漳州市城区霾天气特征分析*

2017-04-03吴建成庄毅斌蔡艺友

海峡科学 2017年12期

吴建成庄毅斌蔡艺友

漳州市城区霾天气特征分析*

吴建成1庄毅斌1蔡艺友2

1. 漳州市气象局 2.南靖县气象局

利用漳州市区气象观测站1981～2010年气象观测资料和高空、地面气象资料，对漳州市区霾天气特征、气象要素特征、影响因素进行分析。结果表明，漳州市1981～2010年近30年霾日数总体呈上升趋势；霾日呈现出显著的季节变化特征，冬季最大，春季和秋季次之，夏季最少。霾多出现在风速弱、湿度大的气象条件中，能见度在7～8km左右。连续霾日多出现在10月到次年的5月，其地面一般受气压梯度较小的气压场控制。

霾天气形势能见度漳州市区

霾是近年来天气预警预报中出现的新名词，是一种气象及环境灾害性天气现象。霾也称灰霾，在《霾的观测和预报等级》（2010年）中，霾的天气定义是：“大量极细微的干尘尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10.0km的空气普遍混浊现象。霾使远处光亮物体微带黄、红色，使黑暗物体微带蓝色。”

近年来，随着社会经济的快速发展，工业化、城市化加快，霾天气明显增多。严重的霾天气使大气能见度变差，直接引发各类海、陆、空交通事故以及城市空气质量问题，影响生态环境和人体健康[1-2]。对于福建的霾天气，学界已开展过霾的时空分布、气象条件等一系列特征研究[3-7]，王宏等对影响福州市霾产生的气象要素场配置和天气形势进行归类分析，郑秋萍等对福建沿海城市霾天气特征进行了分析，同时指出，2006～2010年，漳州市是福建省沿海地区霾日数最多的城市。本文对漳州近30年霾的变化特征进行分析，并对影响霾的不同气象要素进行探讨，为霾的预报提供理论依据。

1 资料及处理方法

1.1 资料来源

本文所用资料为漳州市气象局市级国家基本气象观测站1981～2010年的气象观测资料，包括08、14、20和02时的能见度、相对湿度、天气现象、逐日风向、风速和降水等资料。

1.2 处理方法

由于在地面观测资料的天气现象中，当能见度<10km，且没有霾、轻雾（雾）以外视程障碍天气现象时，观测员一般是凭经验或各测站多年习惯来区分霾和轻雾（雾），就漳州地区而言，早些年由于霾出现较少，观测员对霾的认识有限，因此霾的观测记录较少，这样就导致很多霾被记录成轻雾（雾）；而近年来霾天气受到人们的重视，观测员对霾的记录标准也逐渐发生变化。为了排除观测员的人为因素，客观分析漳州市区霾天气的变化情况，将地面观测资料进行处理，用统一的标准来区分霾和轻雾。

目前对于霾的界定方法各异，许多学者对霾的研究标准也有差别，如王宏[4]根据福建的地域气候特点，采用相对湿度为85%的阀值标准，即定义水平能见度小于10km，相对湿度小于85%为灰霾；吴兑[8-9]提出用日均值法统计霾日，定义“日均能见度小于10km，日均相对湿度（RH）小于90%，并排除降水、吹雪、雪暴、扬尘和烟幕等其他能导致低能见度的情况”为一个霾日；过宇飞[10]采用的方法与吴兑相似，以每天08、14和20时3个观测时次的能见度、相对湿度进行判断，当满足任一时次能见度<10km，且相对湿度<90%，记为一个霾日。本文通过对不同方法的比较，以每天02、08、14和20时4个观测时次的能见度、相对湿度进行判断，当满足任意两个时次能见度<10km，且相对湿度<85%，记为一个霾日。

2 漳州1981-2010年霾的统计分析

2.1 年际和年代际变化特征

霾日数的年代际变化反映每个阶段霾日的平均特征，从漳州各年代的10年平均霾日数演变（图1 a）来看，30年来漳州出现霾的日数是逐渐增多的。20世纪80年代，年平均霾日数为6.7d；90年代，年平均霾日数增加到16.1d；21世纪00年代，霾日数急剧增加到58.8d。

每年的霾日数变化更能反映详细的变化趋势。从图1（b）可以看出，在1981～2010年的30年里，出现了2次霾日增加明显的时段和一次较为平稳的时段。1981～1985年霾日数在5d左右，1985年开始逐渐增加，霾日数到1987年出现一个小高峰，为19d；之后到1998年一直维持在20d左右；1999年开始，霾日数开始大幅增加，到2004年，霾日数达到了最高峰，为79d；之后又到了一个平稳期，2005～2010年霾日数在60d左右。

