高空逆溫層與鄭州地區(qū)霧霾天氣

馮靜

（鄭州市氣象局，河南 鄭州 450005）

高空逆溫層與鄭州地區(qū)霧霾天氣

馮靜

（鄭州市氣象局，河南 鄭州 450005）

提起霧霾天氣，首先想到空氣層結(jié)穩(wěn)定、地面靜風(fēng)、高空逆溫這三大原因。本文根據(jù)中國(guó)氣象局新近劃定的霧霾界限，對(duì)鄭州高空站的第一手資料進(jìn)行深入分析，找出高空逆溫層與當(dāng)?shù)仂F霾天氣之間的關(guān)系，探索減輕乃至消除霧霾的途徑。

高空探測(cè)；霧霾；逆溫層

1 概述

進(jìn)入21世紀(jì)，霧霾天氣突然增多，已超出了天氣現(xiàn)象的范疇，成為影響社會(huì)正常秩序的一種災(zāi)害，藍(lán)天白云反倒成了一種奢侈品。中國(guó)社科院等單位發(fā)表的《氣候變化綠皮書(shū)》（2013）指出，2013年1-10月，全國(guó)平均霧霾日為29.9天，較常年同期增多10.3天，為1961年以來(lái)歷史同期最多[1]。2013年1-2月，鄭州地區(qū)持續(xù)霧霾不散，霧霾日達(dá)到53天，占總天數(shù)的89.8%。頻繁的霧霾天氣導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降，高速公路封閉，航班難以起降，呼吸道疾病增加，更有甚者，癌癥發(fā)病率也會(huì)提高。霧霾天氣成了人類的隱形殺手。

本文根據(jù)中國(guó)氣象局2013年1月份劃定的霧霾界限，對(duì)鄭州高空站2013年1-2月份每日高空記錄進(jìn)行分析，找出高空逆溫層與霧霾天氣之間的關(guān)系，探索減輕乃至消除霧霾的途徑，尋找治理霧霾的有效方法。

2 霧霾與高空逆溫層

提起霧霾天氣，首先想到空氣層結(jié)穩(wěn)定、地面靜風(fēng)、高空逆溫等三大原因。2013年1-2月這59天中，鄭州市的霧霾日占了53天，其中，1月4日至19日、1月25日至27日、2月14日至28日三次霧霾天氣分別持續(xù)16日、14日和15日，連續(xù)霧霾日占霧霾日總數(shù)的85%。我們針對(duì)1-2月份59天118次高空觀測(cè)值進(jìn)行分析列表如表1，表2。

表1 2013年1月霧霾統(tǒng)計(jì)表

表2 2013年2月霧霾統(tǒng)計(jì)表

從表中可以看出，霧的產(chǎn)生與高空逆溫層有直接關(guān)系。當(dāng)形成霧時(shí)，高空一定有逆溫層存在。而沒(méi)有逆溫層的時(shí)候，一定不會(huì)形成霧。但是，當(dāng)高空有逆溫層時(shí)，卻不一定有霧，這二個(gè)月共有19次觀測(cè)時(shí)出現(xiàn)有逆溫層卻無(wú)霧和霾。可見(jiàn)，逆溫是霧形成的必要條件，非充分條件。

高空逆溫層對(duì)霾而言，既非充分條件，亦非必要條件。在觀測(cè)記錄中，雖然有霾時(shí)高空有逆溫層的時(shí)次占了83.3%，但仍有16.7%的時(shí)次沒(méi)有逆溫層。既然有霾的時(shí)候不一定有逆溫層，那么逆溫層就不是霾形成的必要條件。同樣，逆溫層也不是霾形成的充分條件。因此逆溫層對(duì)霾而言，既非充分條件，亦非必要條件。從統(tǒng)計(jì)資料還顯示，逆溫層的厚度變化與霧霾天氣的出現(xiàn)無(wú)相關(guān)性。

3 霧霾天氣的異同與轉(zhuǎn)化

3.1 從氣象學(xué)角度，霧和霾是兩種不同的天氣現(xiàn)象[2]

3.1 .1 霧的主要特點(diǎn)是近地面層，高度低于400米，由這一氣層中的微小水滴組成，能見(jiàn)度較低，甚至能低于50米。主要構(gòu)成成分是水汽，顏色呈白色或灰色。

3.1 .2 霾的高度可達(dá)1千米，甚至3千米，垂直伸展方向較高。它是大量極細(xì)微的纖塵粒等均勻地浮游在空中，造成水平能見(jiàn)度小于10公里的空氣普遍渾濁現(xiàn)象。我國(guó)區(qū)域性霾日益嚴(yán)重的主要因素，是人為排放的大量氣溶膠。如今的霾已不是一種空氣的自然現(xiàn)象[3]。

3.2 霧與霾形成具有相似的天氣條件

大霧的發(fā)生條件與大氣環(huán)流或全球氣候變暖有關(guān)。大霧產(chǎn)生的首要條件是水汽條件，相對(duì)濕度較大。其次是穩(wěn)定條件，要求風(fēng)力不大，大風(fēng)會(huì)吹散霧氣。第三，垂直層結(jié)穩(wěn)定，沒(méi)有垂直運(yùn)動(dòng)、上升運(yùn)動(dòng)、對(duì)流。第四，降溫條件，當(dāng)氣流在-3℃—12℃之間出現(xiàn)的概率最大[4]。

而霾的產(chǎn)生首要條件是空氣中有懸浮的大量微粒（PM）。其次是特定的氣象條件，包括水平方向靜風(fēng)，垂直層結(jié)的穩(wěn)定，這與霧的成因相同。

