董凱凱 劉建偉 王陽 張治齊

摘要 利用1980—2019年邯鄲16個國家基本氣象站地面觀測資料，利用線性趨勢法和Mann-Kendall突變檢驗法，重點分析霧霾天氣的氣候特征。

關鍵詞 邯鄲;霧霾;氣候特征分析;Mann-Kendall突變檢驗

中圖分類號：X513 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）03–0064–02

隨著國民經濟發展，良好的生活環境成為社會關注的重點，而氣象條件的變化會對環境帶來直接影響，霧霾天氣可以對環境產生不利影響，而且對經濟生活都會帶來較大損失。黃向榮等[1]認為要加強對災害性天氣的監測和預警。單寶臣[2]認為總結災害性天氣的規律，可以為預報提供可靠的依據和著眼點。因此深入分析邯鄲市霧霾天氣的特征分析，對開展氣象預報和做好氣象服務工作，具有很重要的意義。

1 資料與方法

氣象資料來源于1980—2019年邯鄲市16個國家基本觀測站地面觀測資料，采用線性方程對氣象要素序列進行擬合，得出的回歸系數稱為氣候變量傾斜率，反映氣候變量的趨勢變化。利用Mann-Kendall突變檢驗可以反映出氣象要素變化趨勢的大小，同時曲線交點位置反映出氣候突變的時間節點[3];分析霧霾天氣要素場結構特征，為霧霾天氣預報和消散提供依據。

2 邯鄲市霧霾天氣統計特征

2.1 霧

霧是近地面水平能見度降到1 000 m以下的天氣現象，邯鄲常見的大霧天氣為平流霧和輻射霧。大霧具有高度局地性和危害性，是造成交通事故最嚴重的災害性天氣之一，同時大霧會嚴重危害人們的身體健康，長期處于大霧環境下會引發心肺疾病，降低機體免疫力，大霧多發天氣上呼吸道感染疾病明顯增多[4]。因此，研究邯鄲地區大霧氣候特征具有重要的意義。

2.1.1 邯鄲霧日的空間分布特征 通過克里金插值可以得出，霧日分布與地形有明顯的關系，呈平原多、山區少的趨勢。高值中心位于邯鄲東部平原，廣平霧日最多達55 d/a，主要由于影響河北的冷空氣以西北路徑和偏西路徑為主，河北北部的燕山、西面的太行山對天氣系統起到了阻擋的作用，造成河北平原處于靜穩天氣形勢下，易出現霧霾天氣[5]。

2.1.2 邯鄲霧日年代際變化特征 縱觀邯鄲市近40 a大霧天氣，霧日呈減少趨勢，遞減率為0.03 d/ a。20世紀80年代霧日偏少，90年代到21世紀初明顯增多，21世紀10年代霧日明顯減少。

利用Maan-Kendall突變檢驗對邯鄲大霧進行分析（圖1），霧日在1980—1983年呈減少趨勢，1984—2013年呈增加趨勢，1989—2007年增長趨勢通過了0.05顯著性檢驗（P0.05=1.96），1990—2004年通過了0.01顯著性檢驗（P0.01=2.56），表明20世紀90年代到本世紀初，大霧天氣增多是十分顯著的。2014—2019年呈波動狀態，但增加和減少趨勢不明顯。根據UKk和UBk曲線交點位置可看出，邯鄲霧日在2010年、2013年、2014年、2015年、2018年均存在突變。

2.1.3 邯鄲大霧天氣要素場特征 （1）氣壓場、風場特征：邯鄲秋冬季大霧地面形勢場一般表現為平原受弱氣壓場控制，河北省最大氣壓差小于5 hPa，地面以微風為主，風速一般小于5 m/s，有利于大霧的形成。最常見的形勢為冷高壓位于蒙古東部，冷空氣受地形阻擋和削弱，以擴散形式南下，造成華北平原處于弱氣壓場控制。弱冷空氣東移至東北平原，受長白山阻擋，在低層南下擴散至華北平原，近地層大氣降溫，使大氣相對濕度增加，有利于大霧生成。（2）溫度場特征：秋冬季大霧發生時， 850 hPa及925 hPa通常為一暖脊或暖中心，而近地層為冷溫槽。一般溫度結構為中層受暖脊控制，近地面層有弱冷空氣擴散南下，導致近地層大氣降溫。這種溫度場配置有利于逆溫形成、加強和維持，在秋冬季逆溫差可達18℃，從而有利于大霧的生成和維持。（3）濕度場特征：大霧天氣發生前，常常存在降水或明顯的水汽輸送，近地面層濕度較大，相對濕度達到100%或接近100%，而925 hPa以上高度濕度較小，具有“上干下濕”的結構;中高層濕度小使天空不利于云的生成，有利于近地面層輻射降溫，從而容易形成低層逆溫。

