余慈地區(qū)霾時(shí)間分布及氣象要素特征分析

黃 新

(慈溪市氣象局，浙江慈溪315300)

0 引言

近年來(lái)，隨著城市化、工業(yè)化的快速推進(jìn)和發(fā)展，工業(yè)排放以及建筑工地?fù)P塵等進(jìn)入到近地層空氣中的污染物居高不下，汽車(chē)也逐漸進(jìn)入到尋常百姓人家，在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，汽車(chē)的擁有量甚至出現(xiàn)了持續(xù)井噴現(xiàn)象?？上攵?，汽車(chē)尾氣的排放也在持續(xù)增加，這些污染物給灰霾天氣的形成提供了條件，人們對(duì)霾的抱怨也是越來(lái)越多。在地面氣象觀測(cè)規(guī)范中，霾被定義為：大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地懸浮在空中，使水平能見(jiàn)度小于10．0 km的空氣普遍混濁現(xiàn)象。霾除了影響空氣能見(jiàn)度，更嚴(yán)重的是對(duì)人體健康的損害。所以霾的危害也越來(lái)越受到各級(jí)政府以及社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。

1 余慈地區(qū)霾日年際變化趨勢(shì)

余姚、慈溪兩市地域相連，同處寧紹平原杭州灣南岸，并有著深遠(yuǎn)的歷史淵源。余慈地區(qū)在各級(jí)政府的高度重視、環(huán)保部門(mén)的不懈努力以及社會(huì)各界的緊密配合下，近10 a來(lái)，年霾日不但沒(méi)有持續(xù)攀升，反而呈現(xiàn)了波浪式緩緩下降的趨勢(shì)。本文所采用的觀測(cè)資料都來(lái)自該地域內(nèi)站點(diǎn)——慈溪測(cè)站，圖1是2000—2009年的10 a間，余慈地區(qū)霾日的年際變化圖。從圖1可以看到，2001—2003年的這3 a，余慈地區(qū)的年霾日處在一個(gè)高峰期，年霾日都在40 d以上，之后年霾日出現(xiàn)了兩波下探，第一波由2003年的44 d下降到2005年的21 d，第2波由2006年的33 d下降到了2009年的25 d，第2波下降的坡度明顯變緩了。而2006年年霾日出現(xiàn)了明顯反彈，可能與該地區(qū)2006年汽車(chē)大量進(jìn)入家庭，汽車(chē)擁有輛出現(xiàn)井噴有關(guān)，可見(jiàn)，隨著汽車(chē)擁有量的持續(xù)增加，未來(lái)清潔空氣的行動(dòng)仍非常艱巨。

圖1 余慈地區(qū)霾日年際變化圖

2 余慈地區(qū)不同時(shí)段霾日分布及成因分析

2．1 余慈地區(qū)不同時(shí)段霾日分布

2000—2009年這10 a間，該地區(qū)累計(jì)觀測(cè)到霾337 d，但各個(gè)月份的分布非常不均勻，見(jiàn)圖2。

圖2 2000—2009年各月累計(jì)霾日

霾出現(xiàn)最少的是7月份，10 a間的霾日僅為12 d，而最多的12月份高達(dá)55 d。6—9月份是霾出現(xiàn)最少的時(shí)段，4個(gè)月的總和與12月份的霾天數(shù)大體相當(dāng)，10月到1月是霾出現(xiàn)最多的時(shí)段。若以12—2月為冬季;3—5月為春季;6—8月為夏季;9—11月為秋季，則秋、冬季霾出現(xiàn)的天數(shù)明顯偏多，分別占到總數(shù)的32%和36%，而春、夏季明顯偏少，尤其是夏季出現(xiàn)的霾日，僅占總數(shù)的13%，詳見(jiàn)圖3?？梢?jiàn)，霾的出現(xiàn)頻率有著明顯的季節(jié)差異，秋冬季高發(fā)，春夏季低發(fā)。

圖3 不同季節(jié)霾日占全年比例

2．2 余慈地區(qū)不同時(shí)段霾日分布成因分析

2．2．1 余慈地區(qū)不同時(shí)段霾日分布與降水的關(guān)系

圖4 2000—2009年各月累計(jì)灰霾天數(shù)與月平均降水量關(guān)系圖

圖4是余慈地區(qū)各月平均降水量與2000—2009年這10 a間各月霾累計(jì)天數(shù)的關(guān)系圖。圖4上可以直觀的發(fā)現(xiàn)月降水量與近10 a月累計(jì)霾日有著一定的負(fù)相關(guān)的關(guān)系，1—3月份降水增多，霾日就趨于減少，3—5月份降水均衡，霾日的變化也不大，6月份降水量達(dá)到峰值時(shí)，霾日又趨于下降，7—9月份降水量處在高位，霾也處在低發(fā)階段，而10—12月隨著降水的明顯減少，霾日開(kāi)始大幅增加，12月份是一年中雨量最少的月份，恰恰也是一年中霾出現(xiàn)最多的月份。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，這兩組數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)為-0．85，說(shuō)明兩者有很好的負(fù)相關(guān)關(guān)系。春夏季雨水充沛，對(duì)空氣中的灰塵等污染物起沖刷作用，不利于霾的形成;降水量相比春夏季明顯偏少的秋冬季，為霾的高發(fā)期。余慈地區(qū)秋冬季平均雨日為63．7 d，春夏季為 87．1 d，和同時(shí)段霾日也有著一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2．2．2 余慈地區(qū)不同時(shí)段霾日分布與大氣環(huán)流和天氣形勢(shì)的關(guān)系

