云浮地區(qū)霧、霾的時(shí)空特征分析

張新新　廖水和　張瓊雄

摘 要 根據(jù)云浮市四個(gè)氣象觀測(cè)站（云浮站、羅定站、新興站、郁南站）1965—2012年的霧霾日數(shù)統(tǒng)計(jì)資料，采用滑動(dòng)平均、線性趨勢(shì)分析等統(tǒng)計(jì)方法，分析云浮地區(qū)霧霾的時(shí)空變化特征。結(jié)果表明，近48 a云浮地區(qū)霧霾平均出現(xiàn)次數(shù)以郁南縣最多，2000年之后大值中心明顯向東南方向——云浮、新興一帶偏移；霧霾出現(xiàn)頻次總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)；霧霾天主要發(fā)生在冬季，最多出現(xiàn)在12月或1月，夏季最少，最少出現(xiàn)在5月或6月。另外，對(duì)2000—2012年間霾出現(xiàn)頻次進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)霾出現(xiàn)頻次最多地區(qū)是云浮市區(qū)，且主要發(fā)生冬季，1月份最多，其次為春季，夏季最少。

關(guān)鍵詞 霧霾；特征分析；區(qū)域分析；云浮市

中圖分類號(hào)：S161.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.27.051

隨著社會(huì)的進(jìn)步、城市發(fā)展進(jìn)程的加快，城市生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重的威脅，其中空氣質(zhì)量的惡化，霧霾天氣現(xiàn)象的增多，給人們帶來(lái)了極大的危害和不便。霧、霾是造成能見(jiàn)度降低的主要災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，對(duì)公路、鐵路、航空、航運(yùn)、供電系統(tǒng)、農(nóng)作物生長(zhǎng)等均有重要影響，且易引發(fā)交通事故及城市空氣質(zhì)量問(wèn)題[1]，中國(guó)一些地區(qū)已經(jīng)把霧霾天氣作為災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報(bào)。霧霾，主要組成為霧和霾，但霧和霾又是兩種不同的物質(zhì)，其組成成分有很大的差別。霧主要是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng)，多出現(xiàn)于秋冬季節(jié)，是近地面層空氣中水汽凝結(jié)或凝華的產(chǎn)物[2-3]。霧又分為濃霧（能見(jiàn)度為0.5 km以下）、霧（能見(jiàn)度為0.5～1 km）、輕霧（能見(jiàn)度為1～10 km）。霾是一種對(duì)視程造成障礙的天氣現(xiàn)象，中國(guó)氣象局把大量極細(xì)微的干性塵粒、煙粒、鹽粒等均勻地懸浮在空中，使水平能見(jiàn)度小于10 km、空氣普遍出現(xiàn)混濁的天氣現(xiàn)象稱為霾也稱灰霾（或煙霧）[4]。霾的厚度比較厚，可達(dá)到1～3 km。由于灰塵、硫酸、硝酸等粒子組成的霾，其散射較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光較多，因而霾看起來(lái)呈黃色或橙灰色。一般在能見(jiàn)度1～10 km情況下，霧和霾較難辨別，其中，吳兌[5]認(rèn)為相對(duì)濕度的限值有一個(gè)區(qū)間80%～95%，霾和霧是可以相互轉(zhuǎn)化的，根據(jù)最新的中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX/T 113-2010規(guī)定，能見(jiàn)度小于10.0 km，排除降水、沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵、煙幕、吹雪、雪暴等天氣現(xiàn)象造成的視程障礙，相對(duì)濕度小于80%，判識(shí)為霾。

在早期研究中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)霧霾氣候特征以及霧和霾的劃分作了較為細(xì)致的分析[6]。陳燕等利用南陽(yáng)市1971—2007年地面氣象觀測(cè)站的統(tǒng)計(jì)資料分析了南陽(yáng)市灰霾天氣污染特征[7]，錢峻屏分析了廣東省霧霾天氣下能見(jiàn)度的時(shí)空分布特征等[8]。此外還有學(xué)者主要結(jié)合遙感、地理信息系統(tǒng)等新型技術(shù)手段，對(duì)霧、霾的物質(zhì)組成、來(lái)源、污染過(guò)程及危害做過(guò)相關(guān)研究[9-12]。

據(jù)《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》報(bào)道，氣象部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013年全國(guó)的霧霾平均天數(shù)已達(dá)到29.9 d，創(chuàng)52年來(lái)之最。

