鄭州一次霧霾生消過程的氣象要素影響分析

摘 要：利用鄭州氣象站的地面和探空資料，從逆溫層、地面要素場等方面分析了鄭州市2013年1月5日～31日持續性霧霾天氣的特點、霧霾生消前后氣象要素差異。

關鍵詞：霧；霾；逆溫層；地面要素場

中圖分類號：S161.5 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160332068

鄭州氣象站有高空探測和地面觀測，2013年1月5～31日持續性霧霾天氣影響較為嚴重，以此次過程為例，討論1月份霧、霾生消、維持期間鄭州單站的氣象要素變化特征，分析其異同點，提取有預報指示意義的要素特征。

1 逆溫層的變化與霧霾的關系

利用鄭州氣象站探空資料制作1月份逐日08和20時的850hPa/925hPa與地面溫度差曲線圖（圖1），5日08時后，鄭州上空開始出現逆溫層，5～31日共26d，僅有4d逆溫層被破壞，其它時段均有不同厚度和強度的逆溫層存在于鄭州上空，逆溫層的存在，使低空形成暖區，處于大氣層中的顆粒物和水汽在近地層聚積，從而形成一定厚度的霧和霾，同時逆溫層的維持使得近地層水汽和污染物的擴散受阻，使得霧霾維持。5～7日，逆溫層頂基本在925hPa，且存在于8：00，20：00被破壞，次日8：00重建，強度不強，925hPa與地面溫度差最大時為4℃，這期間，鄭州市區開始出現能見度為2～3km的霾，8日，鄭州上空逆溫層增厚，逆溫層項到達850hPa高度，鄭州市區霾持續并加重，能見度降至1km，10～16日，逆溫層穩定維持且大部分時間維持在850hPa高度，08時逆溫層強度為2～7℃，平均為4.1℃，20時逆溫層較08時強度弱（個別時段高度下降至925hPa），為2～5℃，平均為1℃。14日08時逆溫層達最強，溫差達7℃，鄭州市14日08時～16日20時能見度維持在1km以下，直到冷空入侵，逆溫層暫時被破壞，鄭州的能見度才略有好轉；19日夜，降水開始，逆溫層被徹底破壞，霧結束，由于降雪對空氣起到一定凈化作用，鄭州持續的霾也暫時結束。23日08時，逆溫層重建，且逆溫層頂達850hPa，鄭州霧霾再次出現，此后直到31日，鄭州上空的逆溫層都穩定維持，霧霾天氣也逐漸加重，28日鄭州逆溫層達到最強，850hPa與地面溫差達7℃，27日20時～29日14時鄭州市的能見度一直維持在2km以下（28日白天一度低于500m）。

2 霧霾生消和維持的地面要素場特征

2.1 溫、壓、濕、風的差異

鄭州市區10日凌晨開始出現霧，12和13日以輕霧為主，14～16日霧霾共存，17～19日有霾無霧，22～23日以霧霾共存但濕度大以霧為主，24日霧霾均散去。霧和霾的預報難點在于生成和消散時間的預報，為研究霧和霾生成和消散前后地面氣象要素的變化及二者的差異，選取鄭州站僅有霾無霧的5～9日、17～19日和以霧影響為主的10～11、14、22～23日，分析霧、霾生成和消散前后溫度、濕度、氣壓、風向風速的變化特征。

表1給出了霧生成前一日20時和消散當日20時地面要素的變化，分析可知，霧和霾生成和消散時地面氣象要素特征有共性也有一定差異。大霧出現前一天20時，氣壓場呈減弱趨勢，一般△P24<0hPa，濕度明顯增大，溫度有小幅下降，說明有弱的冷平流入侵，前一日20時地面溫度露點差一般<5℃，溫度有小幅度下降，風向一般為0°～90°或由135°～225°方向的風轉為0°～90°方向的風，風速<4m/s。大霧消散前一天20時，氣壓呈明顯增強趨勢，△P24>5hPa，濕度明顯減小，地面溫度露點差一般>10℃，風力增大，地面風速>4m/s。說明在氣壓場減弱，風力小，濕度大的條件下，大霧易生成，而隨著冷空氣侵入，風力加大，濕度下降，大霧將消散。

霾則不同，霾出現前，氣壓也呈減弱趨勢，溫度升高，但濕度小，地面溫度露點差>10℃，風向可為任意角度，風力較小；霾消散的氣象條件與霧有相同之處，二者均為氣壓增大，風力加大，但濕度變化不同，霧消散時濕度明顯減小，霾消散時，遇強冷空氣侵入時，濕度同霧的變化相同，而若冷空氣勢力偏弱或降水過后，隨著濕度的增大，霾可與霧共存，當濕度達到一定程度，則以霧的影響為主。

2.2 云、降水與能見度關系

冬季的霧多生成于凌晨05時后，以07～08時之間最濃，能見度最低，霧出現前一天夜間，多為晴空，總云量最多<3成，低云量無或<3成；降水過后，天氣轉晴或者總云量仍在90%以上，則次日清晨易出現大霧。霾一般出現在11時之后，以14～20時最多，霾出現前一天或多天無降水，夜間有中高云覆蓋，總云量>5成，前一日20時風力小，當有降水發生后，次日霾將明顯減弱或消散。

2.3 霧、霾的相互影響

2013年1月長時間持續的低能見度過程期間，霧和霾在大多數時段是共存的，其間凌晨至上午時段，以霧的影響為主，而午后則以霾的影響為主。當受霾影響，能見度在前一日20時已<2km，次日若濕度增大，則出現濃霧的可能性更大；而當濃霧出現后，如果無明顯冷空氣侵入，或無明顯升溫條件，則霧不能完全消散，能見度的好轉幅度小，午后濕度雖下降至80%以下，但能見度仍持續較低，霾的影響加重。因此，在長時間內冷空氣活動偏弱、氣壓場穩定的環流形勢下，霧和霾將相互作用，相互依存，導致能見度持續較低，空氣污染加劇，從而對交通、人體健康等產生重大影響。

3 結論

3.1 逆溫層的形成和持續存在

是霧、霾生成和維持的條件之一，逆溫層厚度僅在925hPa，強度較弱時，易出現霾且持續，但<1km的霧則不易生成；當逆溫層厚度達850hPa且穩定持續時，凌晨到上午易形成<1km的霧。

3.2 地面的氣象要素

如溫度、氣壓、云量、云狀、降水等對霧和霾的生消和維持有不同影響。霧一般生成于凌晨05時后，以07～08時之間最濃，因此霧出現前一天夜間，多為晴空，總云量最多<3成，低云量無或<3成；而霾出現前一天或多天無降水，夜間有中高云覆蓋，總云量>5成。降水過后利于霧的形成，對霾的減弱消散有利。在一定的環流背景下，霧和霾將相互作用，相互依存，導致能見度持續較低。

參考文獻

[1] 李子華.中國近40年來霧的研究[J].氣象學報，2001， 59（5）：616-623.

[2] 伍紅雨，杜堯東，何健等.華南霾日和霧日的氣候特征及變化[J].氣象，2011，37（5）：607-614.

[3] 蔡子穎，韓素芹，吳彬貴等.天津一次霧過程的邊界層特征研究[J].氣象，2012，38（9）：1103-1109.

[4] 周賀玲，李麗萍，樂章燕等.河北省霧的氣候特征及趨勢研究[J].氣象，2011，37（4）：462-467.

[5] 姚青，韓素芹，蔡子穎.天津一次持續低能見度事件的影響因素分析[J].氣象，2012，38（6）：688-694.

作者簡介：王春喜（1966-）， 男，河南周口人，從事高空氣象探測工作。