陜西省關中地區霾天氣時空分布特征

2015-06-09 14:24:51權文婷趙青蘭

陜西氣象 2015年4期

周輝,權文婷,趙青蘭

(陜西省農業遙感信息中心,西安 710014)

陜西省關中地區霾天氣時空分布特征

周輝,權文婷,趙青蘭

(陜西省農業遙感信息中心,西安 710014)

利用國家氣象信息中心提供的數據產品——霧霾數據集(v1.0),篩選整理出1983—2012年陜西省關中地區48個氣象站的霾天氣現象數據,分析關中霾日 (站次)的時空分布特征。結果表明：關中地區霾日共有17435站次,年平均581.2站次,霾日呈減少趨勢；關中霾日月分布呈“碗”狀形態,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月屬霾天氣的高發期；藍田、長安、華縣、大荔是關中地區霾天氣的高發區。2003—2012年,在關中48個站中,有25站年平均霾日在1d以內,占52.1%,其中有13站連續10a無霾日,占關中站點的27%。

關中地區；霾；時空分布特征

近年來,霾逐漸成為人們熟識的天氣現象,國內針對霾的研究,廣泛涉及到霾的時空分布[1-5]、成因[6-7]、長期變化趨勢[8]、城市化對其的影響[9-10]、災害影響分析等方面,研究人員采用了地面觀測氣象站數據、氣候數據、統計資料、高時空密度機場逐時能見度數據[5]、環境監測數據[6-7]、城市發展統計指標[10]等在內的多種數據源,研究結果表明,霾天氣受到當地自然地貌、氣候、城市化水平等因素的影響,總會在時間和空間上表現出其特有的規律。關中地區,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,自寶雞向東逐漸變寬,形成關中盆地,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散提供了有利條件,同時,關中盆地工業密集、人口眾多,工業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,研究關中地區霾日的時空分布特征具有重要意義。

1 數據來源和方法

國家氣象信息中心于2013年6月制作了霧霾數據集(v1.0),該數據集采用中國31個省(區、市)內2400余個國家級地面氣象站地面氣象觀測數據文件和實時上傳的地面氣象要素數據文件,數據質量得到嚴格控制,其中霾的數據正確率為99.97%。霾現象均來自連續天氣現象段,當某站連續天氣現象記錄中記有 “霾”時,日值數據標記為“1”,即1個霾日(d),若未記錄則標記為“0”,缺測記為 “8”。本文使用的霾數據,是剔除標記為“0”和“8”的數據。篩選提取1983—2012年共30a陜西省關中地區48個站點的全部霾日數據,分析關中霾天氣的時空分布特征。區域總霾日 (站次)為各站霾日之和。

2 關中霾天氣的時空分布特征

2.1 年際變化

1983—2012年陜西省關中地區48個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,關中地區年霾日從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,關中地區總霾日呈現減少趨勢。

圖1 1983—2012年關中地區48個氣象站總霾日的年變化

2.2 月變化

1983—2012年關中地區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(圖2),其中1月(123.7站次)、12月(111.5站次)最多,相當于 “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,相當于“碗”底兒。這個 “碗”狀形態,直觀反映出關中地區霾天氣在一年內的變化規律：10月到次年3月是霾天氣的高發期,5—8月相對較少發生。

表1 1983—2012年關中總霾日的月變化站次

圖2 1983—2012年關中各月平均霾日變化

圖3 關中地區不同時段年平均霾日空間分布

2.3 空間分布

1983—2012年,關中48站中,年平均霾日排名前10位的分別為：藍田(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個時間段的年平均霾日進行空間分布分析,將霾日分為10個區間(圖3)。1983—1992年,霾高發區在長安(80.3d)、藍田(56.9d)、西安(55.2d)、華縣(47.8d)、臨渭(44.9d)；1993—2002年,霾高發區在藍田(90.8d)、大荔(73.3d)、長安(68.7d)、白水(40.4d)、華縣(36.7d)； 2003—2012年,霾高發區在藍田(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,藍田、長安、華縣、大荔是霾天氣的高發區。

關中3個時段年平均霾日不同區間的站點數量分布如表2。年平均霾日在0～1d區間的站,在3個時間段里分別有8、18、25站,說明關中地區年平均霾日在1d以內的站點明顯增加,尤其是2003—2012年間有25站,占關中所有站點的52.1%,其中有13站連續10a無霾日,占關中站點的27%。年平均霾日在70d以上的站點, 1983—1992年,長安80.3d/a；1993—2002年,藍田90.8d/a,大荔73.3d/a。2003—2012年,年平均霾日最大值出現在藍田(68.5d/a)。

表2 關中三個時段年平均霾日在不同區間的站點數量分布站

3 結論與討論

(1)1983—2012年,關中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)關中地區各月總霾日的30a平均分布呈明顯的“碗”狀形態,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月是霾天氣的高發期。

(3)從空間分布上來看,藍田、長安、華縣、大荔是霾天氣的高發區,2003—2012年,有25站的年平均霾日在1d以內,占關中48站的52.1%,有13站連續10a無霾日,占關中站點的27%。

(4)由于霾的觀測和記錄不僅受到觀測方法和規范調整的客觀因素影響,而且受不同觀測員的判斷差異和觀測習慣等主觀因素影響,尤其是輕霧、霧、霾等天氣現象同時出現或者一段時間內頻繁交替出現時,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進行時空分布特征分析,且數據源單一,今后需嘗試使用包括遙感數據在內的多源數據對霾天氣進行深入分析和研究。

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