1 云浮市概況與資料來(lái)源

1.1 云浮市地理概況

云浮市位于廣東省的中西部，居西江中游以南，有“石材之鄉(xiāng)”的稱譽(yù)。地理位置為北緯22°22′～23°19′，東經(jīng)111°03′～112°31′。東邊與肇慶市、江門市相鄰；南邊和陽(yáng)江市、茂名市交界；西邊與廣西梧州市接壤；北邊靠近西江，與封開縣、德慶縣隔江相望。云浮市靠近北回歸線屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年均溫度為26.5 ℃，年平均降水量為1 670.5 mm，年均日照時(shí)間高達(dá)1 418 h。丘陵主要是云浮市的地貌，并且云浮多沿山地邊緣發(fā)展。

1.2 資料與方法

本文所用的臺(tái)站資料是從云浮市氣象資料數(shù)據(jù)庫(kù)中提取，其中主要為云浮四個(gè)站（云浮、羅定、新興、郁南）的霧日和霾日數(shù)資料，資料時(shí)間的尺度為1965—2012統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，四測(cè)站基本情況見(jiàn)表1。其中考慮到霾日數(shù)統(tǒng)計(jì)時(shí)間較晚，因此這里分析的霾日數(shù)資料主要用到的是2000—2012年觀測(cè)的數(shù)據(jù)。本文中數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：霧霾現(xiàn)象出現(xiàn)的日數(shù)為霧日和霾日數(shù)的總和，天氣現(xiàn)象觀測(cè)記錄有大霧，則記為一個(gè)霧日；能見(jiàn)度小于

10 km，相對(duì)濕度小于或者等于70%，排除降水、沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵、煙幕、吹雪、雪暴等天氣現(xiàn)象造成的視程障礙，記為一個(gè)霾日[6]。本文中數(shù)據(jù)處理主要用到是線性趨勢(shì)分析法、相關(guān)性分析法、滑動(dòng)T檢驗(yàn)法、山本法以及Mann—Kendall突變檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。

2 霧霾時(shí)間空間變化特征

2.1 年變化特征

云浮地區(qū)1965—2012年逐年霧霾日數(shù)變化如圖1所示。由圖1可知，云浮市各測(cè)站霧霾在20世紀(jì)90年代之前主要以一個(gè)波動(dòng)較小趨勢(shì)在發(fā)展，霧霾日數(shù)均處在平均值左右，但是從90年代以后各測(cè)站霧霾日數(shù)大幅度增加，之后以較大的振幅變化，總體趨于增加的趨勢(shì)。其中羅定站在1965—1987年霧霾日數(shù)有微小的波動(dòng)變化，一直到2007年都是處于直線的趨勢(shì)，基本沒(méi)有變化。但在2007年之后突然又有一個(gè)較大的變化，霧霾日數(shù)趨于增加。

圖2是云浮市以及各區(qū)縣測(cè)站的2000—2012年的逐年霧霾日數(shù)變化曲線。由圖2可見(jiàn)，2000—2012年近13 a來(lái)，四個(gè)測(cè)站整體處于一個(gè)上升的趨勢(shì)。另外，尤其是郁南，在2007年出現(xiàn)歷史最大值（霧霾日數(shù)159 d）之后呈現(xiàn)小波動(dòng)的形勢(shì)發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)一年霧霾天數(shù)會(huì)有所減少。云浮市區(qū)則呈現(xiàn)一個(gè)較大的波動(dòng)發(fā)展，振幅大概為30 d，在2007年出現(xiàn)一個(gè)峰值（118 d），之后一直到2012年又有一個(gè)峰值（112 d），預(yù)計(jì)未來(lái)霧霾天數(shù)會(huì)回到平均值（88.6 d）。新興變化趨勢(shì)基本和云浮市區(qū)相同，但霧霾天數(shù)要比市區(qū)少許多。新興近13 a平均霧霾天數(shù)為（66.1 d），而且新興的總體變化是以減少的趨勢(shì)發(fā)展。羅定則在2000—2008年霧霾各年觀測(cè)日數(shù)都是不超過(guò)10 d，之后變化較大一直到2011年增加到137 d，有一個(gè)較大的突變過(guò)程。endprint

