關(guān)于霧與霾天氣現(xiàn)象的辨別研究

王帥

摘 要：我國(guó)氣象觀測(cè)研究中，霧與霾的辨別區(qū)分是重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。目前我國(guó)氣象觀測(cè)測(cè)通常以80%的相對(duì)濕度界限，辨別區(qū)分霧與霾，但這種辨別方法的準(zhǔn)確性相對(duì)較低，因此，應(yīng)結(jié)合霧與霾主要特征，結(jié)合多種判斷依據(jù)來(lái)進(jìn)行具體辨別。本文通過(guò)對(duì)霧與霾的辨別方法進(jìn)行總結(jié)研究，旨在提高我國(guó)地面氣象觀測(cè)水平，更好的服務(wù)社會(huì)。

關(guān)鍵詞：霧;霾;天氣現(xiàn)象;辨別

霧和霾是我國(guó)天氣現(xiàn)象中對(duì)地面視野影響較大，導(dǎo)致空氣能見(jiàn)度惡化，形成對(duì)交通安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅的災(zāi)害性天氣。霧和霾在物理性質(zhì)上雖然有較大差異，但在氣象觀測(cè)過(guò)程中的辨別區(qū)分難度較大。開(kāi)展霧和霾的辨別研究，對(duì)我國(guó)空氣質(zhì)量觀測(cè)以及氣象監(jiān)測(cè)具有重要意義，因此我國(guó)氣象觀測(cè)部門(mén)應(yīng)結(jié)合兩者的宏觀特性以及各種氣象依據(jù)進(jìn)行判斷。

一、霧與霾的主要特征和區(qū)別

（一）霧的主要特征

霧主要是由大量在地表空氣中懸浮的小水滴或小冰晶形成的一種天氣現(xiàn)象，屬于近地面空氣層中水汽的凝結(jié)產(chǎn)物，霧的本質(zhì)就是空氣中微小水滴或冰晶，因此相對(duì)濕度是趨于飽和的。霧的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致空氣透明度降低，人們的視野能見(jiàn)度也會(huì)根據(jù)霧的程度有不同程度惡化，若是目標(biāo)物的能見(jiàn)度水平下降至103m以?xún)?nèi)，則將地面空氣中的水汽凝華物稱(chēng)之為霧，而目標(biāo)物能見(jiàn)度水平在103～104m之間則為輕霧。當(dāng)形成霧時(shí)，大氣濕度通常處于飽和狀態(tài)，因此就霧的物理性質(zhì)而言，霧和云都屬于空氣中水汽凝華的產(chǎn)物?？梢赃@樣理解，當(dāng)霧升高離開(kāi)地面空氣范圍則形成云，而云降低至地面空氣中或是在一些高山區(qū)域則形成霧。通常情況下霧的厚度較小，常見(jiàn)輻射霧的厚度一般在幾十米至幾百米不等，日變化較明顯。霧與云的物理性質(zhì)基本相同，與晴空區(qū)有明顯的邊界，霧滴濃度通常分布不均且尺度較大，直徑大多在4～30μm之間。此外，液態(tài)水及冰晶組成的霧態(tài)水汽在光的散射方面與波長(zhǎng)關(guān)系不大，因此霧的顏色大多為乳白色或青白色。

（二）霾的主要特征

霾的形成主要是由空氣中的灰塵、H2SO4、HNO3以及有機(jī)CH化合物等微粒子在地面空氣中大量存在從而形成霾。這些具有污染性的粒子能導(dǎo)致大氣渾濁，視野能見(jiàn)度惡化，通常在水平能見(jiàn)度小于104m時(shí)，由上述非水成物粒子構(gòu)成的氣溶膠系統(tǒng)，導(dǎo)致地面大氣出現(xiàn)視野障礙的現(xiàn)象稱(chēng)之為霾。霾相對(duì)于霧而言，其在產(chǎn)生時(shí)相對(duì)濕度并未達(dá)到飽和狀態(tài)，因此通常情況下認(rèn)為，相對(duì)濕度小于80%的大氣混濁導(dǎo)致視野模糊空氣能見(jiàn)度惡化是霾造成的，而相對(duì)濕度大于90%的大氣混濁導(dǎo)致視野模糊空氣能見(jiàn)度惡化是霧造成的，相對(duì)濕度在80%～90%之間的大氣混濁導(dǎo)致視野模糊空氣能見(jiàn)度惡化則是由霧與霾共同造成的，但介于此間相對(duì)濕度的大氣中，主要以霾成分為主。霾的厚度相對(duì)而言較厚，一般可達(dá)1～3㎞左右，且霾的日變化相較霧不明顯。霾與霧不同之處在于，其與晴空區(qū)無(wú)明顯邊界，霾粒子分布較為均勻且直徑較小，平均直徑大約在1～2μm左右，肉眼難以觀測(cè)。此外，由于霾的成分主要為灰塵、H2SO4、HNO3等非水成物粒子，其對(duì)光的散射波長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，因此霾大多為橙黃色或黃灰色。霾一般出現(xiàn)在城市空氣污染較為嚴(yán)重的地區(qū)，這些區(qū)域大氣氣溶膠中存在許多黑碳粒子，因此霾也被稱(chēng)為灰霾天氣，屬于一種嚴(yán)重的災(zāi)害性氣象。

