廣州市從化區(qū)灰霾天氣的氣候特征及成因分析

鄧 敏

（廣州市從化區(qū)氣象局，廣東 廣州 510900）

“霾”是一種自然現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)灰霾天氣將會(huì)導(dǎo)致能見度降低，對(duì)交通運(yùn)輸領(lǐng)域產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而且會(huì)導(dǎo)致空氣質(zhì)量降低，進(jìn)而誘發(fā)一系列的呼吸道疾病。目前，我國城市化進(jìn)程明顯加快，機(jī)動(dòng)車數(shù)量、建筑工地?fù)P塵量及廢棄排放量明顯增加，灰霾天氣發(fā)生頻率也越來越高，已成為社會(huì)發(fā)展中不容忽視的一種重要災(zāi)害，引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。鑒于此，筆者針對(duì)廣東省廣州市從化區(qū)灰霾天氣的氣候特征及其成因進(jìn)行分析，以期能夠?yàn)榻窈蠡姻蔡鞖獾念A(yù)報(bào)預(yù)測及相關(guān)的氣象服務(wù)工作提供一定的借鑒。

1 資料與方法

本文主要選取1959—2009年廣州市從化區(qū)氣象觀測站的地面觀測資料進(jìn)行分析，主要包括灰霾日數(shù)、風(fēng)、日照、天氣形勢、相對(duì)濕度和降水等。如果天氣現(xiàn)象記錄為灰霾現(xiàn)象，則規(guī)定為一個(gè)灰霾日。并以中國氣象局《地面氣象觀測規(guī)范》為依據(jù)來定義灰霾的判定標(biāo)準(zhǔn)［1-2］。其統(tǒng)計(jì)方法仍然選用觀測報(bào)表中有關(guān)霾的記錄。運(yùn)用上述資料與方法著重對(duì)廣州市從化區(qū)灰霾天氣氣候特征及其成因進(jìn)行分析。

2 灰霾天氣的氣候特征

2.1 灰霾天氣的日數(shù)變化特征

廣州市從化區(qū)灰霾日數(shù)整體呈上升趨勢。其中，1958—1985年廣州市從化區(qū)灰霾日數(shù)較少，年灰霾天氣日數(shù)基本都小于10.00 d。1986—2004年，廣州市從化區(qū)灰霾日數(shù)呈現(xiàn)緩慢增長的趨勢，但年灰霾天氣日數(shù)小于25.00 d。之所以會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象，主要是由于改革開放后經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇、交通受限等，導(dǎo)致灰霾日數(shù)緩慢增加。2005—2009年，廣州市從化區(qū)灰霾天氣日數(shù)開始急劇增加，主要是受到交通、建筑領(lǐng)域、工業(yè)污染、人為因素等眾多因素的共同影響，其中2008年灰霾日數(shù)最多，為101.00 d，也就是平均不足4.00 d就會(huì)出現(xiàn)一次灰霾天氣。

2.2 灰霾的月季變化特征

廣州市從化區(qū)的灰霾天氣多出現(xiàn)于秋冬季節(jié)，即10—11月和12月至翌年2月，占全年出現(xiàn)灰霾總天數(shù)的60%?；姻踩諗?shù)最多的是10月，平均達(dá)到1.52 d，占全年灰霾總?cè)諗?shù)的15%；其次是12月，平均日數(shù)為1.29 d，占全年總?cè)諗?shù)的13%；5—9月是出現(xiàn)灰霾天數(shù)的低值區(qū)，最少是6月，只有0.20 d，5月和7月、8月、9月的平均灰霾日數(shù)分別是0.5、0.6、0.7 d。

廣州市從化區(qū)灰霾天氣呈現(xiàn)出秋冬季節(jié)較多、春夏季節(jié)較少的分布特征，其中春夏季灰霾天氣日數(shù)占到全年灰霾總?cè)諗?shù)的35.5%，秋冬季灰霾天氣日數(shù)占到全年灰霾總?cè)諗?shù)的64.5%。就秋季而言，平均灰霾天氣日數(shù)為3.38 d，占到總灰霾天氣日數(shù)的33.0%，這一數(shù)據(jù)表明全年有將近1/3的灰霾天氣出現(xiàn)在秋季。而夏季平均灰霾天氣日數(shù)為1.30 d，占到全年總灰霾天氣日數(shù)的13.0%。