在霾出現(xiàn)最多的秋冬季，冷空氣活動(dòng)頻繁，冷空氣過(guò)后，余慈地區(qū)多處在地面冷高壓影響下。圖5和圖6分別是2010年10月15日08時(shí)和20時(shí)的海平面氣壓圖，10月13日夜里地面弱冷空氣開(kāi)始擴(kuò)散南下，到15日地面冷高壓下來(lái)，余慈地區(qū)處在高壓中心附近。到15日12時(shí)2 min平均風(fēng)速減小到1 m/s以下，12時(shí)以后就出現(xiàn)了霾。秋冬季在地面冷高壓的影響下，尤其是在地面高壓中心附近時(shí)，夜晚的輻射降溫明顯，容易出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象;另外夜間地面有弱的干冷空氣擴(kuò)散南下時(shí)，有時(shí)也有逆溫現(xiàn)象產(chǎn)生。顯然，如出現(xiàn)逆溫，污染物在垂直方向上將不能得到有效的擴(kuò)散，出現(xiàn)霾的可能性也大大增加了。表1是2010年11月1日22時(shí)—2日08時(shí)五磊寺和掌起自動(dòng)測(cè)站的各時(shí)次氣溫對(duì)比，慈溪境內(nèi)五磊寺自動(dòng)測(cè)站(海拔308 m)和山腳下的掌起自動(dòng)測(cè)站(海拔9 m)水平距離為6 km。從表1中可以發(fā)現(xiàn)，1日22時(shí)和2日08時(shí)海拔高的五磊寺氣溫低，附近海拔低的掌起氣溫高，但23時(shí)到07時(shí)這個(gè)時(shí)段正好相反，海拔高的五磊寺氣溫高而海拔低的掌起氣溫低，由此推測(cè)該地區(qū)1日夜間可能存在逆溫。周邊的杭州探空資料也從側(cè)面印證這一點(diǎn)，2日08時(shí)，杭州在220 m之下有逆溫存在，而1日夜里恰好有一股弱的干冷空氣影響浙江。這股弱冷空氣擴(kuò)散時(shí)余慈地區(qū)地面風(fēng)力不大，基本上在2 m/s以下，所以在水平方向上污染物也不能得到有效的擴(kuò)散，白天隨著汽車(chē)尾氣排放的大量增加，2日7時(shí)之后就出現(xiàn)了霾，這次霾持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8 h，最小水平能見(jiàn)度6 km。

表1 2010年11月1日22時(shí)—2日08時(shí)五磊寺和掌起氣溫對(duì)比

在進(jìn)入春季以后，南支槽開(kāi)始活躍，冷暖空氣在江南頻繁交匯，天氣多變不穩(wěn)定，多上升運(yùn)動(dòng)有利氣溶膠的擴(kuò)散，降水增多也有利于空氣的清潔;初夏的梅雨季節(jié)冷暖空氣膠著，形成準(zhǔn)靜止鋒，多低壓槽、切變線活動(dòng)，持續(xù)的陰雨天氣也不利灰霾的形成;出梅進(jìn)入盛夏后余慈地區(qū)受副熱帶高壓控制，當(dāng)處在副高邊緣時(shí)容易產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)對(duì)流天氣，常伴有雷雨大風(fēng)天氣，有利于氣溶膠的擴(kuò)散和洗刷，在副高脊線北跳后，多受偏東氣流、東風(fēng)波及熱帶氣旋影響，由于余慈地區(qū)地處東海之濱這個(gè)特殊的地理環(huán)境，偏東氣流輸送大量的海洋清新空氣置換掉當(dāng)?shù)厥芪廴镜目諝?，而東風(fēng)波和熱帶氣旋又往往給余慈地區(qū)帶來(lái)明顯的降水，所以在余慈地區(qū)盛夏灰霾天氣很少出現(xiàn)，經(jīng)常能見(jiàn)到湛藍(lán)的天空白云飄的美麗景象，是一年中空氣最好的時(shí)候。