2.1.4 霧的消散預報 大霧消散的條件與生成條件相反，一般大霧在日出后，地表逐漸升溫，逆溫層被破壞，相對濕度迅速減小，大霧將會消散。當出現鋒面霧或大范圍平流霧時，可維持較長時間，只有當強冷空氣入侵，逆溫層破壞，風力加大，大霧天氣才會消散。一般大霧消散有以下幾種情況：（1）當有中低云移至霧區，則大霧將明顯減弱或消散;（2）當有明顯降水天氣過程時，大霧將逐漸減弱消散;（3）若有偏西路徑冷空氣，在太行山脈形成焚風效應，地面氣溫迅速升高，大霧將減弱消散;（4）有強冷空氣過境，風速加大，大霧將迅速減弱消散。

2.2 霾

霾是大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10 km，空氣普遍有混濁現象，使遠處光亮物微帶黃、紅色，使黑暗物微帶藍色的天氣現象。

霧和霾最大的區別在于相對濕度，一般定義相對濕度低于80%的低能見度天氣為霾天氣。霾的危害主要有3點：一是影響身體健康，包括人體健康和心理健康;二是影響交通安全;三是霾天氣光照不足，影響農作物生長[6]。

2.2.1 霾日時空分布特征 從空間分布來看，霧日分布與地形沒有明顯的關系，霾日的地域分布與重工業發展有著密切的聯系，高值中心位于武安，年均霾日較其他地區偏高3～4倍。武安是邯鄲重工業最發達地區，分布著大小鋼鐵企業和煤炭企業，其他地區年均霾日數差異不大，這也充分證明霾的地區差異與重工業發展有著密不可分的關系。

統計邯鄲近40 a霾日數，年平均霾日為28 d/a，呈增加趨勢，遞增率為1.2d/a。從霾日月分布來看，霾天氣季節性明顯，冬季最多，12—2月平均霾日為213 d，占全年霾日47%，春秋兩季霾日分別占全年的21%和22%，夏季最少，僅占全年的10%。全年霾日最多的月份為1月，平均霾日為82 d，占全年霾日的18%。

利用Maan-Kendall突變檢驗對邯鄲霾日數進行分析（圖2），霾日在1980—1984年呈增長趨勢，但增長趨勢不明顯;1985—2002年呈減少趨勢，1989—1996年通過了0.01顯著性檢驗（P0.01=2.56），表明20世紀90年代霾天氣減少是十分顯著的。2003年至今呈增加趨勢，且增加趨勢逐漸明顯;2015年至今增長趨勢通過了0.01顯著性檢（P0.01=2.56）。根據UKk和UBk曲線交點位置可看出，邯鄲霾日數在1990年、1999年、2014年、2010年均存在突變。

2.2.2 霾天氣風場特征 研究發現，霾天氣與環境風場聯系密切，當大氣濕度較差，風力較弱，沒有明顯冷空氣活動時，易形成霾天氣。對比霾日和非霾日最大風速，霾日平均風速在2 m/s左右或以下，而非霾日平均風速一般在2 m/s以上。

3 總結與討論

邯鄲近40 a大霧天氣呈減少趨勢，遞減率為0.03 d/a;大霧日數地域分布呈明顯“平原多、山區少”的趨勢;利用Maan-Kendall突變檢驗對邯鄲大霧進行分析發現，霧日在2010年后多次發生氣候突變，霧日明顯下降。

邯鄲霾日數呈增加趨勢，遞增率為1.2 d/a。季節性明顯，12—2月平均霾日數占全年的47%。霾的地區分布與重工業發展有著明顯的聯系，重工業越發達，霾日數就相對偏多。

本文也證明了霧和霾的地區分布和年代變化大不相同，證明霧的產生更多是輻射降溫，水汽凝結而形成，與地形有很大的關系，且隨著工業水平發展，霧日呈遞減趨勢，證明霧與氣候變化有更多的聯系;霾的地區分布和年代際變化證明，霾的形成與空氣中凝結核數量有密切關系，也就是與重工業發展有關。

通過霧日和霾日月份變化分析，共同點是冬季偏多，證明霧霾形成與冬季靜穩天氣多，風速較小，大氣擴散條件差有關系。

參考文獻

[1] 黃向榮，鄧斌，孫亞東.合肥市主要災害性天氣特征分析[J]氣象與環境學報， 2010，26（1）：46-48.

[2] 單寶臣.威海幾種災害性天氣統計特征與個例分析[D].蘭州：蘭州大學，2012.

責任編輯：黃艷飛