綏化市霧霾天氣氣候特征分析

劉立巖，呂 爽，孫 亮

（綏化市氣象局，黑龍江 綏化152002）

1 引言

綏化市地處黑龍江省中南部， 屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，季節(jié)變化十分明顯，氣候要素四季變化突出。 黑龍江是全國第一糧食大省，而綏化市是黑龍江省產(chǎn)糧大市，是松嫩平原的產(chǎn)糧大市。 近年來隨著集中供熱取代了小型鍋爐取暖，大霧天氣明顯減少。 但燃煤取暖、 汽車尾汽及作物秸桿焚燒等原因使綏化市的霾天氣增多， 對(duì)人民的生產(chǎn)生活的影響日益嚴(yán)重。

2 資料選取及研究方法

本文選取1981-2014年綏化市各年、月霧霾天氣個(gè)例，每個(gè)氣象觀測站出現(xiàn)1 個(gè)大霧（或霾）日為1個(gè)霧（霾）樣本。 從天氣、氣候角度出發(fā)分析綏化市霧霾天氣的時(shí)空分布以及環(huán)流特征， 找出影響綏化市霧霾天氣的預(yù)報(bào)指標(biāo)， 為霧霾天氣預(yù)報(bào)提供科學(xué)的預(yù)報(bào)依據(jù)。

3 綏化市霧霾天氣時(shí)空特征

從綏化市10 個(gè)市（縣、區(qū)）1953-2014年氣象觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示， 大霧天氣的年季變化特征顯示20世紀(jì)80-90年代初為最多，90年代末期以后大霧呈減少趨勢， 這與綏化市政府進(jìn)行供暖鍋爐改造集中供熱及控制污染物排放， 使空氣質(zhì)量得到改善有直接關(guān)系。

綏化市大霧天數(shù)的逐月特征為冬半年大霧天數(shù)明顯多于夏半年，主要集中在11 -2月冬季取暖關(guān)鍵期。 秋冬10、11月份為濃霧易發(fā)時(shí)段，夏季7、8月份為輕霧天氣易發(fā)時(shí)段，5、6月份大霧天氣出現(xiàn)較少。

綏化市大霧天氣的空間分布特征是東北山區(qū)、半山區(qū)的慶安、綏棱、海倫等大霧天氣出現(xiàn)的頻率明顯多于西南部蘭西、安達(dá)等地，呈現(xiàn)出東北多西南少的區(qū)域特征。 主要原因是東北地形造成的，位于小興安嶺迎風(fēng)坡的慶安等地山間洼地水汽累積條件較好， 夜間近地面層輻射冷卻作用使氣團(tuán)中水汽凝結(jié)易形成輻射霧。 綏化市西南地區(qū)為平原， 地勢較平坦，不利于逆溫形成，水汽累積條件也相對(duì)較差，不利于霧的形成。

從綏化市1981-2010年各月累計(jì)天數(shù)分布情況看，大霧主要出現(xiàn)在1、2、7、8、11、12月份，其中以1月份出現(xiàn)頻率最多。 冬季取暖集中期霧區(qū)呈東多西少趨勢，而夏季則呈北多南少趨勢。

綏化市霾天氣出現(xiàn)次數(shù)較少，1981年-2010年僅出現(xiàn)35 個(gè)樣本， 且23 個(gè)樣本發(fā)生在1981年4月。 2011 -2014年的霾天氣主要出現(xiàn)在10月下旬至11月，近5 a 綏化市霾主要出現(xiàn)在10月、11月份。綏化市霾天氣空間分布呈現(xiàn)“南多北少”的地域特征，南部肇東等地為霾天氣易發(fā)區(qū)，北部較少出現(xiàn)。 區(qū)域性霾主要出現(xiàn)在1981年4月、2013年10月中旬和2014年10月下旬至11月中旬。

4 環(huán)流特征

綏化市大霧天氣主要發(fā)生在秋冬兩季， 夏季也有出現(xiàn)但強(qiáng)度明顯小于秋冬季多為輕霧天氣， 春季出現(xiàn)次數(shù)較少。 經(jīng)分析綏化市霧霾天氣多發(fā)生在環(huán)流形勢比較穩(wěn)定、 冷空氣活動(dòng)較弱的秋冬時(shí)節(jié)，500 hPa 平均高度場綏化市多為緯向環(huán)流，并且距平場上多為正距平。 溫度距平場多為正值區(qū)，暖空氣勢力強(qiáng)盛，冷空氣活動(dòng)較弱。 如2014年10月、11月份綏化市即為緯向環(huán)流，500 hPa 平均高度距平為正值區(qū)，10月中旬至11月下旬綏化市氣溫連續(xù)偏高，特別是11月份綏化市全市月平均氣溫為-3.1 ℃比歷年均值-7.1 ℃偏高4.0 ℃。 綏化市于10月24日、10月29日、11月01日、11月11日先后4 次出現(xiàn)霧霾天氣過程，為歷年同期少見。

