近10 a黔北地區(qū)霧的時空分布及能見度與AQI的關(guān)系淺析

唐 海，張云秋，陳茜茜，田 端，黃均樹

(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563000；2.廣西壯族自治區(qū)上林縣氣象局，廣西 上林 530500)

0 引言

霧能讓能見度降低，城市的空氣質(zhì)量往往受連續(xù)性的濃霧影響，大氣污染加劇，對地方經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境及當?shù)亍獨庀到y(tǒng)影響較大，故近些年霧被列為災害性天氣之一[1-4]。王麗萍[1]等研究了中國大霧天氣的氣候特征和時空分布,把中國地區(qū)分為6個大霧區(qū)，同時得出大部分地區(qū)區(qū)域性大霧年際變化有下降的趨勢。林建[2]等利用1971—2005年全國714站大霧觀測資料，發(fā)現(xiàn)霧日有明顯的季節(jié)和月季變化，并總結(jié)我國霧日時空變化特征及環(huán)流形勢歸類分型。貴州省遵義市地處黔北地區(qū)，全市多數(shù)地區(qū)降水日數(shù)偏多，常處于云貴靜止鋒鋒后，其相對濕度較大。同時地處中國地形二、三階梯過渡帶，海拔懸殊較大，立體氣候明顯[3-6]。特殊的氣候條件和地理特征極易造成當?shù)仂F的產(chǎn)生，所以對黔北地區(qū)大霧的時間分布、空間分布及年際變化的研究，對于趨利避害有著重要的指導意義。本文使用遵義市各氣象臺站2006—2015年的地面逐日觀測資料，分析了該轄區(qū)霧的時空分布特征，同時淺析近3 a(2015—2017年)遵義地區(qū)能見度、相對濕度與AQI三者之間的關(guān)系。

1 資料和處理

因2016年開始，本區(qū)域個別臺站取消人工觀測，觀測大霧次數(shù)大幅減少，故截取至2015年，14個市(縣)臺站共10 a(2006—2015年)經(jīng)質(zhì)量控制的數(shù)據(jù)。由于大多數(shù)臺站地面能見度的觀測只有08時、14時和20時3個時次，為統(tǒng)一標準，提取以上3個時次的能見度資料。文中規(guī)定當滿足3個時次中任有1時次能見度<1 000 m時，作為一個霧日。數(shù)據(jù)來自各觀測站月報表。

空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)數(shù)據(jù)取自遵義市空氣質(zhì)量監(jiān)測中心站近3 a(2015—2017年)的逐日空氣質(zhì)量指數(shù)。地面氣象要素數(shù)據(jù)來源于同年遵義市匯川站(國家站)能見度、相對濕度逐日資料。

2 霧的時空分布特征

2.1 年平均霧日時空分布

從遵義市平均大霧日數(shù)空間分布(圖1)中可以看出，大霧可以出現(xiàn)在各個地方。在不同地方，發(fā)生的日數(shù)從最少約3 d(桐梓縣)到最多25 d(赤水)不等。全市大霧區(qū)大致可分為以下4個區(qū)域:

圖1 遵義市近10 a平均大霧日數(shù)空間分布(d/a)

①西部河谷大霧區(qū)。分布在赤水市、習水縣和仁懷市等地的河谷一帶，其大霧主要發(fā)生在水汽相對充足的低洼河谷地帶。以赤水市為中心，年平均霧日數(shù)達25 d，其中2014年全年就發(fā)生49次大霧天氣；較低的能見度對蓉遵高速公路G4215赤水至仁懷的部分路段和縣道公路在交通上存在著較大的影響。

②中部偏南大霧區(qū)。主要在播州區(qū)到息烽縣一帶，大霧以地勢較高的南部為中心，年平均霧日數(shù)為20 d左右。這里的霧區(qū)對貴陽到遵義的蘭海高速G75中段公路造成過較大的危害，為霧害高發(fā)區(qū)[5]。

③東部大霧區(qū)。主要分布在湄潭縣、鳳岡縣以及余慶縣一帶。此地帶海拔較低，多以輻射霧出現(xiàn)，中心在余慶縣，年平均最高霧日數(shù)為22 d；這一大區(qū)域出現(xiàn)的大霧主要對遵義到鳳崗的杭瑞高速G56造成影響。

④北部霧區(qū)。該區(qū)主要以正安縣為中心，年平均最高霧日數(shù)為24 d；霧日主要影響北部銀百高速公路G69的部分路段和縣鄉(xiāng)公路。

很明顯的是，桐梓、習水等地屬于少霧區(qū)(年平均霧日數(shù)在5 d以下)，這可能與下墊面和地形有著密切的關(guān)系(如婁山山脈)。這將在今后的研究中再深入探討。

2.2 霧的季節(jié)和月分布特征

由圖2可知:春季(圖2a)和夏季(圖2b)有大霧的天數(shù)最少，基本在5 d以下，其中遵義東部仍然相比其余地區(qū)容易出現(xiàn)霧；其次是秋季(圖2c)，大霧出現(xiàn)約在1～10 d之間，主要發(fā)生在遵義北部正安、務(wù)川、道真以及遵義東部余慶、鳳岡等縣；遵義冬季(圖2d)出現(xiàn)大霧天氣的日數(shù)要比其他季節(jié)多，其中出現(xiàn)霧日最多的地方為赤水市，多年平均可達14 d左右，其余地區(qū)大霧出現(xiàn)的日數(shù)約在1～14 d之間，全市除桐梓縣一帶，大部分區(qū)域大霧易發(fā)生。

