廣州市從化區灰霾天氣的氣候特征及成因分析

鄧 敏

（廣州市從化區氣象局，廣東 廣州 510900）

“霾”是一種自然現象。一旦出現灰霾天氣將會導致能見度降低，對交通運輸領域產生嚴重影響，而且會導致空氣質量降低，進而誘發一系列的呼吸道疾病。目前，我國城市化進程明顯加快，機動車數量、建筑工地揚塵量及廢棄排放量明顯增加，灰霾天氣發生頻率也越來越高，已成為社會發展中不容忽視的一種重要災害，引起了社會各界的廣泛關注。鑒于此，筆者針對廣東省廣州市從化區灰霾天氣的氣候特征及其成因進行分析，以期能夠為今后灰霾天氣的預報預測及相關的氣象服務工作提供一定的借鑒。

1 資料與方法

本文主要選取1959—2009年廣州市從化區氣象觀測站的地面觀測資料進行分析，主要包括灰霾日數、風、日照、天氣形勢、相對濕度和降水等。如果天氣現象記錄為灰霾現象，則規定為一個灰霾日。并以中國氣象局《地面氣象觀測規范》為依據來定義灰霾的判定標準［1-2］。其統計方法仍然選用觀測報表中有關霾的記錄。運用上述資料與方法著重對廣州市從化區灰霾天氣氣候特征及其成因進行分析。

2 灰霾天氣的氣候特征

2.1 灰霾天氣的日數變化特征

廣州市從化區灰霾日數整體呈上升趨勢。其中，1958—1985年廣州市從化區灰霾日數較少，年灰霾天氣日數基本都小于10.00 d。1986—2004年，廣州市從化區灰霾日數呈現緩慢增長的趨勢，但年灰霾天氣日數小于25.00 d。之所以會出現這一現象，主要是由于改革開放后經濟復蘇、交通受限等，導致灰霾日數緩慢增加。2005—2009年，廣州市從化區灰霾天氣日數開始急劇增加，主要是受到交通、建筑領域、工業污染、人為因素等眾多因素的共同影響，其中2008年灰霾日數最多，為101.00 d，也就是平均不足4.00 d就會出現一次灰霾天氣。

2.2 灰霾的月季變化特征

廣州市從化區的灰霾天氣多出現于秋冬季節，即10—11月和12月至翌年2月，占全年出現灰霾總天數的60%。灰霾日數最多的是10月，平均達到1.52 d，占全年灰霾總日數的15%；其次是12月，平均日數為1.29 d，占全年總日數的13%；5—9月是出現灰霾天數的低值區，最少是6月，只有0.20 d，5月和7月、8月、9月的平均灰霾日數分別是0.5、0.6、0.7 d。

廣州市從化區灰霾天氣呈現出秋冬季節較多、春夏季節較少的分布特征，其中春夏季灰霾天氣日數占到全年灰霾總日數的35.5%，秋冬季灰霾天氣日數占到全年灰霾總日數的64.5%。就秋季而言，平均灰霾天氣日數為3.38 d，占到總灰霾天氣日數的33.0%，這一數據表明全年有將近1/3的灰霾天氣出現在秋季。而夏季平均灰霾天氣日數為1.30 d，占到全年總灰霾天氣日數的13.0%。

2.3 灰霾天氣的年代際變化特征

表1是廣州市從化區不同年代灰霾天氣出現日數。可以看出，20世紀60年代僅有5.00 d灰霾日，七八十年代總灰霾日數已增至37.00 d，以平均每年增加1.6 d的速度來算，到20世紀90年代至21世紀初期，灰霾日數增加速度較快，年平均日數達到了20.20 d，與二十世紀七八十年代相比，增加將近1倍，年增長率明顯提高，為18.35 d/h?？傮w而言，廣州市從化區灰霾日數的年代際變化與城市經濟發展步伐基本保持一致。

表1 從化區不同年代灰霾日數

3 廣州市從化區灰霾現象的成因

3.1 地形和氣候條件的影響

廣州市從化區位于廣東省中部、廣州市北面，其南部為平原，屬于三面環山的丘陵地帶。該地區屬于亞熱帶地區，在夏半年偏南風比較盛行，在冬半年偏北風較為盛行。在其西北地區天堂頂山脈及東南地區鳳凰山系的阻擋作用下，導致東北風成為廣州市從化區全年的主導風向，西南風次之。特殊的地形條件阻礙了空氣污染物的擴散，為灰霾天氣的形成與發展創造了有利條件。