2.3 灰霾天氣的年代際變化特征

表1是廣州市從化區(qū)不同年代灰霾天氣出現(xiàn)日數(shù)?？梢钥闯?，20世紀(jì)60年代僅有5.00 d灰霾日，七八十年代總灰霾日數(shù)已增至37.00 d，以平均每年增加1.6 d的速度來算，到20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初期，灰霾日數(shù)增加速度較快，年平均日數(shù)達(dá)到了20.20 d，與二十世紀(jì)七八十年代相比，增加將近1倍，年增長率明顯提高，為18.35 d/h?？傮w而言，廣州市從化區(qū)灰霾日數(shù)的年代際變化與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐基本保持一致。

表1 從化區(qū)不同年代灰霾日數(shù)

3 廣州市從化區(qū)灰霾現(xiàn)象的成因

3.1 地形和氣候條件的影響

廣州市從化區(qū)位于廣東省中部、廣州市北面，其南部為平原，屬于三面環(huán)山的丘陵地帶。該地區(qū)屬于亞熱帶地區(qū)，在夏半年偏南風(fēng)比較盛行，在冬半年偏北風(fēng)較為盛行。在其西北地區(qū)天堂頂山脈及東南地區(qū)鳳凰山系的阻擋作用下，導(dǎo)致東北風(fēng)成為廣州市從化區(qū)全年的主導(dǎo)風(fēng)向，西南風(fēng)次之。特殊的地形條件阻礙了空氣污染物的擴(kuò)散，為灰霾天氣的形成與發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

就天氣背景而言，廣州市從化區(qū)全年都會(huì)出現(xiàn)濕度較小、風(fēng)速較小且大氣層結(jié)比較穩(wěn)定的天氣背景，因此每個(gè)季節(jié)都會(huì)出現(xiàn)灰霾天氣。在秋季與冬季，高空往往表現(xiàn)為暖高壓脊，低空表現(xiàn)為變性冷高壓控制，一旦出現(xiàn)這一天氣形勢則多為多云、晴朗、無云或少云等天氣，對(duì)其內(nèi)部形成輻射逆溫非常有利。

3.2 氣象因子的影響

3.2.1 天氣形勢。一是冷高壓型。廣州市從化區(qū)位于廣東省中北部地區(qū)，每年都會(huì)有北方冷空氣南下對(duì)其產(chǎn)生一定程度的影響，北方冷空氣過境之后會(huì)形成高壓脊進(jìn)而長時(shí)間控制廣州市從化區(qū)。廣州市從化區(qū)的霾日有80%是發(fā)生在此種天氣形勢下，冷高壓牢牢控制著我國華南地區(qū)，這時(shí)天氣較為干燥，地面風(fēng)比較微弱，對(duì)形成灰霾天氣較為有利。

二是熱帶氣旋外圍下沉氣流型。熱帶氣旋外圍下沉氣流會(huì)導(dǎo)致在混合空間有限時(shí)，低空將會(huì)聚集很多氣溶膠粒子，極易形成比較嚴(yán)重的灰霾天氣。廣州市從化區(qū)出現(xiàn)此種灰霾天氣的日數(shù)占到全年總霾日的4%。但需要指出的是，若預(yù)報(bào)此種天氣形勢下的霾，需要密切關(guān)注熱帶氣旋的移動(dòng)路徑。

3.2.2 地面風(fēng)?；姻蔡鞖獬霈F(xiàn)時(shí)往往風(fēng)速比較小，通常風(fēng)速不大于2 m/s。當(dāng)風(fēng)速在5 m/s以上時(shí)，污染物將會(huì)逐漸擴(kuò)散，形成霾的概率較小。1959—2009年，廣州市從化區(qū)平均風(fēng)速呈現(xiàn)線性減少趨勢，表明大氣污染物擴(kuò)散能力有所降低，有利于形成灰霾天氣的因素有所增加。

