齊齊哈爾市霧霾天氣淺析

周顯偉，祝玉梅，葉心敏，董麗紅（齊齊哈爾市氣象局，黑龍江 齊齊哈爾161006）

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齊齊哈爾市霧霾天氣淺析

周顯偉，祝玉梅，葉心敏，董麗紅
（齊齊哈爾市氣象局，黑龍江 齊齊哈爾161006）

本項目選取2013年10月-2015年12月常規(guī)地面觀測資料、齊齊哈爾站探空觀測資料和NCEP再分析資料，重點統(tǒng)計分析霧和霾記錄天氣氣象要素和邊界層結構特點以及霾記錄天氣的大氣環(huán)流背景。結果表明：齊齊哈爾地區(qū)霧和霾的天數(shù)北部市縣明顯多于南部；霧和霾的天氣基本都是在高空存在逆溫層，而逆溫層越低，霧和霾的天氣越嚴重；霾絕大多數(shù)都發(fā)生在秋末至第二年春初，齊齊哈爾地區(qū)霾天氣的主導風向為偏南風，風力基本小于等于4m/s，容易出現(xiàn)空氣污染的天氣形勢主要有：中低層暖脊、中低層冷脊和中低層槽前。

霾天氣；逆溫；主導風向；暖脊

1　引言

隨著我國城市化進程高速發(fā)展和人們生活水平不斷提高，空氣污染問題變得越來越嚴峻，已經直接關系到生態(tài)環(huán)境、經濟發(fā)展和國民的身體健康，尤其近幾年環(huán)境問題更是人們關注的焦點，因此開展空氣污染預報來應對環(huán)境污染是十分必要的。

空氣污染預報一般分為定性的空氣污染潛勢預報和定量的污染濃度預報兩種方式。污染物質量濃度變化的“周末效應”與人類活動密切相關［1-2］，同時氣象要素是制約污染物在大氣中稀釋、擴散、遷移和轉化的重要因素［3］，對此中國氣象局為響應國務院大氣污染防治十條措施，各級氣象部門加大對環(huán)境氣象研究力度，并取得了許多豐碩的成果［4-5］。

齊齊哈爾市位于黑龍江省南部的松嫩平原，地勢北高南低，北部和西部是小興安嶺南麓，中部和南部為嫩江沖積平原，這種獨特的地理特征，形成了獨特的氣候特點，進而影響大氣環(huán)境。常年風力較大，平均風速為3.3m/s，10月至次年4月平均風速為3.2m/s。本文研究有利于有關部門抉擇是否及時采取措施，控制或減少污染物的排放量，降低或避免污染物對周圍環(huán)境的影響，或者利用有利的氣象條件進行自然凈化提供科學的依據(jù)，同時人們也可以根據(jù)空氣污染氣象條件預報采取相應的措施，盡量減低空氣污染的傷害。

2　資料的選取與處理

本項目選取中國氣象信息中心提供的2013年10月—2015年12月常規(guī)地面觀測資料、齊齊哈爾站探空觀測資料和NCEP再分析資料統(tǒng)計分析2013 年10月以來霧和霾記錄天氣氣象要素和邊界層結構特點以及霾記錄天氣的大氣環(huán)流背景。

3　齊齊哈爾地區(qū)霧霾的統(tǒng)計分析

齊齊哈爾冬季漫長而又寒冷，采暖期時間長而且強度大，同時作為我國重工業(yè)基地，空氣污染主要以“煤煙型”污染為主，隨著人們的生活水平及汽車保有量快速增加，復合型污染特征也越來越突顯。自2013年10月注重霾天氣觀測以來，截止2015年末齊齊哈爾地區(qū)十個觀測站共有1157d霾和霧天氣觀測記錄。

表1　齊齊哈爾市2013年10月—2015年12月霾和霧觀測記錄（單位：d）

由表1可以看出，霧的天數(shù)北部市縣明顯多于南部，其中克東縣霧245d最多，龍江21d為最少。霾克東72d為最多，次之為克山和泰來。齊齊哈爾地區(qū)霧的天氣一年四季都有，但主要集中在秋冬季。而霾的天氣基本上都發(fā)生在秋末至第二年春初，夏季發(fā)生霾天氣的概率很小，只有2014年7月齊齊哈爾市區(qū)和克東共發(fā)生3d霾天氣記錄，分析其天氣形勢背景為夏季的“桑拿天”。

4　霧和霾天氣的氣象要素分析

4.1氣溫

從齊齊哈爾探空資料統(tǒng)計上分析，霾天氣的氣溫介于-33.2-20.6℃，霧和霾的天氣基本都是在高空存在逆溫層，只是逆溫層存在的高度不同而已，逆溫層越低，霧和霾的天氣越嚴重。

4.2風向風速

從風向和風速分析結果來看，霾和霧天氣與地面風向、風速關系密切。齊齊哈爾地區(qū)361站次霾天氣的主導風向為偏南風，為105站次，其次主導風向為東北偏北風，60站次。從輕霧天氣風向玫瑰圖（圖略）上可以看出，齊齊哈爾地區(qū)1206站次輕霧天氣的主導風向為靜風，為169站次，偏西南風時出現(xiàn)輕霧概率較小。齊齊哈爾地區(qū)110站次霧天氣的主導風向為靜風，為19站次，其次是東風和偏南風。風力基本≤4m/s，風力＞4m/s產生霧和霾天氣共有41站次，地面風速小說明一般造成污染天氣形勢比較穩(wěn)定，中低空的空氣流通不明顯，很容易出現(xiàn)近地面的逆溫層或者等溫層，所以污染物的水平擴散和垂直擴散都會受到抑制，造成污染天氣。據(jù)統(tǒng)計分析溫度露點差≤2.3℃為霧，＞6.8℃為霾，介于二者之間為霧和霾。