2.2 霧霾季節(jié)變化特征

1965—2012年云浮各縣地區(qū)季節(jié)霧霾總?cè)諗?shù)變化如圖3所示。由圖3可知，四個(gè)測(cè)站霧霾日數(shù)出現(xiàn)最多都是在冬季，其次是秋季和春季，夏季出現(xiàn)霧霾日數(shù)最少。全市霧霾變化也是在冬季出現(xiàn)最多，接下是在秋季，夏季最少?？傮w全市霧霾天氣主要出現(xiàn)在秋冬季，最少出現(xiàn)在夏季。出現(xiàn)的月份主要在12月最多，其次是1月、5月和6月出現(xiàn)的最少。全市霾日數(shù)最多出現(xiàn)在冬季，其次是秋季，最少出現(xiàn)在夏季。霾最多出現(xiàn)在1月和12月，其次是11月和2月，最少出現(xiàn)在8月。主要原因是由于秋冬季節(jié)云浮地區(qū)多位于變性高壓脊的控制下，天氣晴朗、空氣干燥、氣壓較為穩(wěn)定。再加上風(fēng)力微弱，導(dǎo)致地面附近的灰塵、汽車尾氣難以擴(kuò)散或稀釋，從而導(dǎo)致出現(xiàn)霾天氣的日數(shù)增多。而春夏季正值云浮地區(qū)汛期，大氣對(duì)流活動(dòng)旺盛、雨水充沛，雨水對(duì)空氣中的灰塵等污染物起沖刷作用，不利于霾天氣的形成。

2.3 霧霾天數(shù)空間分布特征

由圖4可知，1965—2012年霧霾年平均日數(shù)分布為郁南最多，其次是新興，對(duì)于云浮市區(qū)來(lái)說(shuō)霧霾日數(shù)還是處于較少的情況。最多的郁南縣霧霾年平均天數(shù)達(dá)到43.4天，最少的是羅定僅有14天。而對(duì)于霾的空間分布，以云浮市區(qū)為最多，其次是郁南縣。但是由于對(duì)霾的統(tǒng)計(jì)時(shí)間較短，因此對(duì)1965—2012年的霾年平均可能意義不大。再對(duì)比2000—2012年的霧霾（c）及霾（d）的分布，可以看出霧霾的分布逐步向城區(qū)轉(zhuǎn)移，云浮市區(qū)最多，年均89.0 d，其次是郁南縣，年均73.0 d。然而霾年變化來(lái)看，依然是城區(qū)最為嚴(yán)重，年均64.5 d，郁南次之，年平均為61.0 d。

3 各測(cè)站各年霧霾總?cè)諗?shù)突變分析

表2是用三種突變檢驗(yàn)方法對(duì)云浮地區(qū)的霧霾日數(shù)突變年份的分析。從表2中可以看出，不同檢驗(yàn)方法得出的突變年份依舊差別較大，其中山本方法檢驗(yàn)出的突變年份最多，可能由于檢驗(yàn)取得信度值有關(guān)所致，其次是滑動(dòng)T法，最少的是M-K法。但從三種方法來(lái)看，云浮地區(qū)發(fā)生突變的時(shí)間基本在20世紀(jì)90年代后到2000年初。

4 結(jié)論

第一，1965—2012年，云浮地區(qū)霧霾平均出現(xiàn)的天數(shù)是郁南縣最多，其次是新興縣，呈現(xiàn)云浮市區(qū)周圍的縣區(qū)多、中間少的情況。從2000年之后，霧霾出現(xiàn)的大值中心逐漸向云浮市區(qū)偏移，云浮市區(qū)出現(xiàn)霧霾天數(shù)較多。從整體來(lái)看，四個(gè)測(cè)站的霧霾出現(xiàn)的頻次都趨于增加的趨勢(shì)。2000年之后，全市霾日數(shù)的變化整體趨于一個(gè)增加的趨勢(shì)。以云浮市區(qū)最多，其次郁南縣。

第二，全市各站霧霾日數(shù)最多出現(xiàn)在冬季，其次是秋季，在夏季出現(xiàn)最少。出現(xiàn)的月份主要在12月最多，其次是1月，5月和6月出現(xiàn)的最少。

第三，全市各站霾日數(shù)最多出現(xiàn)在冬季，其次是秋季，最少出現(xiàn)在夏季。霾最多出現(xiàn)在1月和12月，其次是11月和2月，最少出現(xiàn)在8月。

第四，滑動(dòng)t檢驗(yàn)法、山本法（Yamamoto）、Mann-Kendall法的突變檢驗(yàn)結(jié)果表明，云浮地區(qū)霧霾日數(shù)發(fā)生突變的時(shí)間大概在1990—2000年，增加趨勢(shì)十分顯著。但是通過(guò)不同的方法得到的突變年份差異較大，其中山本方法檢驗(yàn)出的突變年份最多，其次是滑動(dòng)T法，最少的是M-K法。同時(shí)每種方法都是有一定的誤差，由于在選擇數(shù)據(jù)處理是沒(méi)有進(jìn)行多組數(shù)據(jù)對(duì)比。從整體來(lái)看，突變時(shí)間主要集中在2000年之后。

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（責(zé)任編輯：劉昀）endprint