滿洲里地區(qū)冬季煙幕天氣成因分析

曲淑艷

[摘 要] 本文利用1957-2009年內(nèi)蒙古滿洲地區(qū)的氣候資料，分析滿洲里地區(qū)煙幕出現(xiàn)的次數(shù)，找出煙幕的月年變化規(guī)律；結(jié)合煙幕發(fā)生時(shí)的天氣特征，以及煙幕與各項(xiàng)天氣要素之間的關(guān)系，找出煙幕的氣象預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)。結(jié)果表明，煙幕日多產(chǎn)生在高壓系統(tǒng)控制下，冬季煙塵排放量多余其他季節(jié)、風(fēng)速較小、大氣層結(jié)穩(wěn)定（常有逆溫層存在）是多煙幕的主要原因。

[關(guān)鍵詞] 冬季；煙幕天氣；天氣形勢

[中圖分類號(hào)] X513 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2017）21-84-2

滿洲位于歐亞大陸的東北端，冬季受到大陸高壓空氣質(zhì)量控制，早上和晚上常出現(xiàn)煙霧，造成能見度較低，影響正常交通運(yùn)行和人民生活。根據(jù)1971-2000年內(nèi)蒙古滿洲里的氣象觀測要素資料，對影響滿洲地區(qū)低能見度的氣象因素及其與能見度低的關(guān)系進(jìn)行分析探討，為提高能見度預(yù)報(bào)能力提供參考。

1 煙幕天氣氣候特點(diǎn)

《地面氣象觀測規(guī)范》中明確規(guī)定，水平能見度<1萬m，相對濕度低于80%的現(xiàn)象即為煙霧。根據(jù)地面日屆值（20：00-20：00）作為一個(gè)時(shí)間段，統(tǒng)計(jì)出1957-2009年滿洲里共出現(xiàn)了457次煙幕，由于1957-1960年沒有煙幕天氣現(xiàn)象的記載，實(shí)際年限為49年。

1.1 年際變化特征

滿洲里煙幕天氣年平均為9.3次，其中2003年為煙幕出現(xiàn)的最多年份，1995、1996年煙幕天氣出現(xiàn)最少，為無煙幕天氣。2003年5月，受到俄羅斯境外火災(zāi)的影響，滿洲里出現(xiàn)了持續(xù)20 d的煙霧天氣。因此，實(shí)際上，2007年為滿洲里煙幕天氣最多的年份。

1.2 月際變化特征

滿洲里位于歐亞大陸東岸，為溫帶大陸季風(fēng)氣候區(qū)，冬季天氣長且寒冷，夏季短促，氣溫<0 ℃的初日穩(wěn)定為10月19日，氣溫>0 ℃的初日穩(wěn)定出現(xiàn)在4月14日。因此，通常每年9月20日至次年5月15日為滿洲里地區(qū)供暖期，這個(gè)時(shí)期內(nèi)燃煤量較大，可占總能源消耗量的70%，燒煤產(chǎn)生煙氣，導(dǎo)致滿洲里地區(qū)出現(xiàn)了煤煙型的環(huán)境空氣污染，1月和12月為煙幕出現(xiàn)最多月份。

2 煙幕與氣象要素之間的關(guān)系

氣象條件對空氣質(zhì)量有較大的影響。冬季采暖期間，滿洲里地區(qū)空氣質(zhì)量受到了很大的污染，非取暖期間由于機(jī)動(dòng)車排放出大量的尾氣，再加上空氣中懸浮顆粒物的污染，大氣質(zhì)量也因此受到了影響。當(dāng)空氣中污染源排放量不會(huì)出現(xiàn)較大變化時(shí)，下墊面、氣溫、風(fēng)等氣象條件的影響會(huì)影響空氣中的污染物含量，空氣質(zhì)量會(huì)受到直接的影響[1]。氣象條件對空氣質(zhì)量的指示存在較大差異。

2.1 下墊面的影響

近十年來，滿洲里煙幕次數(shù)最多，主要原因是城市建設(shè)帶來的。自1990年改革開放以來，特別是2001-2010年，城市建設(shè)硬化面積擴(kuò)大，城市下墊面被改變，越來越多的高大建筑物阻擋上游氣流流動(dòng)，在下游形成繞流區(qū)。當(dāng)?shù)卮蠖酂焽瓒继幱诮ㄖ锷戏?，在局地形成較高的污染物濃度。尤其是2006年以后，滿洲里政府對城市建設(shè)進(jìn)行規(guī)范化管理，一些小鍋爐工程被取締，城市統(tǒng)一開展供熱，還有就是“棚戶區(qū)”改造工程的實(shí)施，在一定程度上弱化了煙幕，減少了煙幕天氣的影響。

2.2 逆溫及氣溫對煙幕天氣的影響

氣溫是影響煙幕天氣的氣象因素之一，可形成逆溫，逆溫層深厚、長時(shí)間維持，對城市會(huì)帶來嚴(yán)重且持續(xù)時(shí)間較長的污染，城市能見度則很差。輻射逆溫、平流下沉逆溫、鋒面逆溫等是影響滿洲里地區(qū)常見的幾種大氣逆溫形式。其中，滿洲里地區(qū)冬季最常見的為輻射逆溫影響。

通過分析發(fā)生煙幕天氣的天氣形勢可知，滿洲里形成地面煙幕的逆溫層主要位于805 hPa以下，當(dāng)逆溫層越深厚時(shí)，大氣的穩(wěn)定性就會(huì)越強(qiáng)，形成煙幕天氣后煙幕越不容易被擴(kuò)散開。

