余慈地區霾時間分布及氣象要素特征分析

黃 新

(慈溪市氣象局，浙江慈溪315300)

0 引言

近年來，隨著城市化、工業化的快速推進和發展，工業排放以及建筑工地揚塵等進入到近地層空氣中的污染物居高不下，汽車也逐漸進入到尋常百姓人家，在沿海發達地區，汽車的擁有量甚至出現了持續井噴現象。可想而知，汽車尾氣的排放也在持續增加，這些污染物給灰霾天氣的形成提供了條件，人們對霾的抱怨也是越來越多。在地面氣象觀測規范中，霾被定義為：大量極細微的干塵粒等均勻地懸浮在空中，使水平能見度小于10．0 km的空氣普遍混濁現象。霾除了影響空氣能見度，更嚴重的是對人體健康的損害。所以霾的危害也越來越受到各級政府以及社會各界的廣泛關注。

1 余慈地區霾日年際變化趨勢

余姚、慈溪兩市地域相連，同處寧紹平原杭州灣南岸，并有著深遠的歷史淵源。余慈地區在各級政府的高度重視、環保部門的不懈努力以及社會各界的緊密配合下，近10 a來，年霾日不但沒有持續攀升，反而呈現了波浪式緩緩下降的趨勢。本文所采用的觀測資料都來自該地域內站點——慈溪測站，圖1是2000—2009年的10 a間，余慈地區霾日的年際變化圖。從圖1可以看到，2001—2003年的這3 a，余慈地區的年霾日處在一個高峰期，年霾日都在40 d以上，之后年霾日出現了兩波下探，第一波由2003年的44 d下降到2005年的21 d，第2波由2006年的33 d下降到了2009年的25 d，第2波下降的坡度明顯變緩了。而2006年年霾日出現了明顯反彈，可能與該地區2006年汽車大量進入家庭，汽車擁有輛出現井噴有關，可見，隨著汽車擁有量的持續增加，未來清潔空氣的行動仍非常艱巨。

圖1 余慈地區霾日年際變化圖

2 余慈地區不同時段霾日分布及成因分析

2．1 余慈地區不同時段霾日分布

2000—2009年這10 a間，該地區累計觀測到霾337 d，但各個月份的分布非常不均勻，見圖2。

圖2 2000—2009年各月累計霾日

霾出現最少的是7月份，10 a間的霾日僅為12 d，而最多的12月份高達55 d。6—9月份是霾出現最少的時段，4個月的總和與12月份的霾天數大體相當，10月到1月是霾出現最多的時段。若以12—2月為冬季;3—5月為春季;6—8月為夏季;9—11月為秋季，則秋、冬季霾出現的天數明顯偏多，分別占到總數的32%和36%，而春、夏季明顯偏少，尤其是夏季出現的霾日，僅占總數的13%，詳見圖3。可見，霾的出現頻率有著明顯的季節差異，秋冬季高發，春夏季低發。

圖3 不同季節霾日占全年比例

2．2 余慈地區不同時段霾日分布成因分析

2．2．1 余慈地區不同時段霾日分布與降水的關系

圖4 2000—2009年各月累計灰霾天數與月平均降水量關系圖

圖4是余慈地區各月平均降水量與2000—2009年這10 a間各月霾累計天數的關系圖。圖4上可以直觀的發現月降水量與近10 a月累計霾日有著一定的負相關的關系，1—3月份降水增多，霾日就趨于減少，3—5月份降水均衡，霾日的變化也不大，6月份降水量達到峰值時，霾日又趨于下降，7—9月份降水量處在高位，霾也處在低發階段，而10—12月隨著降水的明顯減少，霾日開始大幅增加，12月份是一年中雨量最少的月份，恰恰也是一年中霾出現最多的月份。統計發現，這兩組數據的相關系數為-0．85，說明兩者有很好的負相關關系。春夏季雨水充沛，對空氣中的灰塵等污染物起沖刷作用，不利于霾的形成;降水量相比春夏季明顯偏少的秋冬季，為霾的高發期。余慈地區秋冬季平均雨日為63．7 d，春夏季為 87．1 d，和同時段霾日也有著一定的負相關關系。

2．2．2 余慈地區不同時段霾日分布與大氣環流和天氣形勢的關系

在霾出現最多的秋冬季，冷空氣活動頻繁，冷空氣過后，余慈地區多處在地面冷高壓影響下。圖5和圖6分別是2010年10月15日08時和20時的海平面氣壓圖，10月13日夜里地面弱冷空氣開始擴散南下，到15日地面冷高壓下來，余慈地區處在高壓中心附近。到15日12時2 min平均風速減小到1 m/s以下，12時以后就出現了霾。秋冬季在地面冷高壓的影響下，尤其是在地面高壓中心附近時，夜晚的輻射降溫明顯，容易出現逆溫現象;另外夜間地面有弱的干冷空氣擴散南下時，有時也有逆溫現象產生。顯然，如出現逆溫，污染物在垂直方向上將不能得到有效的擴散，出現霾的可能性也大大增加了。表1是2010年11月1日22時—2日08時五磊寺和掌起自動測站的各時次氣溫對比，慈溪境內五磊寺自動測站(海拔308 m)和山腳下的掌起自動測站(海拔9 m)水平距離為6 km。從表1中可以發現，1日22時和2日08時海拔高的五磊寺氣溫低，附近海拔低的掌起氣溫高，但23時到07時這個時段正好相反，海拔高的五磊寺氣溫高而海拔低的掌起氣溫低，由此推測該地區1日夜間可能存在逆溫。周邊的杭州探空資料也從側面印證這一點，2日08時，杭州在220 m之下有逆溫存在，而1日夜里恰好有一股弱的干冷空氣影響浙江。這股弱冷空氣擴散時余慈地區地面風力不大，基本上在2 m/s以下，所以在水平方向上污染物也不能得到有效的擴散，白天隨著汽車尾氣排放的大量增加，2日7時之后就出現了霾，這次霾持續時間長達8 h，最小水平能見度6 km。