5　霾天氣的大氣環(huán)流背景

2013年10月至2015年12月齊齊哈爾地區(qū)（十個觀測站）同一天有3個或3個以上觀測站記錄霾的共有16d，最多的為2015年11月3日8個觀測站記錄霾，2014年10月29日和2015年10月26日有5個觀測站記錄霾（表2）。16個污染日對應的高空和地面天氣形勢主要有3種類型：

5.1中高層為暖脊

2015年12月13日20時（北京時）500 hPa高度場上貝加爾湖地區(qū)和日本海各有一個低槽，而我國東北地區(qū)為高壓脊，850hPa上溫度脊伸展到齊齊哈爾市（圖1），中高層主要以下沉氣流為主，而中低層又有逆溫層的存在，大氣層結穩(wěn)定，所以不利于地面污染物的垂直擴散，地面受高壓控制或處于高低壓過渡帶，近地面水平風力很小，所以容易導致污染物的堆積。16d污染日共有9d屬于此類型，8站和兩次5站同一天記錄霾都屬于這種類型。這種高低空和地面形勢場配置造成的污染面積大范圍廣，污染程度較嚴重。

圖1　2015年12月13日20時500 hPa高度場（實線）和850 hPa溫度場（虛線）

5.2中高層為槽前

2014年10月15日08時齊齊哈爾位于500 hPa槽前偏西南氣流中，850 hPa有較強暖脊（圖2），而地面位于冷低壓中心。有4d屬于這種類型逆溫層深厚和逆溫強度明顯T925hPa-T1000hPa≥4℃，而地面由于位于冷低壓中心，地面風力較弱，多不利于污染物的垂直和水平擴散。

圖2　2014年10月15日08時500 hPa高度場（實線）和850 hPa溫度場（虛線）

圖3　2015年11月11日08時500 hPa高度場（實線）和850 hPa溫度場（虛線）

5.3中高層為冷脊

2015年11月11日08時齊齊哈爾地區(qū)上空500 hPa為弱脊，氣流下沉，而850 hPa以下為強冷舌，混合層高度下降壓縮（圖3），地面高低壓過渡帶。這種類型共有3d，地面風非常小，一般情況下是夜間輻射降溫較為突出T1000hPa-T地面≥0.1℃，容易形成接地或近地逆溫層，不利于空氣污染物的垂直和水平擴散。

表2　齊齊哈爾市2013年10月—2015年12月霾記錄各天氣類型

結合以上三種形式，500 hPa上關鍵點（117.5°E，47.5°N）為西南風，說明齊齊哈爾霾天氣產生都是在齊齊哈爾500 hPa上空處于槽前的高壓脊上。

6　結論

（1）齊齊哈爾地區(qū)霾和霧的天數(shù)北部市縣明顯多余南部；霾絕大多數(shù)都發(fā)生在秋末至第二年春初，夏季也有霾天氣，但是發(fā)生概率很小。

（2）從風向和風速分析結果來看，霾天氣與地面風向、風速關系密切。齊齊哈爾地區(qū)霾天氣的主導風向為偏南風，其次主導風向為東北偏北風，風力基本≤4m/s。

（3）霧和霾的天氣基本都是在高空存在逆溫層，只是逆溫層存在的高度不同而已，逆溫層越低霧和霾的天氣越嚴重。

（4）霾記錄日的出現(xiàn)與天氣形勢類型有著密切的關系，容易出現(xiàn)空氣污染的天氣形勢主要有：中低層暖脊、中低層冷脊和中低層槽前。但空氣污染日的出現(xiàn)不僅僅與高空天氣形勢類型相關，還與地面的環(huán)流形勢、地面氣象要素場等有很大的關系。

［1］侯玲，姚展予.環(huán)北京地區(qū)空氣污染指數(shù)與降水的周循環(huán)特征及其影響機制分析［J］.大氣科學，2012，36 （4）：686－696．

［2］魏玉香，童堯青，銀燕，等.南京SO2、NO2和PM10變化特征及其與氣象條件的關系 ［J］．大氣科學學報，2009，32（3）：451-457．

［3］李小飛，張明軍，王圣杰，等.中國空氣污染指數(shù)變化特征及影響因素分析［J］.環(huán)境科學，2012，33（6）：1936-1943．

［4］吳兌，吳曉京，李菲.1951-2005年中國人陸霆的時空變化田［J］.氣象學報，2010，68（5）：680-688.

［5］趙桂香，杜莉，衛(wèi)萍，等.一次持續(xù)性區(qū)域霧霆天氣的綜合分析田［J］.干旱區(qū)研究，2011，28（5）：871一879.

1002-252X（2016）02-0019-03

2016-3-1

周顯偉（1982-），男，黑龍江省訥河市人，成都信息工程大學，本科生，工程師.