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(cè)站1981～2010年氣象觀測(cè)資料和高空、地面氣象資料，對(duì)漳州市區(qū)霾天氣特征、氣象要素特征、影響因素進(jìn)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(shì)；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(jiàn)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(chǎng)控制。

霾 天氣形勢(shì) 能見(jiàn)度 漳州市區(qū)

霾是近年來(lái)天氣預(yù)警預(yù)報(bào)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(chēng)灰霾，在《霾的觀測(cè)和預(yù)報(bào)等級(jí)》（2010年）中，霾的天氣定義是：“大量極細(xì)微的干塵塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見(jiàn)度小于10.0km的空氣普遍混濁現(xiàn)象。霾使遠(yuǎn)處光亮物體微帶黃、紅色，使黑暗物體微帶藍(lán)色?！?/p>

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化、城市化加快，霾天氣明顯增多。嚴(yán)重的霾天氣使大氣能見(jiàn)度變差，直接引發(fā)各類(lèi)海、陸、空交通事故以及城市空氣質(zhì)量問(wèn)題，影響生態(tài)環(huán)境和人體健康[1-2]。對(duì)于福建的霾天氣，學(xué)界已開(kāi)展過(guò)霾的時(shí)空分布、氣象條件等一系列特征研究[3-7]，王宏等對(duì)影響福州市霾產(chǎn)生的氣象要素場(chǎng)配置和天氣形勢(shì)進(jìn)行歸類(lèi)分析，鄭秋萍等對(duì)福建沿海城市霾天氣特征進(jìn)行了分析，同時(shí)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(duì)漳州近30年霾的變化特征進(jìn)行分析，并對(duì)影響霾的不同氣象要素進(jìn)行探討，為霾的預(yù)報(bào)提供理論依據(jù)。

1 資料及處理方法

1.1 資料來(lái)源

本文所用資料為漳州市氣象局市級(jí)國(guó)家基本氣象觀測(cè)站1981～2010年的氣象觀測(cè)資料，包括08、14、20和02時(shí)的能見(jiàn)度、相對(duì)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(cè)資料的天氣現(xiàn)象中，當(dāng)能見(jiàn)度<10km，且沒(méi)有霾、輕霧（霧）以外視程障礙天氣現(xiàn)象時(shí)，觀測(cè)員一般是憑經(jīng)驗(yàn)或各測(cè)站多年習(xí)慣來(lái)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(cè)員對(duì)霾的認(rèn)識(shí)有限，因此霾的觀測(cè)記錄較少，這樣就導(dǎo)致很多霾被記錄成輕霧（霧）；而近年來(lái)霾天氣受到人們的重視，觀測(cè)員對(duì)霾的記錄標(biāo)準(zhǔn)也逐漸發(fā)生變化。為了排除觀測(cè)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(cè)資料進(jìn)行處理，用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)區(qū)分霾和輕霧。

目前對(duì)于霾的界定方法各異，許多學(xué)者對(duì)霾的研究標(biāo)準(zhǔn)也有差別，如王宏[4]根據(jù)福建的地域氣候特點(diǎn)，采用相對(duì)濕度為85%的閥值標(biāo)準(zhǔn)，即定義水平能見(jiàn)度小于10km，相對(duì)濕度小于85%為灰霾；吳兌[8-9]提出用日均值法統(tǒng)計(jì)霾日，定義“日均能見(jiàn)度小于10km，日均相對(duì)濕度（RH）小于90%，并排除降水、吹雪、雪暴、揚(yáng)塵和煙幕等其他能導(dǎo)致低能見(jiàn)度的情況”為一個(gè)霾日；過(guò)宇飛[10]采用的方法與吳兌相似，以每天08、14和20時(shí)3個(gè)觀測(cè)時(shí)次的能見(jiàn)度、相對(duì)濕度進(jìn)行判斷，當(dāng)滿(mǎn)足任一時(shí)次能見(jiàn)度<10km，且相對(duì)濕度<90%，記為一個(gè)霾日。本文通過(guò)對(duì)不同方法的比較，以每天02、08、14和20時(shí)4個(gè)觀測(cè)時(shí)次的能見(jiàn)度、相對(duì)濕度進(jìn)行判斷，當(dāng)滿(mǎn)足任意兩個(gè)時(shí)次能見(jiàn)度<10km，且相對(duì)濕度<85%，記為一個(gè)霾日。

