近35年南充大霧特征分析

王碧波 劉書慧 張勇為

摘要 利用霧霾統(tǒng)計(jì)14∶00法、NCEP再分析資料，對(duì)近35年南充大霧天氣的時(shí)空分布特征及其成因進(jìn)行了初步分析。結(jié)果表明，大霧主要集中在20世紀(jì)90年代；就季節(jié)而言，大霧天氣主要出現(xiàn)在秋冬季；從空間分布來(lái)看，霧日主要出現(xiàn)在高坪，濃霧和強(qiáng)濃霧主要出現(xiàn)在儀隴，高坪和儀隴兩站的霧日數(shù)占全市總霧日數(shù)的70%以上。低層濕度較大、風(fēng)力較小、層結(jié)比較穩(wěn)定的天氣形勢(shì)有利于大霧天氣的形成，再加之晴朗少云的夜間輻射冷卻（秋冬季）及特殊的地形作用（高坪站沿江的城區(qū)地形及儀隴站較高的海拔高度），共同構(gòu)成了南充大霧天氣成因；大霧天氣與空氣污染有較好的相關(guān)性，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)大霧天氣時(shí)，對(duì)應(yīng)AQI指數(shù)和空氣污染等級(jí)升高。

關(guān)鍵詞 大霧；濃霧；強(qiáng)濃霧；變化特征；成因

中圖分類號(hào) S161.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）34-296-04

霧是影響我國(guó)的主要災(zāi)害性天氣之一。最近幾年尤其是人們對(duì)霧霾及環(huán)保問(wèn)題的更加重視以后，使得人們對(duì)于大霧的成因及其帶來(lái)的影響研究越發(fā)頻繁，得出了一些可參考的理論分析成果[1-2]。如徐會(huì)明等[1]對(duì)四川全省大霧天氣的氣候特征及其成因進(jìn)行了分析，指出四川大霧天氣盆地多于高原，最近20年呈減少趨勢(shì)，大霧形成環(huán)境主要與空氣濕度大密切相關(guān)；顧清源等[2]對(duì)盆地大霧成因進(jìn)行了分析，指出盆地大霧主要形成在地面均壓場(chǎng)、對(duì)流層中層風(fēng)力微弱、外圍無(wú)冷平流入侵的天氣形勢(shì)下。四川盆地由于特殊的地形及濕潤(rùn)的氣候特征，成為全國(guó)多霧區(qū)之一。

南充位于四川盆地東北部，地形以丘陵為主，嘉陵江由北向南穿越而過(guò)，特殊的地形地貌賦予了南充典型的中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，也正因如此，每年尤其是秋冬兩季為大霧多發(fā)期，而其中又以輻射霧為主。根據(jù)《四川天氣預(yù)報(bào)手冊(cè)》的統(tǒng)計(jì)分析，盆地大霧具有發(fā)生頻率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣等特點(diǎn)，南充大霧日數(shù)年平均為37～63 d，且主要分布在沿江一線[3]。頻發(fā)的大霧對(duì)南充市的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)了嚴(yán)重的影響，筆者在此利用霧霾統(tǒng)計(jì)14：00法、NCEP再分析資料，對(duì)35年來(lái)南充大霧天氣的變化特征及原因進(jìn)行了分析。

1 資料與方法

對(duì)于長(zhǎng)期的大霧天氣變化，除按照觀測(cè)記錄只要出現(xiàn)霧即統(tǒng)計(jì)為一個(gè)霧日（輕霧日、霾日）外，有2種常用的處理大量歷史資料的統(tǒng)計(jì)方法：①用日均值，定義日均能見(jiàn)度（MOR）<1 km，日均相對(duì)濕度（RH）≥95%，并排除降水、吹雪、雪暴、揚(yáng)沙、沙塵暴、浮塵和煙幕等其他能導(dǎo)致低能見(jiàn)度時(shí)間的情況為一個(gè)霧日。②使用14：00實(shí)測(cè)值，用于分析能見(jiàn)度<10 km的資料必須同時(shí)滿足以下3個(gè)條件：14：00人工觀測(cè)有霧；用相應(yīng)的天氣現(xiàn)象代碼（42）記錄；能見(jiàn)度<1 km，相對(duì)濕度>90%記為霧日，同時(shí)利用天氣現(xiàn)象代碼可將降水、吹雪、雪暴、揚(yáng)沙、沙塵暴、浮塵和煙幕等天氣時(shí)間篩選出來(lái)，這種方法被國(guó)際上廣泛用來(lái)討論長(zhǎng)期能見(jiàn)度的變化趨勢(shì)，在此也采用14：00法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

