四川省1980～2014年霾的時(shí)空分布特征

唐信英 , 羅 磊 , 王 鴿

（中國(guó)氣象局成都高原氣象研究所/高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 成都 610072）

引言

霾是大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中使水平能見(jiàn)度小于10 km 的空氣普遍渾濁現(xiàn)象，使遠(yuǎn)處光亮物體微帶黃、紅色，使黑色物體微帶藍(lán)色[1]。在人類活動(dòng)導(dǎo)致全球變暖的大背景下，隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，我國(guó)霧霾天氣出現(xiàn)的頻率和強(qiáng)度有明顯增加的趨勢(shì)，已引起社會(huì)廣泛關(guān)注。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者在霧霾研究方面取得了一系列研究成果[2-14]，普遍認(rèn)為：1956～1980年我國(guó)霾日較少，僅四川盆地、遼寧中南部和新疆南部超過(guò)50 d，1980年以后霾日明顯增加。

由于青藏高原-四川盆地的特殊地形作用，造就了四川地區(qū)獨(dú)具特色的天氣氣候，比如云霧天氣較多、靜穩(wěn)天氣多且還常存在逆溫層，再加上社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，導(dǎo)致霧霾天氣事件高發(fā)。已有研究[15]表明，我國(guó)前10 位霧霾高發(fā)區(qū)中就有四川地區(qū)的成都、遂寧和內(nèi)江?？梢?jiàn)，四川盆地霾污染的嚴(yán)重性不容忽視，系統(tǒng)分析其時(shí)空演變規(guī)律，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。本文選取1980～2014年四川省135個(gè)站點(diǎn)氣象觀測(cè)資料，系統(tǒng)分析霾的時(shí)空分布特征，以期為四川地區(qū)霾的污染防治及影響評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

本文選用1980～2014年四川省135個(gè)地面觀測(cè)站氣象資料。定義日均能見(jiàn)度＜10 km且日均相對(duì)濕度＜95%，并排除降水、吹雪、雪暴、揚(yáng)沙、沙塵暴、浮塵和煙幕等其它能導(dǎo)致低能見(jiàn)度事件的情況為一個(gè)霾日。根據(jù)氣象標(biāo)準(zhǔn)（QX/T 113-2010）[1]，將霾劃分為輕微、輕度、中度和重度共4個(gè)等級(jí)，如表1 所示。

表1 霾等級(jí)劃分

2 結(jié)果分析

2.1 霾日空間分布特征

圖1 給出了分等級(jí)統(tǒng)計(jì)的1980～2014年四川省霾日空間分布。如圖所示，霾日主要出現(xiàn)在四川盆地，甘孜、阿壩、涼山和攀枝花等地幾乎沒(méi)有霾日出現(xiàn)。霾日高值區(qū)主要分布在成都、樂(lè)山、內(nèi)江、自貢和眉山等地。霾日年均值超過(guò)50 d 的站點(diǎn)有83個(gè)（61%），超過(guò)100 d 的站點(diǎn)有58個(gè)（43%），超過(guò)150 d 的站點(diǎn)有27個(gè)（20%），其年均最大值出現(xiàn)在威遠(yuǎn)（221 d）。重度霾主要分布在成都、達(dá)州、廣安、樂(lè)山、眉山、內(nèi)江、宜賓和自貢等地，超過(guò)10 d 的站點(diǎn)有30個(gè)，年均最大值出現(xiàn)在大竹（30 d）。中度霾分布與重度霾相似，但覆蓋地區(qū)稍廣一些，超過(guò)10 d 的站點(diǎn)有45個(gè)，年均最大值出現(xiàn)在自貢（40 d）。輕度霾較中度和重度出現(xiàn)的范圍更廣，超過(guò)20 d 的站點(diǎn)有58個(gè)，年均最大值出現(xiàn)在威遠(yuǎn)（71 d）。輕微霾在所有等級(jí)中分布最為廣泛，高值區(qū)主要集中在樂(lè)山、成都、內(nèi)江和德陽(yáng)等地區(qū)，年均最大值出現(xiàn)在峨嵋山（129 d）。

圖1 1980～2014年四川省霾日年均值空間分布特征

上述分析可以看出：川西高原海拔較高，風(fēng)速較大，城市發(fā)展相對(duì)緩慢，污染物少，霾日也自然極少出現(xiàn)；內(nèi)江、宜賓、自貢、成都、樂(lè)山和瀘州等幾個(gè)霾污染較重的城市均是四川省重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)，近年來(lái)工業(yè)發(fā)展迅速 ，空氣污染形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻。

2.2 霾日時(shí)間變化特征

上節(jié)分析表明，四川省霾日主要分布在四川盆地，而甘孜、阿壩、涼山和攀枝花等4個(gè)地區(qū)基本無(wú)霾日。因此，本節(jié)在剔除上述4個(gè)地區(qū)站點(diǎn)后，分別從年、季、月尺度對(duì)四川盆地94個(gè)站點(diǎn)平均值開(kāi)展霾日的時(shí)間變化特征分析。