表1 2010年11月1日22時—2日08時五磊寺和掌起氣溫對比

在進入春季以后，南支槽開始活躍，冷暖空氣在江南頻繁交匯，天氣多變不穩定，多上升運動有利氣溶膠的擴散，降水增多也有利于空氣的清潔;初夏的梅雨季節冷暖空氣膠著，形成準靜止鋒，多低壓槽、切變線活動，持續的陰雨天氣也不利灰霾的形成;出梅進入盛夏后余慈地區受副熱帶高壓控制，當處在副高邊緣時容易產生上升運動和強對流天氣，常伴有雷雨大風天氣，有利于氣溶膠的擴散和洗刷，在副高脊線北跳后，多受偏東氣流、東風波及熱帶氣旋影響，由于余慈地區地處東海之濱這個特殊的地理環境，偏東氣流輸送大量的海洋清新空氣置換掉當地受污染的空氣，而東風波和熱帶氣旋又往往給余慈地區帶來明顯的降水，所以在余慈地區盛夏灰霾天氣很少出現，經常能見到湛藍的天空白云飄的美麗景象，是一年中空氣最好的時候。

3 余慈地區霾的氣象要素特征

3．1 余慈地區霾的氣壓特征

慈溪測站觀測場拔海高度為4．5 m，海平面氣壓比本站氣壓高0．7 hPa。2007—2009年共計觀測到霾86 d，其中，霾日最小的日平均本站氣壓為1002．9 hPa，有22個霾日日平均本站氣壓在1002．9～1010 hPa之間，有44個灰霾日日平均本站氣壓在1020 hPa以上，占到了總樣本數的50%以上，也就是說，有一半多的霾日它的日平均本站氣壓是在1020 hPa以上的。有20個霾日日平均氣壓介于1010～1020 hPa之間。可見，在地面高壓條件下比在地面低壓條件下，更容易形成霾，而在日平均海平面氣壓低于標準大氣壓10 hPa以上時，霾是很少出現的。

3．2 余慈地區霾的相對濕度特征

在86個霾日當中，14時相對濕度最小為17%，最大為93%，14時相對濕度在40%以下的有12 d，占總數的16%，14時相對濕度在70%以上的有9 d，占總數的10%，介于40%～70%之間的有65 d，占到了總霾日的76%，統計發現，有3/4的霾日14時的相對濕度是比較適中的，這說明適中的相對濕度有利于霾的出現。

3．3 余慈地區霾與降水現象關系的特征

在86個霾日當中，霾出現前3 d以上無雨的比例為30%;霾出現當天或是前一天有降水的比例竟然高達總數的41%，但其中累計雨量小于1 mm的占60%，小于5 mm的占77%，5 mm以上的占23%。這說明霾的出現并不一定需要連續的晴好天氣，霾出現當天或是之前的弱降水不會起到消除霾的作用，反而可能使氣溶膠吸濕膨脹而降低空氣的能見度。即便是霾出現之前有明顯的降水，也不能保證第二天不會出現霾。如：2010年10月11—14日慈溪測站出現了持續時間達4 d的連陰雨天氣，其中13，14 日的雨量分別有33．3 mm 和25．0 mm，但10月15日還是出現霾，只是霾的持續時間短、強度也弱，最小能見度是8 km，持續時間也只有1 h左右。可見，明顯的降水雖然可以起到清潔空氣、消除空氣中氣溶膠的過量積累的問題，但由于余慈地區工業和汽車尾氣等的排放量巨大，在不利于污染物擴散的天氣條件下，僅憑當天的排放，就可形成霾。所以明顯的降水不能從根本上消除霾形成的條件，要減輕霾的危害必須從源頭上減少污染物排放，并實施更加嚴格的控制排放措施。

3．4 余慈地區霾的風力特征

在86個霾日當中，霾出現當天，日平均風力最大的為3．5 m/s，超過3 m/s的共有5 d，占6%，小于2 m/s的有67 d，占78%，2 ～3 m/s的有14 d，占16%。可見，當近地面平均風力大于3 m/s時，是不利于霾出現的，靜風或微風不利污染物向外圍擴展，有利霾的出現。

4 結語

4．1 在各級政府及社會各界的努力下，雖然近10 a來余慈地區年霾日出現了波浪式下探趨勢，但由于汽車社會的到來，年灰霾日下降趨勢越來越平緩，稍一放松監管，有可能出現強勁反彈。

4．2 余慈地區霾的出現頻率有著明顯的季節差異，秋冬季高發，春夏季尤其是夏季低發。它與月平均降水量有著明顯的負相關關系，和余慈地區地處東南沿海這一特殊地理環境以及大氣環流和天氣形勢有著密切關系。

4．3 余慈地區霾的氣象要素特征有：海平面氣壓低于標準大氣壓10 hPa以上時，幾乎不會有灰霾出現，在地面高壓條件下，容易形成灰霾天氣;有3/4的灰霾日，14時的相對濕度在40%～70%之間;弱的降水不會減少灰霾出現的可能，明顯降水可以減少灰霾出現的幾率，但不能完全排除灰霾出現的可能;灰霾日微風居多。

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［2］ 劉愛民，等．寧波氣候和氣候變化［M］．北京：氣象出版社，2009：1-3，107-110．

［3］ 中國氣象局．地面氣象觀測規范［M］．北京：氣象出版社，2003：23．

［4］ 劉愛君，杜堯東，王惠英．廣州灰霾天氣的氣候特征分析［J］．廣東氣象，2004(12)：68-71．