二、霧與霾的辨別方法

（一）相對(duì)濕度的辨別方法

我國(guó)沿海地區(qū)和內(nèi)陸地區(qū)在氣象觀測(cè)方面，通常習(xí)慣將能見(jiàn)度小于10㎞，相對(duì)濕度80%作為區(qū)分霧和霾的界限。而由于地區(qū)不同，氣候條件不同，導(dǎo)致某些地區(qū)的氣象觀測(cè)員在相對(duì)濕度較低的情況下，將不具備輕霧形成條件的霾認(rèn)為是霧，這在氣象記錄方面忽視了氣象觀測(cè)的目的性，不利于地區(qū)氣象觀測(cè)的連續(xù)性和可比性。參考相對(duì)濕度辨別霧與霾的氣象觀測(cè)過(guò)程中應(yīng)注意霧氣是否已經(jīng)處于消散或增加的過(guò)程中，霧氣的消散和增加都會(huì)導(dǎo)致空氣的相對(duì)濕度產(chǎn)生變化，且局地性輕霧的分布方向不均勻，變化較大。通常而言，霧的粒子直徑要大于霾，但當(dāng)其直徑接近霾時(shí)，也可能形成與霾相近的周?chē)拔锾卣鳎虼烁鶕?jù)地區(qū)不同，應(yīng)對(duì)氣象進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，注意天氣現(xiàn)象的變化，多方面考慮，這時(shí)相對(duì)濕度就成為了霧與霾的重要判斷依據(jù)。

（二）物理特性的辨別方法

（1）性質(zhì)不同。霧的相對(duì)濕度較大，霧的形成與當(dāng)?shù)貧夂虻臏囟取穸纫约按髿庵辛Ｗ拥亩嗌倜芮邢嚓P(guān)，一般能夠形成霧的天氣現(xiàn)象，地區(qū)空氣濕度較大。而霾屬于干性性狀的天氣現(xiàn)象，與地區(qū)的空氣污染程度密切相關(guān)，霾的形成主要是由空氣中的灰塵、硫酸鹽、硝酸鹽以及有機(jī)碳?xì)浠衔锪Ｗ訕?gòu)成，在城市中大量的干性粒子無(wú)法及時(shí)擴(kuò)散，導(dǎo)致這些粒子在大氣層中結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)定，且空氣濕度相對(duì)較小，易產(chǎn)生光華反應(yīng)，從而形成霾。

（2）成因不同。霧多數(shù)出現(xiàn)在天氣晴朗、地面空氣濕潤(rùn)，水汽充足且逆溫較為顯著的夜晚或清晨。霧產(chǎn)生后主要分為兩種，其中的一種為輻射型，輻射型霧的局地性較強(qiáng)，霧中各方向的能見(jiàn)度水平差異較大。另一種為平流型，平流型霧的范圍較大，能見(jiàn)度普遍較低。而霾的產(chǎn)生主要是由地區(qū)的水平方向上升風(fēng)速、垂直方向逆溫以及空氣中干性粒子增加等三方面因素導(dǎo)致的。

（3）顏色不同。霧主要是大量的水滴或冰晶形成的，其顆粒相對(duì)較大，霧中肉眼能夠觀測(cè)到霧滴多數(shù)超過(guò)100μm，而大部分的霧滴直徑則是在3～100μm之間，霧的顏色主要呈乳白色或青白色。在城市或深山中，高度越高霧的顏色越淺，其狀態(tài)一般為上淺下深。而霾主要是由灰塵粒子以及各種化學(xué)粒子組成，其粒子直徑相對(duì)微小，一般在3μm以下，這些粒子對(duì)光的散射波相對(duì)較長(zhǎng)，因此其顏色在城市背景下通常的呈橙灰色以及微黃色，在遠(yuǎn)山、森林背景下則呈微藍(lán)色，在陽(yáng)關(guān)下呈橘黃色。霾形成后由于其粒子微觀，人的肉眼無(wú)法觀測(cè)，且霾的分布范圍一般較大且多為城市區(qū)域，因此看上去城市空氣灰蒙蒙一片，較為混濁。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)我國(guó)日益嚴(yán)峻的空氣污染導(dǎo)致次生災(zāi)害性天氣，我國(guó)氣象觀測(cè)部門(mén)在霧與霾的辨別過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合天氣系統(tǒng)的變化以及宏觀氣候特征，準(zhǔn)確辨別霧與霾的天氣現(xiàn)象，為我國(guó)交通、環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)控提供有效指示。

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