2 漳州1981-2010年霾的統(tǒng)計(jì)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(gè)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(lái)看，30年來(lái)漳州出現(xiàn)霾的日數(shù)是逐漸增多的。20世紀(jì)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(jì)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(xì)的變化趨勢(shì)。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(shí)段和一次較為平穩(wěn)的時(shí)段。1981～1985年霾日數(shù)在5d左右，1985年開(kāi)始逐漸增加，霾日數(shù)到1987年出現(xiàn)一個(gè)小高峰，為19d；之后到1998年一直維持在20d左右；1999年開(kāi)始，霾日數(shù)開(kāi)始大幅增加，到2004年，霾日數(shù)達(dá)到了最高峰，為79d；之后又到了一個(gè)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(lái)看，漳州屬南壓季風(fēng)性濕潤(rùn)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(shí)段天氣形勢(shì)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(kāi)始減少，到了6月達(dá)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(lái)看，各月的分布特征與近30年的分布特征類(lèi)似，在10月也出現(xiàn)了一個(gè)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(duì)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(qiáng)對(duì)流降水，加上來(lái)自海上的偏南風(fēng)帶來(lái)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(duì)霾的影響

3.1 風(fēng)向、風(fēng)速對(duì)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(lái)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(shuō)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(kuò)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(jiàn)，漳州市霾日主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槠珫|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(shì)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(shí)，西北風(fēng)出現(xiàn)的概率較大，從東路南下時(shí)，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(duì)濕度和能見(jiàn)度

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

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

3.3 降水對(duì)霾的影響

據(jù)漳州市區(qū)降水資料統(tǒng)計(jì)分析來(lái)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(jiàn)，降水量與霾的季節(jié)分布恰好相反。這是因?yàn)槊酚昙竞拖募镜某渑嬗晁畬?duì)空氣起到清除作用，加上大氣的強(qiáng)對(duì)流運(yùn)動(dòng)，使懸浮在空氣中的灰塵、粉塵等大顆粒物沉降或向遠(yuǎn)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(shì)的關(guān)系

統(tǒng)計(jì)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(guò)程，連續(xù)霾天氣過(guò)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(méi)有發(fā)生霾天氣過(guò)程。其中1981～1990年間，漳州沒(méi)有出現(xiàn)連續(xù)的霾天氣過(guò)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(guò)程；2001～2010年出現(xiàn)連續(xù)霾天氣過(guò)程最多，達(dá)到了45次，連續(xù)4、5、6、8、9、10d的連續(xù)霾天氣過(guò)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(guò)程，2007年12月出現(xiàn)了10d的霾天氣過(guò)程。

圖4 1981～2010年漳州市3d以上霾天氣過(guò)程月分布

根據(jù)福建省霾天氣形勢(shì)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(tái)風(fēng)( 熱帶輻合帶) 、臺(tái)風(fēng)( 熱帶輻合帶) 外圍等8 種天氣形勢(shì)[8]，對(duì)漳州市連續(xù)霾天氣形勢(shì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)地面一般氣壓梯度較小的氣壓場(chǎng)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(zhǎng)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(chǎng)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(guò)程是受副高和臺(tái)風(fēng)外圍下沉氣流影響；12月一般是高空槽后或多波動(dòng)的西風(fēng)場(chǎng)，地面時(shí)均壓場(chǎng)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(guò)程就是在這種天氣形勢(shì)下形成的。

4 結(jié)論

通過(guò)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(shì)，出現(xiàn)了2次霾日增加明顯的時(shí)段和一次較為平穩(wěn)的時(shí)段, 1985年開(kāi)始逐漸增加，到了1987年，霾日數(shù)達(dá)到一個(gè)小高峰；1999年起，霾日數(shù)開(kāi)始大幅增加，在2004年，霾日數(shù)達(dá)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(jiàn)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(chǎng)控制。

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漳州市氣象局應(yīng)用研究(201504)。