3 余慈地區(qū)霾的氣象要素特征

3．1 余慈地區(qū)霾的氣壓特征

慈溪測(cè)站觀測(cè)場(chǎng)拔海高度為4．5 m，海平面氣壓比本站氣壓高0．7 hPa。2007—2009年共計(jì)觀測(cè)到霾86 d，其中，霾日最小的日平均本站氣壓為1002．9 hPa，有22個(gè)霾日日平均本站氣壓在1002．9～1010 hPa之間，有44個(gè)灰霾日日平均本站氣壓在1020 hPa以上，占到了總樣本數(shù)的50%以上，也就是說(shuō)，有一半多的霾日它的日平均本站氣壓是在1020 hPa以上的。有20個(gè)霾日日平均氣壓介于1010～1020 hPa之間?？梢?jiàn)，在地面高壓條件下比在地面低壓條件下，更容易形成霾，而在日平均海平面氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓10 hPa以上時(shí)，霾是很少出現(xiàn)的。

3．2 余慈地區(qū)霾的相對(duì)濕度特征

在86個(gè)霾日當(dāng)中，14時(shí)相對(duì)濕度最小為17%，最大為93%，14時(shí)相對(duì)濕度在40%以下的有12 d，占總數(shù)的16%，14時(shí)相對(duì)濕度在70%以上的有9 d，占總數(shù)的10%，介于40%～70%之間的有65 d，占到了總霾日的76%，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，有3/4的霾日14時(shí)的相對(duì)濕度是比較適中的，這說(shuō)明適中的相對(duì)濕度有利于霾的出現(xiàn)。

3．3 余慈地區(qū)霾與降水現(xiàn)象關(guān)系的特征

在86個(gè)霾日當(dāng)中，霾出現(xiàn)前3 d以上無(wú)雨的比例為30%;霾出現(xiàn)當(dāng)天或是前一天有降水的比例竟然高達(dá)總數(shù)的41%，但其中累計(jì)雨量小于1 mm的占60%，小于5 mm的占77%，5 mm以上的占23%。這說(shuō)明霾的出現(xiàn)并不一定需要連續(xù)的晴好天氣，霾出現(xiàn)當(dāng)天或是之前的弱降水不會(huì)起到消除霾的作用，反而可能使氣溶膠吸濕膨脹而降低空氣的能見(jiàn)度。即便是霾出現(xiàn)之前有明顯的降水，也不能保證第二天不會(huì)出現(xiàn)霾。如：2010年10月11—14日慈溪測(cè)站出現(xiàn)了持續(xù)時(shí)間達(dá)4 d的連陰雨天氣，其中13，14 日的雨量分別有33．3 mm 和25．0 mm，但10月15日還是出現(xiàn)霾，只是霾的持續(xù)時(shí)間短、強(qiáng)度也弱，最小能見(jiàn)度是8 km，持續(xù)時(shí)間也只有1 h左右?？梢?jiàn)，明顯的降水雖然可以起到清潔空氣、消除空氣中氣溶膠的過(guò)量積累的問(wèn)題，但由于余慈地區(qū)工業(yè)和汽車(chē)尾氣等的排放量巨大，在不利于污染物擴(kuò)散的天氣條件下，僅憑當(dāng)天的排放，就可形成霾。所以明顯的降水不能從根本上消除霾形成的條件，要減輕霾的危害必須從源頭上減少污染物排放，并實(shí)施更加嚴(yán)格的控制排放措施。

3．4 余慈地區(qū)霾的風(fēng)力特征

在86個(gè)霾日當(dāng)中，霾出現(xiàn)當(dāng)天，日平均風(fēng)力最大的為3．5 m/s，超過(guò)3 m/s的共有5 d，占6%，小于2 m/s的有67 d，占78%，2 ～3 m/s的有14 d，占16%?？梢?jiàn)，當(dāng)近地面平均風(fēng)力大于3 m/s時(shí)，是不利于霾出現(xiàn)的，靜風(fēng)或微風(fēng)不利污染物向外圍擴(kuò)展，有利霾的出現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

4．1 在各級(jí)政府及社會(huì)各界的努力下，雖然近10 a來(lái)余慈地區(qū)年霾日出現(xiàn)了波浪式下探趨勢(shì)，但由于汽車(chē)社會(huì)的到來(lái)，年灰霾日下降趨勢(shì)越來(lái)越平緩，稍一放松監(jiān)管，有可能出現(xiàn)強(qiáng)勁反彈。

4．2 余慈地區(qū)霾的出現(xiàn)頻率有著明顯的季節(jié)差異，秋冬季高發(fā)，春夏季尤其是夏季低發(fā)。它與月平均降水量有著明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，和余慈地區(qū)地處東南沿海這一特殊地理環(huán)境以及大氣環(huán)流和天氣形勢(shì)有著密切關(guān)系。

4．3 余慈地區(qū)霾的氣象要素特征有：海平面氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓10 hPa以上時(shí)，幾乎不會(huì)有灰霾出現(xiàn)，在地面高壓條件下，容易形成灰霾天氣;有3/4的灰霾日，14時(shí)的相對(duì)濕度在40%～70%之間;弱的降水不會(huì)減少灰霾出現(xiàn)的可能，明顯降水可以減少灰霾出現(xiàn)的幾率，但不能完全排除灰霾出現(xiàn)的可能;灰霾日微風(fēng)居多。

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