就天氣背景而言，廣州市從化區全年都會出現濕度較小、風速較小且大氣層結比較穩定的天氣背景，因此每個季節都會出現灰霾天氣。在秋季與冬季，高空往往表現為暖高壓脊，低空表現為變性冷高壓控制，一旦出現這一天氣形勢則多為多云、晴朗、無云或少云等天氣，對其內部形成輻射逆溫非常有利。

3.2 氣象因子的影響

3.2.1 天氣形勢。一是冷高壓型。廣州市從化區位于廣東省中北部地區，每年都會有北方冷空氣南下對其產生一定程度的影響，北方冷空氣過境之后會形成高壓脊進而長時間控制廣州市從化區。廣州市從化區的霾日有80%是發生在此種天氣形勢下，冷高壓牢牢控制著我國華南地區，這時天氣較為干燥，地面風比較微弱，對形成灰霾天氣較為有利。

二是熱帶氣旋外圍下沉氣流型。熱帶氣旋外圍下沉氣流會導致在混合空間有限時，低空將會聚集很多氣溶膠粒子，極易形成比較嚴重的灰霾天氣。廣州市從化區出現此種灰霾天氣的日數占到全年總霾日的4%。但需要指出的是，若預報此種天氣形勢下的霾，需要密切關注熱帶氣旋的移動路徑。

3.2.2 地面風?；姻蔡鞖獬霈F時往往風速比較小，通常風速不大于2 m/s。當風速在5 m/s以上時，污染物將會逐漸擴散，形成霾的概率較小。1959—2009年，廣州市從化區平均風速呈現線性減少趨勢，表明大氣污染物擴散能力有所降低，有利于形成灰霾天氣的因素有所增加。

3.2.3 日照時間。2003—2009年，廣州市從化區年日照時間呈現一定的減少趨勢，與全年總霾日增加趨勢相反。也就是說隨著年總霾日的增加，年總日照時間有所減少。而且每年灰霾天氣出現時的日平均日照時間要比當年的日平均日照時間要少。由此可見，灰霾會對日照時間產生一定程度的影響，灰霾增加將會使日照時間減少。

3.2.4 相對濕度。就相對濕度而言，其對于霾的生成及霧的區分具有重要意義。在這里選取廣州市從化區灰霾天氣出現時14：00的相對濕度進行統計與分析，當相對濕度在80%以下時出現霾的概率較高，達到98%；當相對濕度在90%以上時出現霾的概率則較小，僅為0.5%。由此可見，相對濕度與灰霾天氣也密切相關，相對濕度較高時灰霾天氣出現頻率較高，當相對濕度較為穩定時不容易出現灰霾天氣，表明相對濕度的增加對于形成灰霾天氣相對有利。

3.2.5 無降水日數。降雨能夠沖刷污染物，若持續較長時間不降雨就會導致出現灰霾天氣的概率明顯較高。從圖1可以看出，10、11、12、1月廣州市從化區的降水概率小，一年中最大連續不降水日數基本上出現在這4個月，因此這4個月灰霾天氣的出現概率最大，前面的分析也表明這4個月灰霾日數是最多的。5—9月是廣州市從化區的主汛期，降水量占全年總降水量的80%，不利于灰霾天氣形成，因此灰霾天氣的低值區出現在這幾個月。

圖1 1959—2009年廣州市從化區各月平均無降水日數

4 結論

①廣州市從化區灰霾日數的年代際變化呈持續增加的趨勢，20世紀60年代出現灰霾天氣甚少，七八十年代呈明顯增長趨勢，90年代到21世紀初是急劇上升階段。

②廣州市從化區灰霾日數表現出較為顯著的季節差異，秋冬季灰霾多發。氣候與地形條件導致廣州市從化區極易形成冬季逆溫，導致大氣污染物無法擴散，進而形成灰霾。冬季是全年灰霾的高峰期。

③1959—2009年，廣州市從化區灰霾日數呈線性遞增趨勢，表明大氣污染物擴散能力有所降低，有利于形成灰霾天氣的因素有所增加。

④在多種天氣形勢下都有可能出現灰霾天氣，其中地面表現為變性高壓脊或弱冷高壓時對于灰霾天氣的形成最為有利。

⑤平均風速≤2.0 m/s時最有利于灰霾的出現；灰霾日的日照時間比當年日平均日照時間少，灰霾天氣日數的增加可導致日照時間減少。同時與相對濕度變化有關，相對濕度的增加更有利于灰霾形成。