陕西省关中地区霾天气时空分布特征

2015-06-09权文婷赵青兰

陕西气象 2015年4期

关键词：大荔蓝田关中地区

周辉,权文婷,赵青兰

(陕西省农业遥感信息中心,西安 710014)

陕西省关中地区霾天气时空分布特征

周辉,权文婷,赵青兰

(陕西省农业遥感信息中心,西安 710014)

利用国家气象信息中心提供的数据产品——雾霾数据集(v1.0),筛选整理出1983—2012年陕西省关中地区48个气象站的霾天气现象数据,分析关中霾日 (站次)的时空分布特征。结果表明：关中地区霾日共有17435站次,年平均581.2站次,霾日呈减少趋势；关中霾日月分布呈“碗”状形态,其中1月(123.7站次)、12月(111.5站次)最多,5—8月较少为13.3～14.6站次,10月到次年3月属霾天气的高发期；蓝田、长安、华县、大荔是关中地区霾天气的高发区。2003—2012年,在关中48个站中,有25站年平均霾日在1d以内,占52.1%,其中有13站连续10a无霾日,占关中站点的27%。

关中地区；霾；时空分布特征

近年来,霾逐渐成为人们熟识的天气现象,国内针对霾的研究,广泛涉及到霾的时空分布[1-5]、成因[6-7]、长期变化趋势[8]、城市化对其的影响[9-10]、灾害影响分析等方面,研究人员采用了地面观测气象站数据、气候数据、统计资料、高时空密度机场逐时能见度数据[5]、环境监测数据[6-7]、城市发展统计指标[10]等在内的多种数据源,研究结果表明,霾天气受到当地自然地貌、气候、城市化水平等因素的影响,总会在时间和空间上表现出其特有的规律。关中地区,北靠黄土高原南缘,南依秦岭山脉北坡,西起宝鸡峡,东至潼关,自宝鸡向东逐渐变宽,形成关中盆地,冬春季降水少,较为干燥,这种地形地貌和气候特征为霾的形成和不易扩散提供了有利条件,同时,关中盆地工业密集、人口众多,工业污染和人类活动形成了大量空气污染颗粒源。因此,以气象观测历史资料为基础,研究关中地区霾日的时空分布特征具有重要意义。

1 数据来源和方法

国家气象信息中心于2013年6月制作了雾霾数据集(v1.0),该数据集采用中国31个省(区、市)内2400余个国家级地面气象站地面气象观测数据文件和实时上传的地面气象要素数据文件,数据质量得到严格控制,其中霾的数据正确率为99.97%。霾现象均来自连续天气现象段,当某站连续天气现象记录中记有 “霾”时,日值数据标记为“1”,即1个霾日(d),若未记录则标记为“0”,缺测记为 “8”。本文使用的霾数据,是剔除标记为“0”和“8”的数据。筛选提取1983—2012年共30a陕西省关中地区48个站点的全部霾日数据,分析关中霾天气的时空分布特征。区域总霾日 (站次)为各站霾日之和。

2 关中霾天气的时空分布特征

2.1 年际变化

1983—2012年陕西省关中地区48个气象观测站总霾日为17435站次,年平均581.2站次,最多年为1992年,共1147站次,最少年为2012年,共202站次(图1)。霾日在500～1000站次之间的年份有17a,占56.7%；500站次以下的有12a,占40%。从图1可看出, 1983—1992年,关中地区年霾日从783站次,上升到1147站次,年均增长36.4站次；1992—2012年,霾日从1147站次下降到202站次,年均下降47.3站次。整体来看,1983—2012年,关中地区总霾日呈现减少趋势。

图1 1983—2012年关中地区48个气象站总霾日的年变化

2.2 月变化

1983—2012年关中地区霾日有明显的月变化,各月总霾日见表1。霾主要集中在10月—次年3月,期间的霾日占全年的83.4%。各月总霾日的30a平均分布呈明显的 “碗”状形态(图2),其中1月(123.7站次)、12月(111.5站次)最多,相当于 “碗”沿儿,其次为2月(81.4站次)、11月(72.9站次),再次为3月(50.3站次)和10月(44.7站次),5—8月较少为13.3～14.6站次,相当于“碗”底儿。这个 “碗”状形态,直观反映出关中地区霾天气在一年内的变化规律：10月到次年3月是霾天气的高发期,5—8月相对较少发生。

表1 1983—2012年关中总霾日的月变化站次

图2 1983—2012年关中各月平均霾日变化

图3 关中地区不同时段年平均霾日空间分布

2.3 空间分布

1983—2012年,关中48站中,年平均霾日排名前10位的分别为：蓝田(72.1d)、长安(70.6d)、大荔(46.0d)、华县(31.8d)、西安(29.9d)、华阴(25.0d)、白水(23.8d)、凤翔(23.3d)、陈仓(22.5d)、蒲城(22.0d)。

利用ARCGIS分别对1983—1992年、1993—2002年、2003—2012年3个时间段的年平均霾日进行空间分布分析,将霾日分为10个区间(图3)。1983—1992年,霾高发区在长安(80.3d)、蓝田(56.9d)、西安(55.2d)、华县(47.8d)、临渭(44.9d)；1993—2002年,霾高发区在蓝田(90.8d)、大荔(73.3d)、长安(68.7d)、白水(40.4d)、华县(36.7d)； 2003—2012年,霾高发区在蓝田(68.5d)、长安(62.9d)、大荔(40.3d)、华阴(25.6d)、秦都(24.8d)。对比分析可看出,蓝田、长安、华县、大荔是霾天气的高发区。

关中3个时段年平均霾日不同区间的站点数量分布如表2。年平均霾日在0～1d区间的站,在3个时间段里分别有8、18、25站,说明关中地区年平均霾日在1d以内的站点明显增加,尤其是2003—2012年间有25站,占关中所有站点的52.1%,其中有13站连续10a无霾日,占关中站点的27%。年平均霾日在70d以上的站点, 1983—1992年,长安80.3d/a；1993—2002年,蓝田90.8d/a,大荔73.3d/a。2003—2012年,年平均霾日最大值出现在蓝田(68.5d/a)。

表2 关中三个时段年平均霾日在不同区间的站点数量分布站

3 结论与讨论

(1)1983—2012年,关中48站总霾日为17435站次,年平均霾日为581.2站次,总霾日最多年为1992年,共1147站次,最少年为2012年,共202站次,霾日总体呈下降趋势。

(2)关中地区各月总霾日的30a平均分布呈明显的“碗”状形态,其中1月(123.7站次)、12月(111.5站次)最多,5—8月最少为13.3～14.6站次,10月到次年3月是霾天气的高发期。

(3)从空间分布上来看,蓝田、长安、华县、大荔是霾天气的高发区,2003—2012年,有25站的年平均霾日在1d以内,占关中48站的52.1%,有13站连续10a无霾日,占关中站点的27%。

(4)由于霾的观测和记录不仅受到观测方法和规范调整的客观因素影响,而且受不同观测员的判断差异和观测习惯等主观因素影响,尤其是轻雾、雾、霾等天气现象同时出现或者一段时间内频繁交替出现时,霾的观测和记录存在诸多不确定性。本研究未将雾和霾同时进行时空分布特征分析,且数据源单一,今后需尝试使用包括遥感数据在内的多源数据对霾天气进行深入分析和研究。

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