由霧轉(zhuǎn)化為霾，加劇了空氣質(zhì)量的惡化，對(duì)人類活動(dòng)危害不可小視，濕度下降，原本霧散，但霾卻持續(xù)下來(lái)，這種霧霾轉(zhuǎn)換使空氣質(zhì)量受污染的天數(shù)增多。鄭州地區(qū)2013年1-2月的連續(xù)霧霾日數(shù)分別為16日、4日、14日、4日和15日。10日以上的連續(xù)霧霾出現(xiàn)了3次。

當(dāng)空氣團(tuán)穩(wěn)定時(shí)，會(huì)使霧霾天氣持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，甚至長(zhǎng)達(dá)10日以上，而霧霾天氣又會(huì)使近地面層大氣更加穩(wěn)定，加重污染。而大量長(zhǎng)期的污染物排放造成大氣“自凈能力”衰減。原本污染物排放到大氣后，大氣通過(guò)本身的物理化學(xué)反應(yīng)能把污染物稀釋消化掉，使大氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，但超出一定的限度之后，自凈能力對(duì)霧霾束手無(wú)策。

4 霧霾的預(yù)報(bào)與災(zāi)害防治

4.1 霧的預(yù)報(bào)是世界性難題

雖然霧的發(fā)生機(jī)理很簡(jiǎn)單，但發(fā)生地點(diǎn)有局限性，與地形有關(guān)，分布極不均勻，生消非常快，使預(yù)報(bào)難度增加。目前，區(qū)域性的預(yù)報(bào)可以做得較為準(zhǔn)確，但是具體到霧的地理分布狀況和時(shí)間演變狀況，預(yù)報(bào)效果與實(shí)際狀況有一定差距，還不盡如人意。

而霾的預(yù)報(bào)則剛剛起步，需要對(duì)霾的成分做出科學(xué)監(jiān)測(cè)。我國(guó)在2010年對(duì)霾的觀測(cè)和預(yù)報(bào)等級(jí)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)近期霧霾嚴(yán)重的實(shí)際，又于2013年初對(duì)這一國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)做出補(bǔ)充，明確了霧與霾的界限。針對(duì)霾的大氣成分指標(biāo)，將其與降水、沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵、煙幕、吹雪、雷暴等天氣現(xiàn)象明確區(qū)分開(kāi)來(lái)，同時(shí)，加強(qiáng)霧霾天氣預(yù)報(bào)的體系建設(shè)，加強(qiáng)能見(jiàn)度、相對(duì)濕度、霧霾天氣現(xiàn)象觀測(cè)，開(kāi)展大氣氣溶膠觀測(cè)，利用氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)霧霾覆蓋區(qū)域、覆蓋面積和強(qiáng)度，及時(shí)做好霧霾預(yù)警。

4.2 人工干預(yù)消霧是可以有作為的

現(xiàn)有科技對(duì)霧可進(jìn)行人工干預(yù)。我們把0℃以上的霧稱之暖霧，-30℃以下的稱之冰霧，人工消霧最有效的是對(duì)0℃～-30℃之間的冷霧進(jìn)行消散，可以用稀釋法、攪拌法、加熱法等達(dá)到消霧效果，但是付出的經(jīng)濟(jì)代價(jià)很高，而且消減的時(shí)間段極其有限。人工消霧也僅對(duì)輻射霧有效，對(duì)平流霧基本無(wú)效。

4.3 消除霾需要針對(duì)源頭，區(qū)域聯(lián)防，長(zhǎng)期治理

但是，即使人們?cè)敢飧冻龈甙旱慕?jīng)濟(jì)代價(jià)，要消減霾也無(wú)能為力。目前，能夠消除持續(xù)多日霧霾的最有效手段是等待冷空氣將其吹散。而且隨著霧霾區(qū)域的擴(kuò)大，較弱的冷空氣不僅不能吹散霧霾，反而起到輸送作用，把上游的霧霾吹過(guò)來(lái)，只有強(qiáng)冷空氣才能消除霧霾。

因此，治理霾必須從污染源抓起。據(jù)調(diào)查，我國(guó)霧霾天氣增多的主要原因是社會(huì)石化能源消費(fèi)增多造成的大氣污染物排放逐年增加，主要污染源來(lái)自熱電排放和地面灰塵。其中，PM2.5的產(chǎn)生有三個(gè)來(lái)源：一是本地區(qū)的原始排放，二是大氣的光化學(xué)轉(zhuǎn)化，三是外地的區(qū)域輸送。針對(duì)這種地區(qū)污染抱團(tuán)的趨勢(shì)，必須實(shí)施區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控，才能解決根本問(wèn)題。

5 小結(jié)

高空逆溫層是形成霧的必要條件，但霧和霾是兩種不同的天氣現(xiàn)象。高空逆溫層對(duì)霾的產(chǎn)生既非充分條件，亦非必要條件。霧霾天氣的增多與大氣環(huán)流的演變關(guān)系不大，是人類活動(dòng)長(zhǎng)期積累的總爆發(fā)。因此，要消除霧霾的影響，需要標(biāo)本兼治，區(qū)域協(xié)調(diào)，部門(mén)聯(lián)動(dòng)，防治結(jié)合，打持久戰(zhàn)，才能見(jiàn)到成效。

[1]氣候變化綠皮書(shū)：應(yīng)對(duì)氣候變化報(bào)告[S].（2013）.

[2]QX/T113-2010，霾的觀測(cè)和預(yù)報(bào)等級(jí)[S].

[3]徐祝齡.氣象學(xué)[M].氣象出版社.

P423

A

1003-5168(2014)03-0180-02

馮靜(1966—)，女，漢族，畢業(yè)于南京信息工程大學(xué)（原南京氣象學(xué)院）大氣科學(xué)專業(yè)，現(xiàn)任鄭州市氣象局高空站站長(zhǎng)，工程師，負(fù)責(zé)高空探測(cè)工作。