2004—2013年撫順地區(qū)霾日數(shù)與氣象因素變化規(guī)律分析

沈斌+李俊樂+鄭國偉

摘要 利用2004—2013年撫順市地面氣象觀測資料，對撫順地區(qū)霾天氣的變化規(guī)律、氣象要素特征及其成因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，近10年來撫順市霾日數(shù)整體呈下降趨勢，但波動(dòng)性較強(qiáng)，近3年來霾日數(shù)有上升趨勢；霾日各月差異較大，年內(nèi)基本呈單谷型分布，冬季為霾現(xiàn)象多發(fā)季節(jié)，夏季霾出現(xiàn)概率最小；隨著日均相對濕度的逐漸增大，霾現(xiàn)象出現(xiàn)幾率也呈增大趨勢；西南風(fēng)向和偏西風(fēng)向以及日平均風(fēng)速≤2.5 m/s更有利于霾的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞 霾；影響因子；相對濕度；風(fēng)；遼寧撫順；2004—2013年

中圖分類號 P427.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）23-0226-01

霾也稱灰霾，是由于大氣中懸浮了許多非常小的顆粒，造成能見度急劇下降，通常使能見度下降到小于10.0 km，同時(shí)可以使光線發(fā)生漫反射，使得物體顏色偏黃或偏藍(lán)[1]。而且，霾發(fā)生時(shí)，大量的微小顆粒會引發(fā)呼吸道疾病[2]。同時(shí)，霾發(fā)生時(shí)由于水平能見度急劇下降，會引發(fā)大量的交通事故，以及引發(fā)航班等大范圍延誤[3]。因此，霾天氣已成為最受人們關(guān)注的災(zāi)害性天氣之一[4]。

撫順市作為東北地區(qū)最早建設(shè)的工業(yè)基地，多年來大氣環(huán)境污染嚴(yán)重的問題也十分突出，尤其是近年來霾天氣現(xiàn)象逐漸增多。然而，撫順地區(qū)對于霾的相關(guān)研究尚未系統(tǒng)開展。因此，本文在對撫順市霾天氣分布特征分析基礎(chǔ)上，著重于對其影響的環(huán)境氣象要素進(jìn)行探討，以期對當(dāng)?shù)鼗姻蔡鞖獍l(fā)生發(fā)展有更加深入的了解，為今后灰霾天氣預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考。

1 資料與方法

根據(jù)中國氣象局《霾的觀測和預(yù)報(bào)等級》（2010年）規(guī)范，本文選取撫順市2004—2013年的逐日地面常規(guī)氣象觀測資料（包括8：00、14：00和20：00的天氣現(xiàn)象、逐日相對濕度、風(fēng)向、風(fēng)速和本站氣壓等），當(dāng)相對濕度<80%，水平能見度<10 km，同時(shí)除去發(fā)生雪暴、揚(yáng)塵、降雨等天氣外，記為一個(gè)霾日。春、夏、秋、冬各季節(jié)分別定為3—5月、6—8、月、9—11月、12月至次年2月。

2 結(jié)果與分析

2.1 霾天氣特征

2.1.1 年際變化特征。通過分析可知，撫順地區(qū)近10年來，年平均霾現(xiàn)象日數(shù)為50.2 d，最多霾現(xiàn)象日數(shù)發(fā)生在2005年，為127 d。最少霾現(xiàn)象日數(shù)發(fā)生在2007年，為23 d。其他年份在28～68 d波動(dòng)變化。10年間霾現(xiàn)象日數(shù)整體呈下降趨勢，但波動(dòng)性較強(qiáng)。值得注意的是，2011—2013年霾現(xiàn)象日數(shù)有上升趨勢。

2.1.2 月際變化特征。撫順地區(qū)是一個(gè)霾發(fā)生較頻繁的地區(qū)，但不同月份發(fā)生的次數(shù)存在較大的不同，夏季的8月發(fā)生的次數(shù)最少，僅有1.7 d。其次為10月，為2 d。隨著進(jìn)入冬季，霾日數(shù)開始增加，12月開始發(fā)生的次數(shù)較多，平均為7 d，并在第2年的1月達(dá)到最大值，平均為9.1 d，進(jìn)入3月后開始迅速減少。

2.1.3 季節(jié)變化特征。由表1可知，2004—2013年期間霾日發(fā)生次數(shù)較多，平均每年有50.2 d。一年四季中，霾日發(fā)生最多的季節(jié)是冬季，為22.3 d，占全年霾日的44.42%；春季略低，為11.8 d，占全年的23.50%；夏季和秋季相差不大，分別占16.14%和15.94%。

分析得出，撫順市作為東北典型重工業(yè)城市，除當(dāng)?shù)鼗S、鋼廠等嚴(yán)重污染源穩(wěn)定排放外，冬季集中取暖燃煤量排放物的增多均為霾現(xiàn)象形成提供了豐富的載體[5]。而冬季逆溫天數(shù)的增多及強(qiáng)度的增大[6]對大氣對流運(yùn)動(dòng)起到了阻礙作用，不利于城市近地面層污染物的擴(kuò)散[7]，為霾的產(chǎn)生和維持發(fā)展提供了有利的層結(jié)條件[8]。另外，有研究指出，同降雨相比，降雪對空氣中的粉塵等細(xì)小顆粒捕獲稀釋作用非常微弱[9]。因此，冬季降雪對大氣中污染物的清理作用非常有限，這也是造成撫順地區(qū)冬季霾多發(fā)的因素之一。而撫順地區(qū)春節(jié)雨水較豐沛，對細(xì)小顆粒的捕獲能力較強(qiáng)，導(dǎo)致空氣中形成霾的小顆粒數(shù)目急劇下降，同時(shí)春季大風(fēng)天數(shù)較多，擴(kuò)散作用明顯，因而使得霾日減少[10]。