3.2.3 日照時(shí)間。2003—2009年，廣州市從化區(qū)年日照時(shí)間呈現(xiàn)一定的減少趨勢，與全年總霾日增加趨勢相反。也就是說隨著年總霾日的增加，年總?cè)照諘r(shí)間有所減少。而且每年灰霾天氣出現(xiàn)時(shí)的日平均日照時(shí)間要比當(dāng)年的日平均日照時(shí)間要少。由此可見，灰霾會(huì)對(duì)日照時(shí)間產(chǎn)生一定程度的影響，灰霾增加將會(huì)使日照時(shí)間減少。

3.2.4 相對(duì)濕度。就相對(duì)濕度而言，其對(duì)于霾的生成及霧的區(qū)分具有重要意義。在這里選取廣州市從化區(qū)灰霾天氣出現(xiàn)時(shí)14：00的相對(duì)濕度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，當(dāng)相對(duì)濕度在80%以下時(shí)出現(xiàn)霾的概率較高，達(dá)到98%；當(dāng)相對(duì)濕度在90%以上時(shí)出現(xiàn)霾的概率則較小，僅為0.5%。由此可見，相對(duì)濕度與灰霾天氣也密切相關(guān)，相對(duì)濕度較高時(shí)灰霾天氣出現(xiàn)頻率較高，當(dāng)相對(duì)濕度較為穩(wěn)定時(shí)不容易出現(xiàn)灰霾天氣，表明相對(duì)濕度的增加對(duì)于形成灰霾天氣相對(duì)有利。

3.2.5 無降水日數(shù)。降雨能夠沖刷污染物，若持續(xù)較長時(shí)間不降雨就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)灰霾天氣的概率明顯較高。從圖1可以看出，10、11、12、1月廣州市從化區(qū)的降水概率小，一年中最大連續(xù)不降水日數(shù)基本上出現(xiàn)在這4個(gè)月，因此這4個(gè)月灰霾天氣的出現(xiàn)概率最大，前面的分析也表明這4個(gè)月灰霾日數(shù)是最多的。5—9月是廣州市從化區(qū)的主汛期，降水量占全年總降水量的80%，不利于灰霾天氣形成，因此灰霾天氣的低值區(qū)出現(xiàn)在這幾個(gè)月。

圖1 1959—2009年廣州市從化區(qū)各月平均無降水日數(shù)

4 結(jié)論

①廣州市從化區(qū)灰霾日數(shù)的年代際變化呈持續(xù)增加的趨勢，20世紀(jì)60年代出現(xiàn)灰霾天氣甚少，七八十年代呈明顯增長趨勢，90年代到21世紀(jì)初是急劇上升階段。

②廣州市從化區(qū)灰霾日數(shù)表現(xiàn)出較為顯著的季節(jié)差異，秋冬季灰霾多發(fā)。氣候與地形條件導(dǎo)致廣州市從化區(qū)極易形成冬季逆溫，導(dǎo)致大氣污染物無法擴(kuò)散，進(jìn)而形成灰霾。冬季是全年灰霾的高峰期。

③1959—2009年，廣州市從化區(qū)灰霾日數(shù)呈線性遞增趨勢，表明大氣污染物擴(kuò)散能力有所降低，有利于形成灰霾天氣的因素有所增加。

④在多種天氣形勢下都有可能出現(xiàn)灰霾天氣，其中地面表現(xiàn)為變性高壓脊或弱冷高壓時(shí)對(duì)于灰霾天氣的形成最為有利。

⑤平均風(fēng)速≤2.0 m/s時(shí)最有利于灰霾的出現(xiàn)；灰霾日的日照時(shí)間比當(dāng)年日平均日照時(shí)間少，灰霾天氣日數(shù)的增加可導(dǎo)致日照時(shí)間減少。同時(shí)與相對(duì)濕度變化有關(guān)，相對(duì)濕度的增加更有利于灰霾形成。