邢臺區(qū)域霧霾天氣氣候特征分析

高俊喜　張　愷　關俊華　賀立華

（1.河北省任縣氣象局，河北邢臺　055150；2.河北省南宮市氣象局，河北南宮　051800；3.河北省邢臺市氣象局，河北邢臺　054000）

邢臺區(qū)域霧霾天氣氣候特征分析

高俊喜1張愷1關俊華2賀立華3

（1.河北省任縣氣象局，河北邢臺055150；2.河北省南宮市氣象局，河北南宮051800；3.河北省邢臺市氣象局，河北邢臺054000）

利用1971—2013年43年來邢臺區(qū)域5個氣象站的歷史地面觀測資料，統(tǒng)計分析了邢臺區(qū)域霧霾天氣現(xiàn)象的長期氣候變化特征，研究表明，近年來邢臺區(qū)域霧呈減少趨勢，霾呈增多趨勢；霧霾現(xiàn)象日數(shù)的波動性增加基本呈單谷型分布。霧天夏秋冬季出現(xiàn)的概率大致相同，春季霧天較少，霾天秋冬季日數(shù)占69%，春夏霧霾出現(xiàn)概率很小。

霧霾霧霾日數(shù)特征分析

1　引言

霧霾是發(fā)生在近地面中的災害性視程障礙現(xiàn)象。霧是由大量懸浮在近地面空氣中的水汽凝結(jié)的產(chǎn)物。能見度＜1km；霾是大量極細微的干塵粒均勻浮游空中，使水平能見度＜10km造成空氣渾濁。霧霾天氣能見度低，大氣中氣溶膠顆粒多污染嚴重，對人們的生活和健康造成很大危害。霧霾日數(shù)具有明顯的季節(jié)和年際變化，冬季最多春季最少，近年來霧日數(shù)有減少趨勢。霾日數(shù)具有增加趨勢。霧日數(shù)減少趨勢的產(chǎn)生與冬季日最低溫度的升高以及相對濕度的減小趨勢有關，霾日數(shù)的增加與人類活動大氣污染物排放量的增加趨勢有密切聯(lián)系。本文利用邢臺區(qū)域1971—2013年43年的地面觀測資料，對邢臺區(qū)域能見度的霧霾現(xiàn)象的氣候特征進行研究，為邢臺區(qū)域霧霾的影響評估提供事實分析，同時為霧霾現(xiàn)象的預報預警及防治提供科學依據(jù)。

2　資料和方法

本文利用1971-2013年河北省邢臺5個縣市43年的觀測資料。邢臺站是國家基準站，南宮站是國家基本站，隆堯、巨鹿、任縣都是國家一般站。氣象觀測資料均經(jīng)過了國家氣象中心資料室的質(zhì)量檢驗。邢臺位于河北東南部，西靠太行山東面渤海屬于華北平原的腹地，因此研究邢臺區(qū)域的霧霾特征對河北省的霧霾天氣具有代表性意義。

圖1　邢臺1970-2013年霧、霾日數(shù)年際變化

圖2　邢臺1970-2013年霧、霾日數(shù)月變化

圖3　

圖4　南宮站1980-2013年月霾日數(shù)與月最長連續(xù)無降水日數(shù)

本文規(guī)定霧霾的劃分以本站實際的天氣現(xiàn)象記錄為主要依據(jù)，即先按照觀測記錄訂正，只要在一天8次定時觀測記錄中某1個時次天氣現(xiàn)象記錄出現(xiàn)霧、霾統(tǒng)計為一個霧霾日。在觀測記錄中一日內(nèi)同時出現(xiàn)霧與霾，記為一個霾日。在本文的分析中，用到了相關分析以及多元線性回歸分析等統(tǒng)計分析方法。

3　霧霾天氣的空間分布特征

隨著邢臺地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展及城市規(guī)模的急劇擴大，區(qū)域上空排放停留的污染顆粒物急劇增多，造成嚴重空氣污染的霧霾現(xiàn)象也急劇增多?？傮w來講邢臺區(qū)域霧霾現(xiàn)象日數(shù)分布呈城區(qū)多發(fā)，近郊次之遠郊最少的特征。

3.1霧、霾天氣長期氣候變化特征

圖1是邢臺區(qū)域霧、霾日數(shù)年際變化曲線，由圖看出，霧天年日數(shù)從80年代至今有明顯的減少趨勢，平均減少速率為1.72天/年，近十年來維持在較低水平；霧日數(shù)年平均157天，最多霧日出現(xiàn)在1990年，為92天，最少霧日出現(xiàn)在1971年僅有16天。霾天年日數(shù)70年代出現(xiàn)霾的概率很小，可能與80年地面觀測規(guī)范調(diào)整有關。自1990年后呈逐波動性年增多趨勢。21世紀之后緩慢減少，2003年為谷值，以后開始增多，2007年達到最高峰為30天，2011年之后維持較增加的趨勢。

