2016年12月宜陽縣強霧霾天氣的成因分析

張小民

摘要 本文介紹了現在較常用的自動氣象站，并通過在宜陽縣自動氣象站采集數據，分析了2016年12月河南省中部城鎮宜陽縣強霧霾天氣形成的原因。結果表明，造成本次強霧霾天氣的氣象原因主要是該時間段內氣溫較往年同期偏高、濕度較往年同期偏大以及風速較往年同期偏小。

關鍵詞 霧霾；成因；河南宜陽；2016年12月

中圖分類號 S16 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）13-0204-02

隨著社會發展和人民生活水平的不斷提高，環境問題越來越受到人們的重視。關于霧霾的話題更是熱度不減，屢屢登上報刊雜志的頭版頭條。霧和霾實際上是2種不同的自然現象。當大氣中的水汽充足、大氣層穩定、相對濕度達到100%時，空氣中的水汽便會凝結成細微的水珠懸浮于空氣中，使地面的能見度降低，這種天氣現象被稱為霧。而霾是指煙塵等細顆粒物懸浮于空中而形成的大氣污染渾濁的現象。霾的主要組成部分是空氣的一些細微顆粒，氣象學上稱之為氣溶膠顆粒。目前，我國的氣象部門普遍將霧和霾合并作為災害性天氣進行預警預報。霧霾中含有很多直徑小于10 μm的細顆粒物，這種細顆粒物可以直接進入人的呼吸道和肺泡中，引發諸如支氣管哮喘、慢性支氣管炎等呼吸道疾病。霧霾也會對人的心血管系統造成危害，會阻礙正常的血液循環，導致冠心病、高血壓等心血管疾病。與此同時，霧霾還會影響人們的心理健康，長期生活在污染嚴重的霧霾天氣中，人們會感覺壓抑、煩躁，會引發和加劇心理抑郁的狀態。2016年12月，京津冀、河北、河南、山東大部幾乎連續1個月發布霧霾紅色預警，一場嚴重的持續性霧霾天氣又一次席卷了我國的整個華北地區。本文主要從氣象角度分析了位于河南省中部宜陽縣的霧霾天氣形成原因。

1 數據監測與采集

本文的數據來源主要是宜陽縣氣象局自動氣象站（圖1）的在線監測數據。隨著中國氣象局技術業務體制的改革，“三站四網”逐步建立。目前國內的絕大多數氣象監測部門都已經建立了自動氣象站。

自動氣象站是一種按設定的要求對多個氣象要素進行采集、處理、存儲和編發報、編制報表的地面觀測設備[1]。它能夠監測氣壓、氣溫、濕度、風向、風速、降雨量等氣象要素。自動氣象站還可以長期運行在室外比較惡劣的天氣條件下，其具有耐腐蝕、抗雷擊、抗干擾等多種性能。

自動氣象站具有以下優點：①易于安裝和架設，所有零部件在出廠前均進行了校準與調試，接通電源即可使用，較為方便；②電磁兼容的設計可以保證監測設備在惡劣的天氣條件下長期使用，可靠性較高；③設備采用通用的傳感器和配件，在設備出現問題時易于更換，減少了維護成本和管理成本，花費較小；④自動氣象站采用面向對象的思想進行設計，軟件產品越來越成熟。軟件支持有線和無線通信，完成數據采集、處理、通信、存儲和報文上傳等功能，降低了人工工作的強度；⑤自動氣象站可以利用太陽能、風能等轉化成電能，提高了設備的環境適應能力；⑥自動氣象站具有自動監測上報災害性天氣的功能，當測量的要素指標超過用戶設定的閾值，氣象監測系統會將警報信息作為第一優先級主動向中心站監控平臺傳遞，中心站收到警報數據后采用聲、光等形式提示管理者。正是因為有這樣的優勢，自動氣象站受到氣象工作者的認可并在全國范圍內廣泛應用。

