余慈地区霾时间分布及气象要素特征分析

黄 新

(慈溪市气象局，浙江慈溪315300)

0 引言

近年来，随着城市化、工业化的快速推进和发展，工业排放以及建筑工地扬尘等进入到近地层空气中的污染物居高不下，汽车也逐渐进入到寻常百姓人家，在沿海发达地区，汽车的拥有量甚至出现了持续井喷现象。可想而知，汽车尾气的排放也在持续增加，这些污染物给灰霾天气的形成提供了条件，人们对霾的抱怨也是越来越多。在地面气象观测规范中，霾被定义为：大量极细微的干尘粒等均匀地悬浮在空中，使水平能见度小于10．0 km的空气普遍混浊现象。霾除了影响空气能见度，更严重的是对人体健康的损害。所以霾的危害也越来越受到各级政府以及社会各界的广泛关注。

1 余慈地区霾日年际变化趋势

余姚、慈溪两市地域相连，同处宁绍平原杭州湾南岸，并有着深远的历史渊源。余慈地区在各级政府的高度重视、环保部门的不懈努力以及社会各界的紧密配合下，近10 a来，年霾日不但没有持续攀升，反而呈现了波浪式缓缓下降的趋势。本文所采用的观测资料都来自该地域内站点——慈溪测站，图1是2000—2009年的10 a间，余慈地区霾日的年际变化图。从图1可以看到，2001—2003年的这3 a，余慈地区的年霾日处在一个高峰期，年霾日都在40 d以上，之后年霾日出现了两波下探，第一波由2003年的44 d下降到2005年的21 d，第2波由2006年的33 d下降到了2009年的25 d，第2波下降的坡度明显变缓了。而2006年年霾日出现了明显反弹，可能与该地区2006年汽车大量进入家庭，汽车拥有辆出现井喷有关，可见，随着汽车拥有量的持续增加，未来清洁空气的行动仍非常艰巨。

图1 余慈地区霾日年际变化图

2 余慈地区不同时段霾日分布及成因分析

2．1 余慈地区不同时段霾日分布

2000—2009年这10 a间，该地区累计观测到霾337 d，但各个月份的分布非常不均匀，见图2。

图2 2000—2009年各月累计霾日

霾出现最少的是7月份，10 a间的霾日仅为12 d，而最多的12月份高达55 d。6—9月份是霾出现最少的时段，4个月的总和与12月份的霾天数大体相当，10月到1月是霾出现最多的时段。若以12—2月为冬季;3—5月为春季;6—8月为夏季;9—11月为秋季，则秋、冬季霾出现的天数明显偏多，分别占到总数的32%和36%，而春、夏季明显偏少，尤其是夏季出现的霾日，仅占总数的13%，详见图3。可见，霾的出现频率有着明显的季节差异，秋冬季高发，春夏季低发。

图3 不同季节霾日占全年比例

2．2 余慈地区不同时段霾日分布成因分析

2．2．1 余慈地区不同时段霾日分布与降水的关系

图4 2000—2009年各月累计灰霾天数与月平均降水量关系图

图4是余慈地区各月平均降水量与2000—2009年这10 a间各月霾累计天数的关系图。图4上可以直观的发现月降水量与近10 a月累计霾日有着一定的负相关的关系，1—3月份降水增多，霾日就趋于减少，3—5月份降水均衡，霾日的变化也不大，6月份降水量达到峰值时，霾日又趋于下降，7—9月份降水量处在高位，霾也处在低发阶段，而10—12月随着降水的明显减少，霾日开始大幅增加，12月份是一年中雨量最少的月份，恰恰也是一年中霾出现最多的月份。统计发现，这两组数据的相关系数为-0．85，说明两者有很好的负相关关系。春夏季雨水充沛，对空气中的灰尘等污染物起冲刷作用，不利于霾的形成;降水量相比春夏季明显偏少的秋冬季，为霾的高发期。余慈地区秋冬季平均雨日为63．7 d，春夏季为 87．1 d，和同时段霾日也有着一定的负相关关系。

2．2．2 余慈地区不同时段霾日分布与大气环流和天气形势的关系

在霾出现最多的秋冬季，冷空气活动频繁，冷空气过后，余慈地区多处在地面冷高压影响下。图5和图6分别是2010年10月15日08时和20时的海平面气压图，10月13日夜里地面弱冷空气开始扩散南下，到15日地面冷高压下来，余慈地区处在高压中心附近。到15日12时2 min平均风速减小到1 m/s以下，12时以后就出现了霾。秋冬季在地面冷高压的影响下，尤其是在地面高压中心附近时，夜晚的辐射降温明显，容易出现逆温现象;另外夜间地面有弱的干冷空气扩散南下时，有时也有逆温现象产生。显然，如出现逆温，污染物在垂直方向上将不能得到有效的扩散，出现霾的可能性也大大增加了。表1是2010年11月1日22时—2日08时五磊寺和掌起自动测站的各时次气温对比，慈溪境内五磊寺自动测站(海拔308 m)和山脚下的掌起自动测站(海拔9 m)水平距离为6 km。从表1中可以发现，1日22时和2日08时海拔高的五磊寺气温低，附近海拔低的掌起气温高，但23时到07时这个时段正好相反，海拔高的五磊寺气温高而海拔低的掌起气温低，由此推测该地区1日夜间可能存在逆温。周边的杭州探空资料也从侧面印证这一点，2日08时，杭州在220 m之下有逆温存在，而1日夜里恰好有一股弱的干冷空气影响浙江。这股弱冷空气扩散时余慈地区地面风力不大，基本上在2 m/s以下，所以在水平方向上污染物也不能得到有效的扩散，白天随着汽车尾气排放的大量增加，2日7时之后就出现了霾，这次霾持续时间长达8 h，最小水平能见度6 km。

