1980～2014年漢中市區霧霾演變特征分析

王 欣，張小峰，馬小鵬，王云鵬

(1.陜西省漢中市漢臺區氣象局，陜西 漢中 723000，2.陜西省漢中市氣象局，陜西 漢中 723000)

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1980～2014年漢中市區霧霾演變特征分析

王 欣1，張小峰2，馬小鵬1，王云鵬2

(1.陜西省漢中市漢臺區氣象局，陜西 漢中 723000，2.陜西省漢中市氣象局，陜西 漢中 723000)

摘要：利用漢中市漢臺區1980～2014年35年逐日歷史氣象資料中能見度、相對濕度的四次定時觀測資料和天氣現象資料，在對霧霾記錄進行訂正處理基礎上，分析了漢中市多年的霧霾天氣的變化特征。同時選取2015年典型霧霾污染事件，進行了霧霾出現前后氣象資料對比分析，得出了霧霾污染日氣象要素特征規律，以期為進一步開展漢中市霧霾污染天氣的成因分析提供參考。

關鍵詞：霧霾；漢中市區；演變特征

1引言

霧霾天氣指霧和霾同時存在，且區域性能見度低于10 km的空氣普遍渾濁現象，是秋冬季常見的天氣現象。霧霾的出現會直接影響大氣能見度，導致能見度的降低，空氣中污染物的增加，也將導致空氣質量下降。霧霾不僅影響景觀、旅游、交通，而且會對人體健康產生負面效應。隨著城市化進程加快及氣候的變化，霧霾在城市中也出現了一些變化，包括其出現的頻率、范圍、強度，以及相應出現不同的變化特征。因此，研究霧霾的氣候變化特征以及氣象因素對霧霾天氣的影響，初步得出霧霾天氣的天氣成因和污染成因，有利于環境空氣質量管理，為提出霧霾的治理方案，提高城市大氣能見度，改善城市環境質量提供科技支撐。為此，通過對漢中市區氣象建站多年以來的霧霾氣候變化數據進行分析，同時選取典型霧霾事件，進行霧霾出現前后氣象資料對比分析，得出霧霾日氣象要素特征規律。弄清隨著城市進程和氣候變化漢中市區霧霾的變化特征及地面氣象要素響應特征規律，為進一步開展漢中市霧霾防治打下基礎。

2資料及方法

所用資料為漢中市漢臺區1980～2014年35年逐日歷史氣象資料中能見度、相對濕度的四次定時觀測資料和天氣現象資料。2015年1月2～5日逐時地面氣象觀測資料和PM2.5濃度資料。

霧和霾雖同為視程障礙物，但二者之間卻有很大差別,對霧霾的特征研究分析已有很多[1～3]。霧是空氣中的水汽凝結現象，是自然的天氣現象，與人為污染沒有必然聯系；霾是排放到空氣中的塵粒、煙粒或鹽粒等氣溶膠的集合體，是大氣污染所導致。霧和霾在一天之中可以變換角色，也可能在同一區域內有些地方是霾有些地方為霧。兩者可從空氣濕度上作出大致判斷，通常在相對濕度大于90 %時稱之為霧，小于80 %時稱之為霾，80 %～90 %之間則為霧霾混合物[1]。為此設立以下霧霾日判定標準：把能見度小于等于10 km作為基本判別，把08時相對濕度小于90 %，且當日無降水定義為一個霾日，08時相對濕度大于等于90 %且當日無降水定義為一個霧日[2]進行統計。本文從對霧霾日進行年際和月際變化分析，得出特征和規律，同時選取2015年1月2～5日典型霧霾事件，進行霧霾出現前后氣象資料對比分析，得出霧霾日氣象要素特征規律。

3霧霾日數氣候變化特征

3.1年際變化特征

圖1～2給出了1980～2014年漢中平均霧日和霾日的時間變化序列。可以看出，漢中年平均霧日和霾日變化趨勢基本相同。霧日變化幅度沒有霾日大，均在20世紀80年代處于低值區，90年代后增加較明顯，其中霧日和霾日1990年之前日數較少，小幅波動為主，1991年后霧日和霾日出現跳躍式的增加，霧日在1993年達到極值73 d，霾日在1999年年達到極值26 d，后又回落，2014年出現反復霧日44 d，霾日31 d。1992～2014年間平均每年霧霾日數是96 d，遠遠超過前期(1980～1991年)平均年霧霾日31d，這反映出1991年后的霧霾天氣要比之前霧霾天氣發生頻繁，說明霧霾天氣整體有所增加。分析原因，霧霾日的增加與城市工業化進程，生態環境遭到破花，植被減少等因素都有必然的聯系。

