2011年12月下旬新鄉持續霧霾天氣成因分析

王硯碩，段中夏

(1.中國海洋大學海洋環境學院，山東青島 266100;2.河南省新鄉市氣象局，河南新鄉 453000)

霧和霾均是漂浮在大氣中的粒子，使能見度惡化，從而形成災害性天氣［1］。隨著我國城市化和工業化進程的加快，霧霾天氣有增加的趨勢［2-5］，不僅導致空氣質量下降［6-8］，引起大氣氣溶膠光學特性改變［9-11］，而且影響到地氣系統的輻射收支狀況，進而對地球的氣候效應產生影響［12］。2011年12月26～31日新鄉地區出現了持續霧霾天氣，其中28和31日大部分市縣還出現了大霧。這種長時間持續的霧霾天氣給交通運輸和人民的生活造成了較大的影響，受到了極大的關注。筆者通過對此次霧霾天氣成因的分析，進一步加深對此類災害性天氣的認識。

1 前期氣候背景分析

2011年河南省秋季雨水偏多，降水量達到近50年來歷史同期最大。新鄉市1980～2010年秋季平均降水為105.4 mm，而2011年秋季新鄉市總降水量卻達312.4 mm，約是歷史均值的3倍。2011年11月份新鄉市的降水量是89.8 mm，比歷史均值(15.4 mm)多出近5倍。前期充足的降水有效地補償了土壤水分，同時進入冬季后氣溫降低，減少了水汽蒸發，使近地面長期保持較大的濕度。

2 穩定的環流形勢

從2011年12月26～31日500 hPa平均環流場(圖1a)可以看出，中高緯為典型的阻塞形勢，且深厚穩定，新鄉處于脊前受西北氣流影響，以晴好天氣為主，晚上地面輻射冷卻達到最強;同時分析12月26～31日海平面平均氣壓場(圖1b)可以看到，在霧霾天氣持續期間冷高壓中心偏北，整個華北地區等壓線稀疏，梯度小，風力較小，而氣壓值較大，說明地面氣溫較低。上述條件對于霧霾天氣的形成均是十分有利的。

圖12011年12月26～31日500 hPa平均環流場(a，10 gpm)和海平面平均氣壓場(b，hPa)

3 逆溫層分析

一般認為霧霾天氣持續期間近地面上空均有逆溫層存在，且逆溫層越厚，霧霾天氣持續時間越長。分析2011年12月26～31日逐日925 hPa和地面08:00、20:00溫度(表1)發現，除29日有弱冷空氣影響，29～30日新鄉上空不存在逆溫層外，其他時間新鄉上空高達925 hPa均存在深厚的逆溫層，特別是28和31日新鄉出現大霧天氣時，逆溫層更是高達850 hPa。逆溫層的存在不利于空氣垂直對流，不利于地面塵埃的向上擴散，致使大氣顆粒物和水汽在近地面聚集，從而形成一定厚度的持續性霧霾天氣。

4 近地層濕度分析

分析Micaps物理量資料相對濕度實況發現，在2011年12月26～31日霧霾持續期間新鄉近地層平均相對濕度為70% ～75%(圖2a)，尤其是31日08:00新鄉出現大霧時近地層相對濕度高達90%左右(圖2b)，接近飽和。進一步分析12月26～31日期間近地層的實況發現，925～1 000 hPa東部沿海到新鄉地區以持續的偏東風為主，有利的風向將東部海上的濕潤空氣源源不斷地輸送到新鄉上空，有效地增強了新鄉地區近地層的空氣濕度。

表1 2011年12月26～31日逐日08:00和20:00地面溫度和925 hPa溫度分析 ℃

5 結論

(1)2011年秋季大量的降水增加了土壤的水分，使進入初冬的地面濕度條件比較好。12月26～31日霧霾天氣持續期間低層從東部沿海至新鄉地區一致的偏東風將海上的水汽源源不斷地輸送過來，進一步加大了新鄉近地層的相對濕度。新鄉近地層的平均相對濕度為70% ～75%，大霧發生時相對濕度更是接近飽和。

(2)霧霾持續期間500 hPa環流形勢顯示，大氣層結穩定，垂直對流較弱，不利于塵埃的擴散。另外新鄉市上空以西北氣流為主，天氣晴好，晚上地面輻射冷卻較強，有利于水汽的凝結。

(3)霧霾天氣發生時段整個華北地區等壓線稀疏，梯度小，風力不大，不利于塵埃的水平擴散。同時新鄉地區氣壓值較大，均在1 032.5～1 035 hPa，再次說明新鄉地區受冷高壓控制，氣溫較低。

圖2 2011年12月26～31日(a)和31日08:00(b)1 000 hPa相對濕度分布

(4)除了12月29～30日有弱冷空氣影響新鄉地區沒有出現逆溫層外，其他幾天新鄉上空高達925 hPa均有逆溫層存在。特別是28和31日出現大霧時逆溫層更是高達850 hPa。逆溫層的存在不利于地面塵埃向上擴散，從而容易在地面聚集，易形成霧霾天氣。

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