象站的霾天氣現(xiàn)象數(shù)據(jù),分析關(guān)中霾日 (站次)的時(shí)空分布特征。結(jié)果表明：關(guān)中地區(qū)霾日共有17435站次,年平均581.2站次,霾日呈減少趨勢；關(guān)中霾日月分布呈“碗”狀形態(tài),其中1月(123.7站次)、12月(111.5站次)最多,5—8月較少為13.3～14.6站次,10月到次年3月屬霾天氣的高發(fā)期；藍(lán)田、長安、華縣、大荔是關(guān)中地區(qū)霾天氣的高發(fā)區(qū)。2003—2012年,在關(guān)中48個(gè)站中,有25站年平均霾日在1d以內(nèi),占52.1%,其中有13站連續(xù)10a無霾日,占關(guān)中站點(diǎn)的27%。

關(guān)中地區(qū)；霾；時(shí)空分布特征

近年來,霾逐漸成為人們熟識的天氣現(xiàn)象,國內(nèi)針對霾的研究,廣泛涉及到霾的時(shí)空分布[1-5]、成因[6-7]、長期變化趨勢[8]、城市化對其的影響[9-10]、災(zāi)害影響分析等方面,研究人員采用了地面觀測氣象站數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)資料、高時(shí)空密度機(jī)場逐時(shí)能見度數(shù)據(jù)[5]、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)[6-7]、城市發(fā)展統(tǒng)計(jì)指標(biāo)[10]等在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)源,研究結(jié)果表明,霾天氣受到當(dāng)?shù)刈匀坏孛?、氣候、城市化水平等因素的影?總會在時(shí)間和空間上表現(xiàn)出其特有的規(guī)律。關(guān)中地區(qū),北靠黃土高原南緣,南依秦嶺山脈北坡,西起寶雞峽,東至潼關(guān),自寶雞向東逐漸變寬,形成關(guān)中盆地,冬春季降水少,較為干燥,這種地形地貌和氣候特征為霾的形成和不易擴(kuò)散提供了有利條件,同時(shí),關(guān)中盆地工業(yè)密集、人口眾多,工業(yè)污染和人類活動形成了大量空氣污染顆粒源。因此,以氣象觀測歷史資料為基礎(chǔ),研究關(guān)中地區(qū)霾日的時(shí)空分布特征具有重要意義。

1 數(shù)據(jù)來源和方法

國家氣象信息中心于2013年6月制作了霧霾數(shù)據(jù)集(v1.0),該數(shù)據(jù)集采用中國31個(gè)省(區(qū)、市)內(nèi)2400余個(gè)國家級地面氣象站地面氣象觀測數(shù)據(jù)文件和實(shí)時(shí)上傳的地面氣象要素?cái)?shù)據(jù)文件,數(shù)據(jù)質(zhì)量得到嚴(yán)格控制,其中霾的數(shù)據(jù)正確率為99.97%。霾現(xiàn)象均來自連續(xù)天氣現(xiàn)象段,當(dāng)某站連續(xù)天氣現(xiàn)象記錄中記有 “霾”時(shí),日值數(shù)據(jù)標(biāo)記為“1”,即1個(gè)霾日(d),若未記錄則標(biāo)記為“0”,缺測記為 “8”。本文使用的霾數(shù)據(jù),是剔除標(biāo)記為“0”和“8”的數(shù)據(jù)。篩選提取1983—2012年共30a陜西省關(guān)中地區(qū)48個(gè)站點(diǎn)的全部霾日數(shù)據(jù),分析關(guān)中霾天氣的時(shí)空分布特征。區(qū)域總霾日 (站次)為各站霾日之和。

2 關(guān)中霾天氣的時(shí)空分布特征

2.1 年際變化

1983—2012年陜西省關(guān)中地區(qū)48個(gè)氣象觀測站總霾日為17435站次,年平均581.2站次,最多年為1992年,共1147站次,最少年為2012年,共202站次(圖1)。霾日在500～1000站次之間的年份有17a,占56.7%；500站次以下的有12a,占40%。從圖1可看出, 1983—1992年,關(guān)中地區(qū)年霾日從783站次,上升到1147站次,年均增長36.4站次；1992—2012年,霾日從1147站次下降到202站次,年均下降47.3站次。整體來看,1983—2012年,關(guān)中地區(qū)總霾日呈現(xiàn)減少趨勢。