圖1　1980～2014年漢中平均霧日時間變化序列

圖2　1980～2014年漢中平均霾日時間變化序列

3.2月際變化特征

圖3給出了1980～2014年漢中各月霧日的逐月累計分布，可以看出，每年深秋到冬季，10～12，1～2月霧日較多，與冬季氣溫較低，晴朗日數較多，風速較小，大氣環流形勢穩定，盆地地形水汽較高有關。圖4位各月霾日的逐月累計分布。可以看出，每年的1～2月、12月霾日較多，說明冬季是漢中霾天氣多發的季節，造成原因主要是人為生產生活的排放，而這種排放又受到季風及天氣系統的影響，因為污染源在大氣環流形勢比較穩定時，有利于污染物在地面的堆積，所以冬季霾日較多；而3～4月處在冬夏環流形勢轉換的季節，冷空氣的頻繁南下使得污染物不容易堆積，霾日數相對較少，每年的5～6月，由于夏收夏種階段秸稈燃燒的影響，空氣中污染顆粒物增多，直接導致漢中地區5～6月霾天氣增多。7～11月由于處于雨季，降雨可以濕清除污染物，故霧霾天氣出現較少。

圖3　1980～2014年漢中各月霧日的逐月累計分布

圖4　1980～2014年漢中各月霾日的逐月累計分布

4一次霧霾污染事件分析

2015年1月2～5日漢中市區出現了一次持續性霧霾天氣，過程持續時間較長，影響范圍廣、空氣污染嚴重，對市區人民生產生活和健康造成了諸多不利影響。

4.1地面要素特征

圖5為2015年1月2～5日漢中市AQI指數值和漢臺區國家基本站地面自動站能見度、相對濕度、風速、溫度平均值隨時間的變化曲線。可以看出，漢中市上空污染物峰值出現于晚上20時到凌晨3時左右，地表溫、濕、風與能見度變化緊密配合。AQI指數隨著相對濕度增大、風速變小和近地面層溫度降低逐漸增大，相對濕度大于90 %以上時，AQI指數逐漸降低；能見度隨著霧霾的產生逐漸降低。說明有效輻射較強，散熱迅速，大氣層結穩定，有利于漢中霧霾的生成，當霧霾完全轉化為霧時，空氣污染程度降低。

圖5　2015年1月2～5日漢中市AQI指數值和能見度、相對濕度、風速、溫度平均值變化曲線

4.2影響因素分析

為了進一步定量的分析本次霧霾過程的主要影響因素，選取能見度、相對濕度、風速、溫度平均值與AQI指數進行相關分析，結果表明，能見度與AQI指數相關系數最大為-0.684，其次為相對濕度為0.545，風速和溫度平均值與AQI指數相關程度較小，可以忽略不計。可以看出霧霾天氣空氣相對濕度增加，對大氣能見度下降和AQI指數升高起到主要作用。而在北方冷空氣的入侵之后，相對濕度和AQI指數都迅速減小，霧霾污染過程也隨之迅速消散。由于此次過程風速較小、溫度變化不明顯，AQI指數受兩者影響較小。

表1　AQI指數與相對濕度、能見度、風速和溫度的相關系數

5結語

(1)漢中霧霾天氣，霧日都要遠遠高于霾日，說明霧天氣比霾天氣對漢中影響較大，但霾日影響身體健康，不容忽視。漢中霧日和霾日變化趨勢基本相同，20世紀80年代前處于低值區，90年代增加較明顯，出現跳躍式的增加，1999年后又回落，2014年出現反復，又呈增長趨勢。

(2)從月際變化上看，霧日集中在深秋和冬季，霾日多出現于冬季；全年霧日和霾日均有出現，霧日夏季、霾日盛夏和秋季出現概率較小。

(3)2015年1月2～5日是一次持續性時間較長，影響范圍廣、空氣污染嚴重的霧霾天氣過程，本次過程顯示有效輻射較強，散熱迅速，大氣層結穩定，有利于漢中霧霾的生成，當霧霾完全轉化為霧時，空氣污染程度降低。能見度、相對濕度對AQI指數影響明顯，風速及溫度平均值相關程度較小。

參考文獻：

[1]尹承美, 于麗娟, 張永婧,等.濟南市霧霾特征分析[J]. 中國人口資源與環境,2014(S3):68～70.

[2]錢峻屏, 黃菲, 杜鵑, 等. 廣東省霧霾天氣能見度的時空特征分析Ⅰ:季節變化[J]. 生態環境,2006,15(6):1324～1330.

[3]胡周穎.杭州市的霧霾特征分析[J].科技風,2016(1):69～69.

[4] 趙娜, 尹志聰, 吳方. 北京一次持續性霧霾的特征及成因分析[J]. 氣象與環境學報, 2014, 30(5):15～20.

[5] 張小紅, 劉煉燁, 陳喜紅. 長沙地區霧霾特征及影響因子分析[J]. 環境工程學報, 2014, 8(8): 3361～3366.

收稿日期：2016-04-01

基金項目：陜西省氣象局2015年度氣象科技創新基金項目(編號：2015M-12)

作者簡介：王欣(1979—)，女，工程師，主要從事大氣探測及相關研究工作。

中圖分類號：X823

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)12-0133-03