從上述分析可知，冬季滿洲里地區(qū)常常出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象，這直接可導(dǎo)致當(dāng)?shù)匦纬蔁熌惶鞖猓覞M洲里地區(qū)形成逆溫的各月曲線與各月煙幕天氣的出現(xiàn)次數(shù)基本一致，其中1月和12月是滿洲里煙霧最嚴(yán)重的月份，這兩個(gè)月煙幕出現(xiàn)次數(shù)也最多，且是該地區(qū)逆溫最嚴(yán)重的月份。根據(jù)近十年滿洲里每年11月至翌年2月相關(guān)資料，統(tǒng)計(jì)分析各月出現(xiàn)的煙霧天氣及同時(shí)出現(xiàn)的逆溫次數(shù)，以12月和1月煙幕總數(shù)、逆溫比值為最大。該地區(qū)冬季若是出現(xiàn)煙幕天氣，必然就會(huì)存在逆溫。

2.3 風(fēng)對煙幕天氣的影響

風(fēng)是影響大氣污染物能否快速擴(kuò)散的氣象因素之一，受一定的風(fēng)速作用影響，大氣中的煙幕會(huì)被風(fēng)吹送到各個(gè)地區(qū)，風(fēng)速越大，單位時(shí)間內(nèi)煙幕擴(kuò)散的距離就會(huì)越遠(yuǎn)，擴(kuò)散的速度就會(huì)越快，而且空氣量混入煙幕中越多，煙幕濃度就下降越快，空氣質(zhì)量就會(huì)越好。通常，煙幕處于污染源的下方，這樣風(fēng)向及風(fēng)速的大小就會(huì)對煙幕濃度產(chǎn)生較大的影響。在此引入污染系數(shù)的概念，《空氣污染氣象學(xué)教程》[2]中規(guī)定，污染系數(shù)=風(fēng)向頻率/平均風(fēng)速。該式中，當(dāng)風(fēng)向頻率低、風(fēng)速大時(shí)，污染系數(shù)就小。所以，對某一地方的風(fēng)向頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，就能對該地區(qū)的污染情況進(jìn)行預(yù)測判斷。滿洲里地區(qū)的煙幕天氣下，平均風(fēng)速為1.3 m/s，最大風(fēng)速為3.5 m/s，靜風(fēng)時(shí)即最小風(fēng)速為0.0 m/s。而且煙幕天氣下，通常是以西南風(fēng)向?yàn)橹鞯?，其中西南風(fēng)、西風(fēng)出現(xiàn)次數(shù)較多，其次是東風(fēng)。

3 煙幕天氣形勢

滿洲里地處東亞大陸，冬季處于西伯利亞高壓環(huán)流形勢影響范圍內(nèi)，其環(huán)流中心是在貝加爾湖或其以南的蒙古國境內(nèi)，阿留申島地區(qū)則受到了低壓的影響控制。滿洲里冬季常常受到來自蒙古高壓前部的西北或偏西氣流的影響。分析探討了近幾年影響滿洲里煙幕天氣的主要天氣系統(tǒng)，結(jié)果得出高壓前部、弱低壓、弱高壓內(nèi)部等是該地區(qū)常出現(xiàn)的幾種影響系統(tǒng)。

3.1 高壓前部

這種天氣形勢冬季出現(xiàn)的最多，貝加爾湖及蒙古國都被控制在高壓范圍內(nèi)，其中阿留申群島受到了低壓的影響。滿洲里地區(qū)位于高壓的前緣，在這種形勢影響下，滿洲里地區(qū)常常會(huì)出現(xiàn)下沉氣流，850 hPa上存在著暖平流或暖脊，表現(xiàn)出顯著的逆溫層，形勢相對穩(wěn)定，對于大氣擴(kuò)散較為不利，這樣煙幕就在此大量聚積，形成煙幕天氣[3]。

3.2 弱低壓

在弱低壓形勢下，在勘察加半島東部有較強(qiáng)的低壓并南壓，伸向滿洲里地區(qū)有一低壓槽，其西北維持一強(qiáng)高壓，在其控制下，500 hPa為西北或偏西氣流，850 hPa有暖平流或暖脊，煙幕聚積不易擴(kuò)散形成煙幕。

3.3 弱高壓內(nèi)部

該形勢，在貝加爾湖及蒙古國有較大范圍的高壓控制區(qū)，滿洲里地區(qū)處在閉合高壓中心影響范圍內(nèi)，高空中存在弱的暖平流或弱的暖脊，高壓的中下層常出現(xiàn)有下沉氣流，形成的逆溫對于煙幕擴(kuò)散十分不利，因而易形成煙幕天氣現(xiàn)象。

4 結(jié)論

①分析統(tǒng)計(jì)滿洲里地區(qū)煙幕形成的氣候條件、影響系統(tǒng)，了解煙幕天氣的大氣穩(wěn)定度，該天氣條件下的風(fēng)向風(fēng)速、氣溫、相對濕度等相關(guān)氣候因素，均與煙幕天氣的形成密切相關(guān)。

②煙幕天氣的出現(xiàn)具有明顯的季節(jié)性變化，冬季最多，夏季最少。污染頻率也是冬季高，夏季低。

③煙幕天氣的出現(xiàn)在很大程度上受天氣形勢的影響，滿洲里地區(qū)出現(xiàn)煙幕天氣的主要天氣形勢是高壓前部、弱低壓、弱高壓內(nèi)部。

參考文獻(xiàn)

[1]俞衛(wèi)平.城市規(guī)劃與大氣環(huán)境[M].北京：氣象出版社，2004.

[2]蔣維楣.空氣污染氣象學(xué)教程[M].北京：氣象出版社，1993.

[3]王宏，馮宏芳，隋平.福州市空氣污染與氣象條件關(guān)系[J].氣象科技，2009（6）：676-681.