2.2.1 年際變化特征

圖2 給出了分等級(jí)統(tǒng)計(jì)的1980～2014年四川盆地霾日年際變化。如圖所示，年均霾日在2013年最少（87 d），在1996年最多（131 d）；重度霾在2012年最少（2 d），在1992年最多（16 d）；中度霾在2012 和2013年均為最少（5 d），在1992年最多（17 d）；輕度霾在2013年最少（16 d），在1996年最多（34 d）；輕微霾在2014年最少（62 d），在2010年最多（75 d）。從年際變化曲線上可以看出，四川盆地霾日在1980～1990年逐年上升，之后呈波動(dòng)變化，2010年之后呈明顯下降趨勢(shì)；重度霾總體上先升后降，1990～1996年偏多，2012年最少，此后又開(kāi)始升高；中度霾在1980～1996年持續(xù)升高，之后呈下降趨勢(shì)，2012年后又轉(zhuǎn)為升高趨勢(shì)；輕度霾與霾日總體變化特征相似，其變化特征較平穩(wěn)，2010s 之后呈微弱下降趨勢(shì)?？偟膩?lái)說(shuō)，1990s 是四川盆地霾污染較重的時(shí)段。

圖2 1980～2014年四川盆地霾日數(shù)年際變化特征

2.2.2 季節(jié)變化特征

圖3 給出了分等級(jí)統(tǒng)計(jì)的1980～2014年四川盆地霾日季節(jié)變化特征。如圖所示，四川霾日季節(jié)變化顯著，冬季（12月～次年2月）最多，秋季（9～11月）次之，春季（3～5月）再次，夏季（6～8月）最少。季節(jié)平均霾日數(shù)冬季占42%、秋季占27%、春季占19%、夏季占12%。重度和中度霾主要出現(xiàn)在冬、秋季，其中重度霾冬季占75%、秋季占20%、春節(jié)占4%、夏季僅占1%；中度霾冬季占62%、秋季占26%、春季占9%、夏季占3%。輕度霾在春、夏季相對(duì)較少，其中冬季占49%、秋季占28%、春季占16%、夏季占7%。輕微霾季節(jié)差異并不十分明顯，其中冬季占32%、秋季占27%、春季占24%、夏季占17%。可見(jiàn)，四川盆地冬季霾日最多，污染最為嚴(yán)重。究其原因，四川盆地冬季降水少、風(fēng)速小且大氣層結(jié)穩(wěn)定，有利于大氣污染物的積累。

圖3 1980～2014年四川盆地霾日季節(jié)變化特征

2.2.3 月變化特征

圖4 給出了分等級(jí)統(tǒng)計(jì)的1980～2014年四川盆地霾日月變化特征。如圖所示，霾日在1月最多（15%），7月最少（不足4%）；重度霾在12月最多（34%），7月最少（不足1%）；中度霾在12月最多（25%），7月最少（不足1%）；輕度霾在1月最多（18%），7月最少（2%）；輕微霾在1月最多（11%），7月最少（5%）?？梢?jiàn)，1月、12月是霾出現(xiàn)最多的月份，7月是霾出現(xiàn)最少的月份。

圖4 1980～2014年四川盆地霾日月變化特征

3 結(jié)論與討論

本文利用1980～2014年四川省135個(gè)地面觀測(cè)站氣象資料，系統(tǒng)分析了四川省霾的空間分布特征，并基于霾污染主要集中在四川盆地的分析結(jié)果，選取四川盆地94個(gè)站點(diǎn)分析了霾的時(shí)間變化特征，得出如下主要結(jié)論：

（1） 四川省霾日高值區(qū)主要分布在成都、樂(lè)山、內(nèi)江、自貢和眉山等地，甘孜、阿壩、涼山和攀枝花等地霾日較少。重度霾年均最大值30 d 出現(xiàn)在大竹，中度霾年均最大值40 d 出現(xiàn)在自貢，輕度霾年均最大值71 d 出現(xiàn)在威遠(yuǎn)，輕微霾年均最大值129 d 出現(xiàn)在峨嵋山。

（2）從年際變化看，四川盆地霾日在1980～1990年逐年上升，之后呈波動(dòng)變化，2010年之后呈明顯下降趨勢(shì)。從季節(jié)變化看，四川霾日季節(jié)變化顯著，其中冬季最高，秋季次之，春季再次，夏季最輕。

根據(jù)已有研究[12,14]，四川省霾污染不僅與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)，而且還與四川特殊的地形條件和天氣氣候特征密不可分，相對(duì)封閉的地形和多靜穩(wěn)天氣等更是造成四川盆地霾污染嚴(yán)重的重要原因。本文沒(méi)有討論造成四川盆地霾時(shí)空變化特征的物理機(jī)制，這一問(wèn)題將在后續(xù)工作中進(jìn)一步深入探討。