牡丹江地區(qū)一次霧霾過程的成因分析

劉玉嬌，張玉成

（牡丹江市氣象局，黑龍江牡丹江157000）

牡丹江地區(qū)一次霧霾過程的成因分析

劉玉嬌，張玉成

（牡丹江市氣象局，黑龍江牡丹江157000）

利用觀測數(shù)據(jù)和相關(guān)氣象資料對2015年11月1-3日牡丹江地區(qū)出現(xiàn)的一次中度霧霾天氣過程進(jìn)行簡單分析，探討此次霧霾形成的原因。結(jié)果表明，相關(guān)氣象因素對霧霾天氣的形成有著至關(guān)重要的影響，特別是風(fēng)力的大小及逆溫層的影響。

霧霾；氣象影響因素

1　引言

霾是一種大量極細(xì)微的干塵粒等均勻的浮游在空中，使水平能見度小于10 km的空氣普遍混濁的天氣現(xiàn)象。研究表明，霾中的物質(zhì)成分除了細(xì)塵以外，還包括硫酸與硫酸鹽、硝酸與硝酸鹽、碳?xì)浠衔?、黑碳等粒子，因此其發(fā)生的頻數(shù)與人類活動所造成的氣溶膠污染密切相關(guān)［1-2］。

近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展、污染物排放和城市懸浮物的大量增加，空氣質(zhì)量、大氣污染和城市狀況越來越引起人們的關(guān)注。特別是霾的出現(xiàn)對人類的影響很大，不僅導(dǎo)致大氣能見度降低，增加交通事故的次數(shù)，而且還能誘發(fā)鼻炎、支氣管炎等多種疾病，危害人類身體健康。因此，研究和掌握霧霾的變化特征及其生成的主要影響因素，對進(jìn)一步做好相關(guān)氣象服務(wù)工作有著重要的意義。

2　天氣實(shí)況

2015年11月1-3日牡丹江地區(qū)出現(xiàn)了一次霧霾天氣過程。本文選用牡丹江地區(qū)的相關(guān)資料進(jìn)行個(gè)例分析。圖1為1日20時(shí)-3日23時(shí)的PM2.5濃度變化，其平均值在295 ug/m3左右，濃度偏高。PM2.5的濃度變化具有一定的峰值變化規(guī)律，夜間明顯偏高于白天。從2日凌晨開始能見度明顯降低，一直持續(xù)到3日夜間，平均能見度小于5 km，在3日早晨能見度達(dá)到最小值，只有0.7 km。

圖1　2015年11月1日20時(shí)-3日23時(shí)PM2.5的濃度變化曲線

3　環(huán)流背景

高空500 hPa中高緯地區(qū)由前期的經(jīng)向環(huán)流逐漸轉(zhuǎn)為緯向平直氣流，無明顯的冷暖平流活動。同時(shí)，地面受大陸弱高壓控制，無明顯降水過程，大氣層結(jié)相對穩(wěn)定，較易于低層大氣中氣溶膠粒子的富集，為霾的形成提供了有利的大尺度環(huán)流背景。

4　氣象要素分析

4.1風(fēng)向風(fēng)速

能見度的高低與風(fēng)速大小呈正相關(guān)，當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速較大時(shí)，能見度也有所提高；風(fēng)速很小時(shí)，能見度有所降低。這是因?yàn)槿醯牡孛骘L(fēng)不利于污染物的平流輸送，對污染物的擴(kuò)散影響很小，導(dǎo)致污染物在同一地區(qū)長時(shí)間堆積，能見度降低。當(dāng)3日午后地面風(fēng)速變大時(shí)，有利于污染物的水平擴(kuò)散，能見度開始變好，霧霾的影響開始減弱?？梢?，地面風(fēng)速的大小對污染物的擴(kuò)散有著至關(guān)重要的影響。

4.2相對濕度

氣象學(xué)上定義當(dāng)相對濕度小于80%時(shí)出現(xiàn)的視程阻礙現(xiàn)象為霾，80-90%之間時(shí)為霧霾共存。3日凌晨相對濕度大于80%，此時(shí)是霧霾的混合物造成的低能見度，其他時(shí)段是霾。當(dāng)相對濕度小時(shí)，能見度略有提升；當(dāng)相對濕度變大時(shí)，能見度有所降低。

4.3大氣層結(jié)穩(wěn)定性

逆溫的存在對污染物的擴(kuò)散起到阻擋作用，對霧霾的形成有利。由于本站無探空資料，因此利用上游哈爾濱站的高空探測資料進(jìn)行分析。

在2日08時(shí)，逆溫層還沒有形成，整層以偏北風(fēng)為主，風(fēng)力不大。當(dāng)?shù)?日20時(shí)在近地面層開始有逆溫層的存在，高度較低，厚度較薄，下干上濕。此時(shí)逆溫層的存在，不利于污染物的擴(kuò)散。同時(shí)近地面的風(fēng)力很弱，幾乎為靜風(fēng)，不利于污染物的水平輸送，導(dǎo)致污染物的堆積，能見度大幅度降低。到了3日08時(shí)逆溫層厚度增加，更不利于污染物的擴(kuò)散。能見度應(yīng)該降低，但是由于近地面風(fēng)的風(fēng)速有所增大，污染物水平輸送方面相對較好，因此能見度有所改善。至3日20時(shí)逆溫層高度抬升至850 hPa，厚度變薄。近地層的風(fēng)速明顯增大，水平輸送作用開始增強(qiáng)，不利于污染物的堆積，能見度開始變好。

5　小結(jié)

通過對這次過程的簡單分析，發(fā)現(xiàn)霧霾天氣的形成與氣象條件密切相關(guān)。風(fēng)力條件的變化對霾天氣的增減趨勢的影響很顯著，說明風(fēng)力條件是大氣污染物稀釋擴(kuò)散的主要動力源。

其次，近地面層形成的逆溫層，阻擋了大氣垂直方向的運(yùn)動，進(jìn)而令空氣中懸浮微粒難以向高空飄散而被阻滯在低空或近地面，不利于霧霾的消散。另外，逆溫層的高低、深厚與否對霧霾天氣過程的形成與消散也有著至關(guān)重要的影響。

當(dāng)然，霧霾天氣的形成除了與以上相關(guān)氣象要素有關(guān)外，還與本地的地理特征、氣候環(huán)境有關(guān)。牡丹江地處盆地，四面環(huán)山，當(dāng)水平方向風(fēng)速較小時(shí)，山脈的阻擋使污染物堆積，不易于擴(kuò)散稀釋。其次，北方正直冬季取暖期，排放大量的CO2等污染物，不能及時(shí)消散，也容易形成霧霾天氣。

［1］中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范［M］.北京:氣象出版社，2003:21-27.

［2］吳兌.關(guān)于霾與霧的區(qū)別和灰霾天氣預(yù)警的討論［J］.氣象，2005，31（4）:3-7.

Analysis on the cause of a haze process in Mudanjiang area

LIU Yu-jiao，ZHANG Yu-cheng
（Meteorological bureau of Mudanjiang，Heilongjiang Mudanjiang 157000）

Analyzed a moderate haze and haze process occurred in Mudanjiang area from November 2-3rd，2015 with the observed data and the relevant meteorological data and explore the causes of the haze formation.The results show that，The relevant meteorological factors have a crucial influence on the formation of haze，especially the speed of wind and the influence of inversion layer.

Haze；meteorological factors

P458

A

1002-252X（2016）03-0009-02

2016-6-1

劉玉嬌（1990-），女，黑龍江省哈爾濱市人，南京信息工程大學(xué)，本科生，助理工程師.