2 數據采集與分析

通過宜陽縣氣象局的自動氣象站采集到了2016年和歷史同期的氣溫、濕度和風速數據。通過對比這些數據分析2016年12月霧霾嚴重的原因。

2.1 氣溫與歷史同期對比

由圖2可以看出，2016年12月的氣溫較往年同期氣溫高。而氣溫升高，會在一定程度上引發霧霾天氣的形成。

2.2 濕度與歷史同期對比

由圖3可以看出，2016年12月中，大多數時間的相對濕度高出歷史同期。

2.3 風速與歷史同期對比

由圖4可以看出，在風速5 m/s的上方，大部分都為三角形標識，說明2016年12月的風速較歷史同期風速小。

3 結論

通過對以上數據的分析與論證，可以認為是以下原因造成了2016年12月的強霧霾天氣。

（1）日平均氣溫較往年同期偏高。“逆溫層”的形成是造成霧霾的一個重要原因。它的形成是多種氣象條件共同作用的結果，而氣溫升高也是原因之一。一般在低層大氣中，氣溫會隨高度的增加而降低；如果氣溫隨高度的增加而增加，這種現象便是逆溫現象。“逆溫層”是指出現逆溫現象的大氣層。在“逆溫層”中，暖而輕的空氣位于冷而重的空氣上方，形成了非常穩定的空氣層，籠罩在近地層的上空，阻礙空氣的對流運動，從而使近地層中的顆粒物和一些有害氣體等只能在近地層運動，無法向外擴散[2]。同時，氣溶膠粒子會在逆溫層下累積，氣溶膠粒子作為凝結核，為霧的形成提供了必要的物質條件。在夜晚，氣溶膠粒子的增多可影響長波輻射，改變近地層溫度分布狀態，從而影響霧的形成和發展[3]。

另外，當有暖濕氣流時，冷空氣會使暖濕氣流中的水分子凝聚，產生小水珠，并且冷空氣因慣性而不會立刻流動，這樣冷空氣因受暖濕氣流影響而熱脹，使冷空氣氣壓增高，將凝聚的小水珠連同污染物顆粒懸浮在空中形成霧霾。

（2）濕度較往年同期偏大。根據童堯青等對霧霾的研究認為，相對濕度的提高也有利于霧霾天氣的形成[4-5]。當相對濕度較大時，空氣中的氣溶膠粒子會吸收因為吸收水分而增大。氣溶膠粒子中含有水溶性成分時，相對濕度大使可溶性氣溶膠更容易吸收水汽而長大，使消光作用增加、能見度降低，形成霧霾天氣。

（3）風速較往年偏小。霧霾的強度與風速呈現顯著的負相關關系。即風速越大，霧霾強度越小；風速越小，霧霾強度越大。這是由于風速較小時，近地面大氣層較穩定，空氣擾動不夠，在近地面會聚集大量的氣溶膠顆粒，長時間無法向外擴散，造成局部霧霾加重。

綜合以上幾個原因，本文解釋了2016年12月宜陽縣強霧霾天氣的成因。霧霾的形成是多種因素綜合作用的結果，本文只從氣象角度闡述了霧霾形成的原因，此外還有工業污染對霧霾形成的作用。可以這么理解，目前已經較為嚴重的污染再加上氣候因素共同造成了霧霾天氣。

4 參考文獻

[1] 湯小兵.自動氣象站月報表中記錄異常的處理方法[J].廣東氣象，2007，29（1）：60-61.

[2] 丁亮.南京霧霾天氣原因分析及應對措施研究[J].環境科學與管理，2014，39（5）：77-79.

[3] 石春娥，楊軍，邱明燕，等.從霧的氣候變化看城市發展對霧的影響[J].氣候與環境研究，2008，13（3）：327-336.

[4] 童堯青，銀燕，錢凌，等.南京地區霾天氣特征分析[J].中國環境科學，2007，27（5）：584-588.

[5] 潘本鋒，汪巍，李亮，等.我國大中型城市秋冬季節霧霾天氣污染特征與成因分析[J].環境與可持續發展，2013，38（1）：33-36.