邢臺區域霧霾天氣氣候特征分析

高俊喜　張愷　關俊華　賀立華

【摘 要】利用1971—2013年43年來邢臺區域5個氣象站的歷史地面觀測資料，統計分析了邢臺區域霧霾天氣現象的長期氣候變化特征，研究表明，近年來邢臺區域霧呈減少趨勢，霾呈增多趨勢；霧霾現象日數的波動性增加基本呈單谷型分布。霧天夏秋冬季出現的概率大致相同，春季霧天較少，霾天秋冬季日數占69%，春夏霧霾出現概率很小。

【關鍵詞】霧霾 霧霾日數 特征分析

1引言

霧霾是發生在近地面中的災害性視程障礙現象。霧是由大量懸浮在近地面空氣中的水汽凝結的產物。能見度<1 km；霾是大量極細微的干塵粒均勻浮游空中，使水平能見度<10 km造成空氣渾濁。霧霾天氣能見度低，大氣中氣溶膠顆粒多污染嚴重，對人們的生活和健康造成很大危害。霧霾日數具有明顯的季節和年際變化，冬季最多春季最少，近年來霧日數有減少趨勢。霾日數具有增加趨勢。霧日數減少趨勢的產生與冬季日最低溫度的升高以及相對濕度的減小趨勢有關，霾日數的增加與人類活動大氣污染物排放量的增加趨勢有密切聯系。本文利用邢臺區域1971—2013年43年的地面觀測資料，對邢臺區域能見度的霧霾現象的氣候特征進行研究，為邢臺區域霧霾的影響評估提供事實分析，同時為霧霾現象的預報預警及防治提供科學依據。

2 資料和方法

本文利用1971-2013年河北省邢臺5個縣市43年的觀測資料。邢臺站是國家基準站，南宮站是國家基本站，隆堯、巨鹿、任縣都是國家一般站。氣象觀測資料均經過了國家氣象中心資料室的質量檢驗。邢臺位于河北東南部，西靠太行山東面渤海屬于華北平原的腹地，因此研究邢臺區域的霧霾特征對河北省的霧霾天氣具有代表性意義。

本文規定霧霾的劃分以本站實際的天氣現象記錄為主要依據，即先按照觀測記錄訂正，只要在一天8次定時觀測記錄中某1個時次天氣現象記錄出現霧、霾統計為一個霧霾日。在觀測記錄中一日內同時出現霧與霾，記為一個霾日。在本文的分析中，用到了相關分析以及多元線性回歸分析等統計分析方法。

3 霧霾天氣的空間分布特征

隨著邢臺地區經濟的快速發展及城市規模的急劇擴大，區域上空排放停留的污染顆粒物急劇增多，造成嚴重空氣污染的霧霾現象也急劇增多。總體來講邢臺區域霧霾現象日數分布呈城區多發，近郊次之遠郊最少的特征。

3.1 霧、霾天氣長期氣候變化特征

圖1是邢臺區域霧、霾日數年際變化曲線，由圖看出，霧天年日數從80年代至今有明顯的減少趨勢，平均減少速率為1.72天/年，近十年來維持在較低水平；霧日數年平均157天，最多霧日出現在1990年，為92天，最少霧日出現在1971年僅有16天。霾天年日數70年代出現霾的概率很小，可能與80年地面觀測規范調整有關。自1990年后呈逐波動性年增多趨勢。21世紀之后緩慢減少，2003年為谷值，以后開始增多，2007年達到最高峰為30天，2011年之后維持較增加的趨勢。

3.2 霧、霾日數月變化

圖2是霧、霾日數月變化情況。由圖3看出，全年霧天日數最多月出現在8月份，多年平均值為19天，最少月份是4月份為多年平均值為7天。邢臺霾日數月差異較大，月霾日數呈單谷型分布，7月、8月份各僅有0.5天，12月份最多為7天。

3.3 霧、霾日數季變化

由表1可見邢臺區域43年來秋季是全年霧天日最多季節占全年霧霾日的34，冬夏季次之、春季最少為14，原因是春季相對濕度較小不利于霧滴的形成；夏季則相對濕度較大，多年平均達80，水汽充分有利于霧形成；秋冬季逆溫天數及強度的增多 阻礙了對流層中大氣的對流運動，使近地面污染物聚集在上空氣溶膠粒子聚集，為霧霾的產生和維持發展提供了有利的條件.

3.4霧、霾天氣持續時間變化

由于霧霾天氣局地性特征比較明顯，因此，本文選南宮站氣象觀測資料為例，討論霧霾天氣下的持續時間變化特征。圖3南宮站1980-2013年霧霾持續日數分布

由圖3可以看出，霧霾天氣過程持續次數似冪函數遞減。統計結果表明：1980-2013年南宮區域共出現霧霾天氣過程2115次，其中霧霾天氣過程持續1天共1048次占49.6，持續2天的霧霾天氣385次占18.0，持續1-5天霧霾天氣過程1874次占88.6，持續10天以上的霧霾天氣有73次占3.5，霧霾天氣過程持續時間最長達22天，出現在1990年1月1日-22日和2001年1月6日-27日。霧霾現象持續1 天 的天氣過程最多，隨著霧霾持續日數的遞增，霧霾天氣出現次數呈冪函數形式遞減，擬合函數的R2 為0. 963。持續時間較長的霧霾天氣過程在秋、冬、春季均有出現但在冬季較為高發。雖然持續10天 及以上的霧霾天氣過程只占3.5%，但霧霾天氣持續時間越長對城市空氣質量、社會公眾健康及交通影響越大。

3.5 霧霾日數與最長連續無降水日數相關系分析

從圖4看出，逐月最長連續無降水日數變化趨勢呈“U”型分布特征，與霧霾出現次數的單谷型變化趨勢較為一致.5-9月，月最長連續無降水日數持續較低，相對應的逐月霧霾出現次數與全年平均值相比較也均處于負相位。8月開始，隨著最長連續無降水日數逐月上升，逐月霧霾日也迅速增多，并于12月達到全年最大值；相關性分析表明，霾日數與逐月最長連續無降水日數顯著正相關，相關系數高達0.696，通過了0.01的顯著性水平檢驗。由此可知：由于降水對污染物有沖涮作用，連續無降水日數越長，形成霧霾現象的幾率越高。

4 結語

（1）邢臺霧天日數呈波動性減少趨勢，平均減少速率為1天/年；近幾年快速減少；霾天日數自90年代后期開始增多趨勢顯著，增多速率7天/10年。（2）全年來看，霧霾日數最多出現于冬秋季，春季次之，夏季所占比例最低。秋末冬初是霧霾最易發生，這是大氣污染物、近地面不穩定層結、逆溫層、相對濕度等綜合影響的結果。（3）邢臺區域霧霾持續1天的天氣過程最多，隨著霧霾持續日數的遞增，霧霾天氣出現次數呈冪函數遞減，持續時間較長的霧霾天氣在秋冬春季均有出現，但在冬季較為高發。（4）逐月最大不連續降水日數變化趨勢呈“U”型分布特征，與霧霾出現次數的單谷型變化趨勢較為一致。霧霾日數與逐月最長連續無降水日數顯著正相關，最長連續無降水日數越長，形成霧霾的幾率越高。二者相關系數為0.696，并通過0.01 的顯著性水平檢驗。

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作者簡介：高俊喜，女，2010年畢業于南京信息工程大學計算機科學與技術專業，學士，長期從事氣象業務和科技服務工作，工程師。