表1 2010年11月1日22时—2日08时五磊寺和掌起气温对比

在进入春季以后，南支槽开始活跃，冷暖空气在江南频繁交汇，天气多变不稳定，多上升运动有利气溶胶的扩散，降水增多也有利于空气的清洁;初夏的梅雨季节冷暖空气胶着，形成准静止锋，多低压槽、切变线活动，持续的阴雨天气也不利灰霾的形成;出梅进入盛夏后余慈地区受副热带高压控制，当处在副高边缘时容易产生上升运动和强对流天气，常伴有雷雨大风天气，有利于气溶胶的扩散和洗刷，在副高脊线北跳后，多受偏东气流、东风波及热带气旋影响，由于余慈地区地处东海之滨这个特殊的地理环境，偏东气流输送大量的海洋清新空气置换掉当地受污染的空气，而东风波和热带气旋又往往给余慈地区带来明显的降水，所以在余慈地区盛夏灰霾天气很少出现，经常能见到湛蓝的天空白云飘的美丽景象，是一年中空气最好的时候。

3 余慈地区霾的气象要素特征

3．1 余慈地区霾的气压特征

慈溪测站观测场拔海高度为4．5 m，海平面气压比本站气压高0．7 hPa。2007—2009年共计观测到霾86 d，其中，霾日最小的日平均本站气压为1002．9 hPa，有22个霾日日平均本站气压在1002．9～1010 hPa之间，有44个灰霾日日平均本站气压在1020 hPa以上，占到了总样本数的50%以上，也就是说，有一半多的霾日它的日平均本站气压是在1020 hPa以上的。有20个霾日日平均气压介于1010～1020 hPa之间。可见，在地面高压条件下比在地面低压条件下，更容易形成霾，而在日平均海平面气压低于标准大气压10 hPa以上时，霾是很少出现的。

3．2 余慈地区霾的相对湿度特征

在86个霾日当中，14时相对湿度最小为17%，最大为93%，14时相对湿度在40%以下的有12 d，占总数的16%，14时相对湿度在70%以上的有9 d，占总数的10%，介于40%～70%之间的有65 d，占到了总霾日的76%，统计发现，有3/4的霾日14时的相对湿度是比较适中的，这说明适中的相对湿度有利于霾的出现。

3．3 余慈地区霾与降水现象关系的特征

在86个霾日当中，霾出现前3 d以上无雨的比例为30%;霾出现当天或是前一天有降水的比例竟然高达总数的41%，但其中累计雨量小于1 mm的占60%，小于5 mm的占77%，5 mm以上的占23%。这说明霾的出现并不一定需要连续的晴好天气，霾出现当天或是之前的弱降水不会起到消除霾的作用，反而可能使气溶胶吸湿膨胀而降低空气的能见度。即便是霾出现之前有明显的降水，也不能保证第二天不会出现霾。如：2010年10月11—14日慈溪测站出现了持续时间达4 d的连阴雨天气，其中13，14 日的雨量分别有33．3 mm 和25．0 mm，但10月15日还是出现霾，只是霾的持续时间短、强度也弱，最小能见度是8 km，持续时间也只有1 h左右。可见，明显的降水虽然可以起到清洁空气、消除空气中气溶胶的过量积累的问题，但由于余慈地区工业和汽车尾气等的排放量巨大，在不利于污染物扩散的天气条件下，仅凭当天的排放，就可形成霾。所以明显的降水不能从根本上消除霾形成的条件，要减轻霾的危害必须从源头上减少污染物排放，并实施更加严格的控制排放措施。

3．4 余慈地区霾的风力特征

在86个霾日当中，霾出现当天，日平均风力最大的为3．5 m/s，超过3 m/s的共有5 d，占6%，小于2 m/s的有67 d，占78%，2 ～3 m/s的有14 d，占16%。可见，当近地面平均风力大于3 m/s时，是不利于霾出现的，静风或微风不利污染物向外围扩展，有利霾的出现。

4 结语

4．1 在各级政府及社会各界的努力下，虽然近10 a来余慈地区年霾日出现了波浪式下探趋势，但由于汽车社会的到来，年灰霾日下降趋势越来越平缓，稍一放松监管，有可能出现强劲反弹。

4．2 余慈地区霾的出现频率有着明显的季节差异，秋冬季高发，春夏季尤其是夏季低发。它与月平均降水量有着明显的负相关关系，和余慈地区地处东南沿海这一特殊地理环境以及大气环流和天气形势有着密切关系。

4．3 余慈地区霾的气象要素特征有：海平面气压低于标准大气压10 hPa以上时，几乎不会有灰霾出现，在地面高压条件下，容易形成灰霾天气;有3/4的灰霾日，14时的相对湿度在40%～70%之间;弱的降水不会减少灰霾出现的可能，明显降水可以减少灰霾出现的几率，但不能完全排除灰霾出现的可能;灰霾日微风居多。

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［2］ 刘爱民，等．宁波气候和气候变化［M］．北京：气象出版社，2009：1-3，107-110．

［3］ 中国气象局．地面气象观测规范［M］．北京：气象出版社，2003：23．

［4］ 刘爱君，杜尧东，王惠英．广州灰霾天气的气候特征分析［J］．广东气象，2004(12)：68-71．