與之對(duì)應(yīng)， 霧霾天氣出現(xiàn)較多的2014年11月份綏化市海平面氣壓場上形勢較為穩(wěn)定， 氣壓梯度小，并處于負(fù)距平區(qū)。 大氣層結(jié)比較穩(wěn)定，有利于夜間逆溫形成為霧霾天氣的出現(xiàn)提供了靜穩(wěn)條件。

5 氣象要素特征

綏化市大霧天氣的形成主要有以下三個(gè)條件：（1）充足的水汽條件：水汽條件是近地層空氣中水汽凝結(jié)（或凝華）的產(chǎn)生成霧的關(guān)鍵因素，所以當(dāng)大霧天氣形成時(shí)綏化市基本上是處于高濕區(qū)中， 有較好的水汽積累或水汽輸送。 ⑵層結(jié)穩(wěn)定：邊界層內(nèi)維持穩(wěn)定的層結(jié)條件，多有逆溫層存在，有利于近地面層水汽的累積。；⑶冷卻條件：當(dāng)氣溫接近露點(diǎn)溫度，水汽才能凝結(jié)成霧。綏化市大霧天氣多為輻射霧。一般在晴朗微風(fēng)的夜晚， 近地面層比較潮濕的情況下地表輻射冷卻作用使氣層水汽凝結(jié)形成霧。 這也是秋冬季大霧天氣易發(fā)的原因之一。

為此， 當(dāng)綏化市大霧天氣發(fā)生時(shí)低層風(fēng)的垂直切變小，在對(duì)流層低層風(fēng)速偏小，近地面低空為靜風(fēng)或微風(fēng)，大氣穩(wěn)定度加強(qiáng)，空氣水平擴(kuò)散條件差。 天氣晴朗少云，有利于夜間輻射降溫。 近地面逆溫層為氣團(tuán)罩上了暖蓋，從而抑制垂直上升運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散。 弱冷空氣活動(dòng)降溫同時(shí)增大氣團(tuán)濕度， 相對(duì)溫度多在90%以上，有利于空氣達(dá)到飽和。 這些氣象要素變化是綏化市霧霾天氣產(chǎn)生其維持的關(guān)鍵。

逆溫層的存在是綏化市霧霾天氣發(fā)生的預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)。 當(dāng)環(huán)流形勢相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，層結(jié)處于穩(wěn)定，近地層風(fēng)速很小，大氣層會(huì)形成上暖下冷的逆溫形勢。 逆溫層中的暖空氣相對(duì)下層較冷空氣密度較輕， 在下層冷空氣上形成一種極其穩(wěn)定暖蓋籠罩在近地層上空,嚴(yán)重地阻礙了空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致近地層有害氣體只能飄浮在逆溫層以下, 無法進(jìn)行垂直和水平擴(kuò)散，有利于霧霾天氣的產(chǎn)生。 逆溫層越厚，霧霾的強(qiáng)度越強(qiáng)，能見度也越差，持續(xù)時(shí)間越長。

另外， 綏化市霾出現(xiàn)時(shí)相對(duì)濕度較小多為80%以下， 當(dāng)風(fēng)速雖有增大時(shí)如上游仍有霾維持時(shí)綏化市霾也不會(huì)減弱，但當(dāng)風(fēng)向轉(zhuǎn)為西北風(fēng)時(shí)霾將結(jié)束。綏化市南部為霾易發(fā)區(qū)域， 主要是由于工業(yè)企業(yè)相對(duì)北部明顯偏多。 生產(chǎn)排出的氣溶膠顆粒明顯多于北部，使南部霾天氣出現(xiàn)較多。

6 小結(jié)

（1）綏化近年大霧天氣呈減少趨勢；霾天氣增多且影響范圍呈擴(kuò)大趨勢。

（2）霧霾天氣多出現(xiàn)在環(huán)流形勢較為穩(wěn)定的環(huán)流背景下， 冷空氣活動(dòng)較弱的年份霧霾天氣出現(xiàn)較多。

（3）綏化市東北部為大霧天氣易發(fā)區(qū)；霾則呈現(xiàn)南多北少，南強(qiáng)北弱的分布趨勢。

（4）逆溫是綏化市霧霾天氣的重要預(yù)報(bào)指標(biāo)。

（5）霧出現(xiàn)時(shí)相對(duì)濕度多在90%以上，而霾出現(xiàn)時(shí)相對(duì)濕度多在80%以下。