表1　1971—2013年邢臺區(qū)域各季節(jié)平均霧霾現(xiàn)象日數(shù)及所占百分比

3.2霧、霾日數(shù)月變化

圖2是霧、霾日數(shù)月變化情況。由圖3看出，全年霧天日數(shù)最多月出現(xiàn)在8月份，多年平均值為19天，最少月份是4月份為多年平均值為7天。邢臺霾日數(shù)月差異較大，月霾日數(shù)呈單谷型分布，7月、8月份各僅有0.5天，12月份最多為7天。

3.3霧、霾日數(shù)季變化

由表1可見邢臺區(qū)域43年來秋季是全年霧天日最多季節(jié)占全年霧霾日的34°，冬夏季次之、春季最少為14°，原因是春季相對濕度較小不利于霧滴的形成；夏季則相對濕度較大，多年平均達80°，水汽充分有利于霧形成；秋冬季逆溫天數(shù)及強度的增多 阻礙了對流層中大氣的對流運動，使近地面污染物聚集在上空氣溶膠粒子聚集，為霧霾的產(chǎn)生和維持發(fā)展提供了有利的條件.

3.4霧、霾天氣持續(xù)時間變化

由于霧霾天氣局地性特征比較明顯，因此，本文選南宮站氣象觀測資料為例，討論霧霾天氣下的持續(xù)時間變化特征。圖3南宮站1980-2013年霧霾持續(xù)日數(shù)分布。

由圖3可以看出，霧霾天氣過程持續(xù)次數(shù)似冪函數(shù)遞減。統(tǒng)計結(jié)果表明：1980-2013年南宮區(qū)域共出現(xiàn)霧霾天氣過程2115次，其中霧霾天氣過程持續(xù)1天共1048次占49.6°，持續(xù)2天的霧霾天氣385次占18.0°，持續(xù)1-5天霧霾天氣過程1874次占88.6°，持續(xù)10天以上的霧霾天氣有73次占3.5°，霧霾天氣過程持續(xù)時間最長達22天，出現(xiàn)在1990年1月1日-22日和2001年1月6日-27日。霧霾現(xiàn)象持續(xù)1天的天氣過程最多，隨著霧霾持續(xù)日數(shù)的遞增，霧霾天氣出現(xiàn)次數(shù)呈冪函數(shù)形式遞減，擬合函數(shù)的R2為0.963。持續(xù)時間較長的霧霾天氣過程在秋、冬、春季均有出現(xiàn)但在冬季較為高發(fā)。雖然持續(xù)10天及以上的霧霾天氣過程只占3.5%，但霧霾天氣持續(xù)時間越長對城市空氣質(zhì)量、社會公眾健康及交通影響越大。

3.5霧霾日數(shù)與最長連續(xù)無降水日數(shù)相關系分析

從圖4看出，逐月最長連續(xù)無降水日數(shù)變化趨勢呈“U”型分布特征，與霧霾出現(xiàn)次數(shù)的單谷型變化趨勢較為一致.5-9月，月最長連續(xù)無降水日數(shù)持續(xù)較低，相對應的逐月霧霾出現(xiàn)次數(shù)與全年平均值相比較也均處于負相位。8月開始，隨著最長連續(xù)無降水日數(shù)逐月上升，逐月霧霾日也迅速增多，并于12月達到全年最大值；相關性分析表明，霾日數(shù)與逐月最長連續(xù)無降水日數(shù)顯著正相關，相關系數(shù)高達0.696，通過了0.01的顯著性水平檢驗。由此可知：由于降水對污染物有沖涮作用，連續(xù)無降水日數(shù)越長，形成霧霾現(xiàn)象的幾率越高。

4　結(jié)語

（1）邢臺霧天日數(shù)呈波動性減少趨勢，平均減少速率為1天/年；近幾年快速減少；霾天日數(shù)自90年代后期開始增多趨勢顯著，增多速率7天/10年。（2）全年來看，霧霾日數(shù)最多出現(xiàn)于冬秋季，春季次之，夏季所占比例最低。秋末冬初是霧霾最易發(fā)生，這是大氣污染物、近地面不穩(wěn)定層結(jié)、逆溫層、相對濕度等綜合影響的結(jié)果。（3）邢臺區(qū)域霧霾持續(xù)1天的天氣過程最多，隨著霧霾持續(xù)日數(shù)的遞增，霧霾天氣出現(xiàn)次數(shù)呈冪函數(shù)遞減，持續(xù)時間較長的霧霾天氣在秋冬春季均有出現(xiàn)，但在冬季較為高發(fā)。（4）逐月最大不連續(xù)降水日數(shù)變化趨勢呈“U”型分布特征，與霧霾出現(xiàn)次數(shù)的單谷型變化趨勢較為一致。霧霾日數(shù)與逐月最長連續(xù)無降水日數(shù)顯著正相關，最長連續(xù)無降水日數(shù)越長，形成霧霾的幾率越高。二者相關系數(shù)為0.696，并通過0.01 的顯著性水平檢驗。

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高俊喜，女，2010年畢業(yè)于南京信息工程大學計算機科學與技術專業(yè)，學士，長期從事氣象業(yè)務和科技服務工作，工程師。