2.2 氣象要素特征

2.2.1 相對濕度對霾的影響。通過分析撫順地區(qū)的相對濕度對霾的影響發(fā)現(xiàn)，濕度對于霾發(fā)生呈正相關(guān)關(guān)系，隨著濕度增加，霾日發(fā)生的概率增大。當(dāng)日平均相對濕度為60%～65%時(shí)，霾發(fā)生的幾率最大；當(dāng)日平均相對濕度<30%時(shí)，撫順地區(qū)基本上沒有霾日出現(xiàn)；相對濕度<45%的時(shí)候，霾發(fā)生的概率為6.94%，相對也較小。當(dāng)相對濕度在65%～80%之間時(shí)，霾發(fā)生的概率也非常大；相對濕度>80%時(shí)為霧，此處不進(jìn)行討論。

2.2.2 風(fēng)向、風(fēng)速對霾的影響。霾天氣的出現(xiàn)與風(fēng)向有著密切的聯(lián)系。通過分析2004—2013年撫順市霾天氣過程風(fēng)向頻率分布情況可知，撫順市出現(xiàn)霾天氣時(shí)，近地面主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)閃SW、SW和W，均在17%以上。其中，WSW比例最高，為21.2%。因此，撫順地區(qū)風(fēng)向?yàn)閃SW時(shí)，出現(xiàn)霾天氣可能性最大。在近地面主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹時(shí)，霾天氣形成概率較低。這主要是因?yàn)槠憋L(fēng)常常攜帶冷空氣南下，強(qiáng)冷空氣有利于大氣中污染物質(zhì)的及時(shí)清除，不利于霾天氣的形成。另外，值得注意的是霾天氣在風(fēng)向?yàn)镾E時(shí)未有發(fā)生。原因可能是撫順地區(qū)由于受地形影響，冬季近地面風(fēng)向以N或NW為主，夏季風(fēng)向以S或SW為主，全年風(fēng)向以SE或E為主導(dǎo)的情況非常少。因此，霾天氣大規(guī)模發(fā)生時(shí)風(fēng)向?yàn)镾E或E十分少見。

除了風(fēng)向外，霾天氣的出現(xiàn)還需要一定的風(fēng)速條件。撫順市發(fā)生霾天氣時(shí)的日平均風(fēng)速主要在2.5 m/s以下，所占比例高達(dá)88.4%。可見，風(fēng)速≤2.5 m/s（2級以下）時(shí)，最有利于霾天氣的形成。當(dāng)風(fēng)速大于2.5 m/s時(shí)，也有霾天氣發(fā)生，但隨著風(fēng)速的增大，霾現(xiàn)象發(fā)生概率迅速減小。風(fēng)速越小，發(fā)生霾天氣的概率越大，這表明地面風(fēng)場是霾天氣形成的重要條件。近地層長時(shí)間的小風(fēng)速，大氣污染物的傳輸和擴(kuò)散能力弱，從而為霾的形成創(chuàng)造條件。隨著風(fēng)速增大，大氣平流輸送能力及垂直湍流能力均增強(qiáng)，大氣中污染物和氣溶膠不易堆積，不利于霾的形成。

3 結(jié)論

（1）近10年來撫順地區(qū)霾日數(shù)整體呈下降趨勢，但波動(dòng)性較強(qiáng)。霾日數(shù)最多發(fā)生在2005年，為127 d。最少日數(shù)發(fā)生在2007年，為23 d。最近3年撫順地區(qū)霾現(xiàn)象日數(shù)有上升趨勢。

（2）撫順地區(qū)四季均有霾現(xiàn)象出現(xiàn)，各月差異較大，全年基本呈單谷型分布。最高值出現(xiàn)在1月，達(dá)9.1 d，最低值出現(xiàn)在8月，僅1.7 d。霾日數(shù)最多出現(xiàn)于冬季，春季次之，秋季略低，夏季所占比例最低。冬季是霾最易發(fā)生的季節(jié)，這是秸稈和燃煤焚燒使得大氣污染物的集聚及季節(jié)變化使得大氣層結(jié)穩(wěn)定等綜合作用的結(jié)果。

（3）隨相對濕度逐漸增大，撫順地區(qū)霾現(xiàn)象出現(xiàn)幾率呈增大的趨勢。日均相對濕度<30%時(shí)，幾乎未有霾現(xiàn)象發(fā)生。霾天氣發(fā)生時(shí)，近地面主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镾W、WSW及W。風(fēng)速越小，發(fā)生霾天氣的概率越大，當(dāng)風(fēng)速≤2.5 m/s（2級以下）時(shí)，最有利于霾天氣的形成。

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