選取南充7個(gè)站（高坪、閬中、南部、儀隴、蓬安、營(yíng)山、西充）1980～2014年逐日地面觀測(cè)資料，采用14：00實(shí)測(cè)值法，對(duì)霧（500～1 000 m）、濃霧（50～500 m）、強(qiáng)濃霧（0～50 m）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。同時(shí)，利用NCEP 2.5°×2.5°再分析資料及中科院數(shù)據(jù)中心地理數(shù)據(jù)對(duì)大霧時(shí)間及空間分布特征進(jìn)行對(duì)比分析，最后利用相關(guān)臺(tái)站資料對(duì)大霧與空氣污染的關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)要統(tǒng)計(jì)。

2 大霧時(shí)間和空間分布特征分析

2.1 時(shí)間變化特征

從圖1可以看出，就霧而言，近35年南充總體呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，1996年為霧最多的年份（3.3 d），2012年為霧最少的年份（0 d），20世紀(jì)80年代中期為霧日較少時(shí)段，90年代為霧最多時(shí)段，2000年后霧日呈明顯的下降趨勢(shì)；就濃霧而言，35年總體呈現(xiàn)兩邊低中間高的形態(tài)，1996年為濃霧最多的年份（4.6 d），1980年為濃霧最少的年份（0.6 d），20世紀(jì)90年代為濃霧最多時(shí)段，80年代開始到90年代中后期為明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，2004年后呈明顯下降趨勢(shì)；就強(qiáng)濃霧而言，由于發(fā)生次數(shù)不多，波形較為波動(dòng)，最大值也是出現(xiàn)在1996年（0.9 d），35年總體呈下降趨勢(shì)，2003年以后未出現(xiàn)濃霧日。

從圖2可以看出，就霧而言，主要出現(xiàn)在冬季，尤其是1和12月，分別為15.9和15.7 d，其余月份日數(shù)較少；就濃霧而言，1和12月最高， 均為14.1 d，2～11月呈逐步增長(zhǎng)趨勢(shì)；就強(qiáng)濃霧而言，12月最高（3.7 d），其次為1月（1.9 d）。從各站總的日數(shù)變化來(lái)看，呈現(xiàn)兩邊高中間低的形態(tài)，即大霧多出現(xiàn)在冬季，以1和12月居多。

從季節(jié)分布（表1）來(lái)看，大霧天氣總的來(lái)說(shuō)出現(xiàn)在秋冬季，尤其以冬季最多，霧、濃霧、強(qiáng)濃霧日數(shù)分別占全年的77.8%、40.7%、59.3%，秋季濃霧和強(qiáng)濃霧分別占全年的29.7%、28.1%。冬季大霧主要出現(xiàn)在1和12月（其中霧日約占全年的90%，濃霧和強(qiáng)濃霧占全年的80%左右）。從大霧種類來(lái)講，主要是以霧和濃霧日數(shù)居多。

由于1996年為大霧日數(shù)最多的年份，利用NCEP 2.5°×2.5°再分析場(chǎng)資料，著重對(duì)該年的環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。從圖3可以看出，盆地東北部500 hPa高空主要受偏西北氣流控制，無(wú)明顯波動(dòng)氣流，秋冬季有利于地面輻射冷卻降溫；近地面以弱高壓或均壓場(chǎng)為主，無(wú)明顯冷空氣影響，氣壓梯度力較弱，不宜產(chǎn)生較大風(fēng)速，有利于霧的生成與維持；低層925 hPa盆地東北部相對(duì)濕度為80%～85%，表明低層水汽較為飽和，水平風(fēng)速場(chǎng)上為一低值區(qū)，風(fēng)速<2 m/s，也有利于霧的生成與維持。在這樣的環(huán)流背景下，盆地東北部在高空西北氣流的引導(dǎo)下，夜晚天空狀況較好，輻射較強(qiáng)，降溫較多，近地面以均壓場(chǎng)控制，大部分地方以靜風(fēng)或微風(fēng)為主，且低層水汽含量很高，霧就容易產(chǎn)生且維持較長(zhǎng)時(shí)間。

2.2

空間分布特征 由圖4可知，近35年南充霧主要分布在高坪、儀隴、南部，高坪站35年霧日總數(shù)達(dá)147 d，其次是儀隴（63 d），兩站合計(jì)日數(shù)占全市的70.9%，南充西部及東部蓬安、營(yíng)山大霧較少；濃霧、強(qiáng)濃霧呈東北—西南向迅速減少的趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在儀隴，其中濃霧占全市的82.9%，強(qiáng)濃霧均出現(xiàn)在儀隴。高坪霧日主要出現(xiàn)在11月～次年1月，其余月份大霧日數(shù)幾乎為0，而儀隴一年四季都有，但以秋冬季較多，霧的種類以濃霧居多（圖5）。