圖1 1983—2012年關(guān)中地區(qū)48個(gè)氣象站總霾日的年變化

2.2 月變化

1983—2012年關(guān)中地區(qū)霾日有明顯的月變化,各月總霾日見表1。霾主要集中在10月—次年3月,期間的霾日占全年的83.4%。各月總霾日的30a平均分布呈明顯的 “碗”狀形態(tài)(圖2),其中1月(123.7站次)、12月(111.5站次)最多,相當(dāng)于 “碗”沿兒,其次為2月(81.4站次)、11月(72.9站次),再次為3月(50.3站次)和10月(44.7站次),5—8月較少為13.3～14.6站次,相當(dāng)于“碗”底兒。這個(gè) “碗”狀形態(tài),直觀反映出關(guān)中地區(qū)霾天氣在一年內(nèi)的變化規(guī)律：10月到次年3月是霾天氣的高發(fā)期,5—8月相對較少發(fā)生。

表1 1983—2012年關(guān)中總霾日的月變化 站次

圖2 1983—2012年關(guān)中各月平均霾日變化

圖3 關(guān)中地區(qū)不同時(shí)段年平均霾日空間分布

2.3 空間分布

1983—2012年,關(guān)中48站中,年平均霾日排名前10位的分別為：藍(lán)田(72.1d)、長安(70.6d)、大荔(46.0d)、華縣(31.8d)、西安(29.9d)、華陰(25.0d)、白水(23.8d)、鳳翔(23.3d)、陳倉(22.5d)、蒲城(22.0d)。

利用ARCGIS分別對1983—1992年、1993—2002年、2003—2012年3個(gè)時(shí)間段的年平均霾日進(jìn)行空間分布分析,將霾日分為10個(gè)區(qū)間(圖3)。1983—1992年,霾高發(fā)區(qū)在長安(80.3d)、藍(lán)田(56.9d)、西安(55.2d)、華縣(47.8d)、臨渭(44.9d)；1993—2002年,霾高發(fā)區(qū)在藍(lán)田(90.8d)、大荔(73.3d)、長安(68.7d)、白水(40.4d)、華縣(36.7d)； 2003—2012年,霾高發(fā)區(qū)在藍(lán)田(68.5d)、長安(62.9d)、大荔(40.3d)、華陰(25.6d)、秦都(24.8d)。對比分析可看出,藍(lán)田、長安、華縣、大荔是霾天氣的高發(fā)區(qū)。

關(guān)中3個(gè)時(shí)段年平均霾日不同區(qū)間的站點(diǎn)數(shù)量分布如表2。年平均霾日在0～1d區(qū)間的站,在3個(gè)時(shí)間段里分別有8、18、25站,說明關(guān)中地區(qū)年平均霾日在1d以內(nèi)的站點(diǎn)明顯增加,尤其是2003—2012年間有25站,占關(guān)中所有站點(diǎn)的52.1%,其中有13站連續(xù)10a無霾日,占關(guān)中站點(diǎn)的27%。年平均霾日在70d以上的站點(diǎn), 1983—1992年,長安80.3d/a；1993—2002年,藍(lán)田90.8d/a,大荔73.3d/a。2003—2012年,年平均霾日最大值出現(xiàn)在藍(lán)田(68.5d/a)。

表2 關(guān)中三個(gè)時(shí)段年平均霾日在不同區(qū)間的站點(diǎn)數(shù)量分布 站

3 結(jié)論與討論

(1)1983—2012年,關(guān)中48站總霾日為17435站次,年平均霾日為581.2站次,總霾日最多年為1992年,共1147站次,最少年為2012年,共202站次,霾日總體呈下降趨勢。

(2)關(guān)中地區(qū)各月總霾日的30a平均分布呈明顯的“碗”狀形態(tài),其中1月(123.7站次)、12月(111.5站次)最多,5—8月最少為13.3～14.6站次,10月到次年3月是霾天氣的高發(fā)期。

(3)從空間分布上來看,藍(lán)田、長安、華縣、大荔是霾天氣的高發(fā)區(qū),2003—2012年,有25站的年平均霾日在1d以內(nèi),占關(guān)中48站的52.1%,有13站連續(xù)10a無霾日,占關(guān)中站點(diǎn)的27%。

(4)由于霾的觀測和記錄不僅受到觀測方法和規(guī)范調(diào)整的客觀因素影響,而且受不同觀測員的判斷差異和觀測習(xí)慣等主觀因素影響,尤其是輕霧、霧、霾等天氣現(xiàn)象同時(shí)出現(xiàn)或者一段時(shí)間內(nèi)頻繁交替出現(xiàn)時(shí),霾的觀測和記錄存在諸多不確定性。本研究未將霧和霾同時(shí)進(jìn)行時(shí)空分布特征分析,且數(shù)據(jù)源單一,今后需嘗試使用包括遙感數(shù)據(jù)在內(nèi)的多源數(shù)據(jù)對霾天氣進(jìn)行深入分析和研究。

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2015-02-02

周輝(1979—),男,山東金鄉(xiāng)人,學(xué)士,工程師,從事衛(wèi)星遙感與GIS應(yīng)用。

陜西省農(nóng)業(yè)遙感信息中心“火車頭計(jì)劃”項(xiàng)目(201403)