圖2 遵義四季多年平均大霧頻率空間分布，(a)春季、(b)夏季、(c)秋季、(d)冬季(日/季節(jié))

將遵義市14個臺站的霧日進行統(tǒng)計后，得到出現(xiàn)大霧日數(shù)的月平均分布特征(圖3)。由圖3可知，遵義市全年均有大霧天氣出現(xiàn)，其中每年的11月、12月和1月出現(xiàn)的大霧日數(shù)為最多，平均都在25 d以上，而6—8月出現(xiàn)霧日的最少，約在6～8 d。這表明霧的發(fā)生主要在秋冬季，而在這個季節(jié)同樣是昆明靜止鋒長期維持時段，多大霧的原因與其鋒后黔北地區(qū)氣溫較低、近地層相對濕度大和層結(jié)較穩(wěn)定等天氣氣候特征密切相關(guān)[6]。

圖3 遵義大霧的月分布特征(日)

2.3 區(qū)域性大霧年際變化

將一天有4站以上站點出現(xiàn)大霧定為一次區(qū)域性大霧天氣[4]。經(jīng)統(tǒng)計，近10 a遵義市共出現(xiàn)153次區(qū)域性大霧天氣，其年份分布特征見圖4。從圖中可得知，每年發(fā)生區(qū)域性大霧天氣次數(shù)從最低5次(2015年)～29次(2010年)不等。10 a來區(qū)域性大霧次數(shù)隨著年代的增加，總體呈現(xiàn)逐年減少的趨勢，其結(jié)論與王麗萍[1]的研究相一致。從圖中可以具體看出2010年之前減少的趨勢不明顯，但進入2010年之后，次數(shù)迅速減少。從區(qū)域性大霧次數(shù)的年代際變化來看，2006—2008年為大霧多發(fā)階段，平均年大霧次數(shù)為23次；2009—2010年為調(diào)整階段，平均21次；2011—2015年次數(shù)明顯減少，平均僅為8次左右。區(qū)域性大霧的減少原因其中之一可能與城市熱島效應(yīng)有著密不可分的關(guān)系，其造成的城市氣溫升高，不利于空氣中水汽的凝結(jié)，使得大霧難以形成與發(fā)展[7]；另一個可能原因是由于現(xiàn)代觀測業(yè)務(wù)的規(guī)定，臺站逐步取消人工觀測，觀測大霧次數(shù)大幅減少。具體的原因有待下一步驗證。

圖4 遵義市區(qū)域性大霧時間分布(次數(shù))

3 空氣質(zhì)量指數(shù)與能見度、相對濕度的關(guān)系

選取遵義市匯川站2015—2017年監(jiān)測的AQI、地面觀測的能見度及相對濕度等氣象要素資料，進行逐月變化分析。由圖5可知，AQI、相對濕度和能見度隨著季節(jié)的變化而明顯變化。從近3 a來看，以上三者3 a間的月變化趨勢都大體上相似。AQI趨勢更加顯著，逐月指數(shù)基本在100以下，以良和優(yōu)等級為主，其中，春末到夏末(4—9月)為全年最低，可達到優(yōu)(AQI<50)等級，之后秋季和冬季指數(shù)有所增高，污染相對嚴重。同時2017年的逐月空氣質(zhì)量指數(shù)普遍低于前2 a，一定程度上反映了本地空氣質(zhì)量的改善。相對濕度在一年變化中有起伏，春季(3—5月)整體不高，進入夏季(6—8月)由于降水增多出現(xiàn)逐月上升的趨勢，而到了秋冬季，常受云貴靜止鋒鋒后影響，基本維持較高的程度。能見度與相對濕度普遍呈反相關(guān)趨勢，主要為春夏較好，而秋冬較差，進一步表明這段時節(jié)是霧多發(fā)的季節(jié)。通過三者逐月的變化趨勢，可初步得知，遵義本地的能見度較差往往是由于大霧天氣造成，而不是霾，原因是濕度較低(霾的必要條件)時，空氣污染表現(xiàn)為良以上。而秋冬季空氣有時可達輕微污染(100

圖5 空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)、大氣能見度和相對濕度逐月變化曲線

4 小結(jié)

①全年遵義各地基本都會有大霧天氣的發(fā)生，具有較為明顯的區(qū)域分布特征。大霧區(qū)主要有以下4個：西部河谷區(qū)(分布在赤水市、習水縣和仁懷市等地的河谷一帶)；中部偏南區(qū)(播州區(qū)到息烽縣一帶，大霧以地勢較高的南部為中心)；東部霧區(qū)(該區(qū)域分布較廣，主要分布在湄潭縣、鳳岡縣以及余慶縣一帶)；北部霧區(qū)(主要以正安縣為中心)。

②遵義的大霧天氣在冬季最容易出現(xiàn)，其次是秋季，春夏季發(fā)生大霧的概率最小。

③近10 a遵義市共出現(xiàn)153次區(qū)域性大霧天氣，次數(shù)隨著年代的增加，總體呈現(xiàn)逐年減少的趨勢。

④AQI、相對濕度和能見度隨著季節(jié)的變化而明顯變化，且變化趨勢都大體上相似。AQI在4—10月份較低，以良和優(yōu)為主，之后秋冬季空氣污染是一年中的高峰期。遵義本地空氣質(zhì)量基本在輕微污染等級以內(nèi)，很少達到輕度污染(150