由于高坪站為市區(qū)代表站，儀隴站為海拔最高的大監(jiān)站，兩地的地形對(duì)于大霧成因的影響也是有一定作用的。高坪站其西側(cè)為寬廣的嘉陵江江面，由于嘉陵江為長(zhǎng)江第一大支流，蒸發(fā)量較大，東南側(cè)為鶴鳴山，在這種地形下，當(dāng)秋冬季比較暖濕空氣移動(dòng)到較冷的水面時(shí)，因下部冷卻，易形成輻射-平流混合霧[4-5]，再加之近幾年城市快速發(fā)展，周邊高層建筑物對(duì)探測(cè)環(huán)境造成了一定的影響，在一定程度上也阻礙了霧的消散（圖6a1、b1）。

儀隴站海拔660 m，是南充海拔最高的大監(jiān)站，四周遮擋物較少，地形上屬于山脊之上（圖6a2、b2），受山坡等地形影響，冬季晴空輻射降溫后，地表溫度更低，更容易輻射冷卻形成輻射霧。高坪站反映了盆地大霧主要分布在沿江一帶的特點(diǎn)，而儀隴站則代表了地形作用對(duì)于大霧形成的影響，特殊的地形地貌及多夜雨的氣候特征共同構(gòu)成了南充大霧的形成原因。

3 大霧天氣與空氣污染的關(guān)系

在冬季，大霧天氣不僅會(huì)給交通帶來(lái)不便，空氣中含有的酸、堿、鹽、胺、苯等重金屬微粒和病源微生物還可對(duì)人們的身體健康構(gòu)成威脅。從大氣物理方面來(lái)講，與大霧天氣伴隨而生的通常還有輕霧等天氣，因此無(wú)論霧還是輕霧，其與空氣質(zhì)量的聯(lián)系均較為密切。在此對(duì)2013年11月～2014年12月期間南充市環(huán)保部門高坪區(qū)監(jiān)測(cè)站的日均AQI及空氣等級(jí)進(jìn)行時(shí)間序列排序，并將該時(shí)段內(nèi)高坪站臺(tái)站記錄霧、輕霧日數(shù)變化與日均AQI和空氣等級(jí)進(jìn)行同期比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖7），AQI大值區(qū)主要出現(xiàn)在2013年冬季～2014年初春，2013年11月4日和2014年1月28日AQI分別為426和315，達(dá)到了嚴(yán)重污染級(jí)別，此時(shí)的空氣污染等級(jí)也是最高的；而霧日數(shù)的2個(gè)波峰恰好對(duì)應(yīng)了這2個(gè)大值區(qū)，輕霧卻不能很好的對(duì)應(yīng)；從整個(gè)一年多的變化趨勢(shì)比較來(lái)看，大霧的變化趨勢(shì)與空氣污染有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，說(shuō)明空氣污染主要發(fā)生在大霧（水平能見(jiàn)度≤1 km）天氣中，大霧天氣的發(fā)生往往指示著中高污染天氣的發(fā)生。

4 結(jié)論

（1）從大霧時(shí)間分布來(lái)看，主要集中在20世紀(jì)90年代，其中以1996年為峰值。霧和強(qiáng)濃霧總體呈下降趨勢(shì)，而濃霧呈現(xiàn)中間高兩邊低的形態(tài)，從2004年開始，霧和強(qiáng)濃霧呈明顯下降趨勢(shì)，2003年后未出現(xiàn)強(qiáng)濃霧。就季節(jié)而言，大霧天氣主要出現(xiàn)在秋冬季，尤其是1和12月，占全年總?cè)諗?shù)的80%以上。

（2）從大霧空間分布來(lái)看，霧日主要出現(xiàn)在高坪，濃霧和強(qiáng)濃霧主要出現(xiàn)在儀隴，且這兩站的大霧日數(shù)占全市的70%以上。高坪站沿江的城區(qū)地形及儀隴站較高的海拔高度有利于大霧天氣的形成和維持。

（3）從大霧天氣發(fā)生的環(huán)境場(chǎng)分析，低層濕度較大、風(fēng)力較小、層結(jié)比較穩(wěn)定的天氣形勢(shì)是形成大霧天氣的必要條件，再加之晴朗少云的夜間輻射冷卻（秋冬季）及特殊的地形作用，使得南充大霧得以生成與維持，而其中又以高坪和儀

隴最為顯著。