图1 漳州市区1981～2010年霾日年代变化、年变化

2.2 季节和月变化特征

从气候特征来看，漳州属南压季风性湿润气候，冬半年受大陆盛行的冬季风控制，加上冬季大部分时段天气形势比较稳定，春季和秋季次之，夏季最少。

从漳州霾日的月份分布情况看(图2)，漳州市1981～2010年不同月份灰霾日数明显不同，出现霾日最多的月份为10月到次年的2月，其中12月最大，一年中的最高峰，1月次之；从1月开始减少，到了6月达到最小值，7月、8月属于霾较少的期间，10月明显跃增。从2000～2010年不同月份霾日数分布来看，各月的分布特征与近30年的分布特征类似，在10月也出现了一个小高峰。

图2 1981～2010年漳州市区霾日数

漳州市霾日月、季呈现这样的分布特征，跟漳州市的本地气候有很大的关系，一般春季由于雨水充沛，雨水对空气中重的灰尘等污染物起冲刷作用，不利于灰霾天气的形成，夏季多强对流降水，加上来自海上的偏南风带来洁净的空气，使得空气质量好转，不容易出现霾天气。

3 气象要素对霾的影响

3.1 风向、风速对霾的影响

霾天气的出现需要一定的风速条件，从漳州市1981～2010年霾日的风速资料来看，霾日出现的平均风速为1.3m/s，其中静风的情况占21.9%，大于3m/s的情况占3%，大于6m/s的霾日概率非常小，只有1d。漳州市非霾日的平均风速为1.6m/s。说明在一般情况下，漳州市区的平均风速较少，霾日的平均风速更小。一般风速弱，不利于污染物的水平扩散，易造成污染物局地堆积，空气中易形成霾。

由风向玫瑰图（图3）可见，漳州市霾日主导风向为偏东南和西北，其中静风的频率最大，占21.9%；在非静风中，东东南（ESE）风频率最大，占15.6%，西北风频率次之，占10.3%。这种风向频率的出现与霾出现的天气形势和漳州特殊的地理位置有关。在漳州，冷空气从西路南下时，西北风出现的概率较大，从东路南下时，则偏东风出现的概率较大。

图3 漳州市1981～2010年霾日风向玫瑰图

3.2 相对湿度和能见度

童尧青[11]研究认为，相对湿度较高有利于霾的形成。分析漳州的观测资料发现，漳州市霾日的平均相对湿度为76%，74%的霾出现在相对湿度为70%的天气，21%的霾出现在相对湿度为50%～70%的天气。可见，相对湿度低的情况下，霾也不容易出现。

另外，从能见度分布来看，漳州市霾日出现在7～8km之间，出现的概率达44%，6～7km和8～9km次之，各占14%和18%。

3.3 降水对霾的影响

据漳州市区降水资料统计分析来看，漳州降水存在明显的季节差异：夏季（7～9月）降水量最多，占全年的35%左右；春季中的春雨季（3～4月）占17%左右，梅雨季（5～6月）占32%左右；秋季（10～11月）降水量骤然减少，占7%；冬季（12月～次年2月）降水量占9%。由此可见，降水量与霾的季节分布恰好相反。这是因为梅雨季和夏季的充沛雨水对空气起到清除作用，加上大气的强对流运动，使悬浮在空气中的灰尘、粉尘等大颗粒物沉降或向远处输送，不利于霾的形成；而冬季一般受高压脊控制，大气比较稳定，有利于霾的形成。

3.4 连续霾日分布和天气形势的关系

统计连续3d以上的霾天气可以发现（图4），1981～2010年，漳州市共出现了47次连续霾天气过程，连续霾天气过程主要发生在10月到次年的5月，1月发生的概率最大，7月、8月没有发生霾天气过程。其中1981～1990年间，漳州没有出现连续的霾天气过程；1991～2000年，在1993年4月和1996年3月各出现3d的连续霾天气过程；2001～2010年出现连续霾天气过程最多，达到了45次，连续4、5、6、8、9、10d的连续霾天气过程分别有11次、5次、3次、1次、2次、1次。2005年出现了两次9d的霾天气过程，2007年12月出现了10d的霾天气过程。

图4 1981～2010年漳州市3d以上霾天气过程月分布

根据福建省霾天气形势分型冷高压脊、变性冷高压、低涡切变、高空槽、暖区辐合、副热带高压及边缘、台风( 热带辐合带) 、台风( 热带辐合带) 外围等8 种天气形势[8]，对漳州市连续霾天气形势进行分析，发现地面一般气压梯度较小的气压场控制：1～4月，霾天气在500hPa 30oN多高空槽影响，地面则一般是在长江中下游有一高压中心，福建南部在均压区内或入海高压后部，其主要原因是高空槽前不利于冷空气南下；5～6月和10～11月，一般是高空槽后或副高控制，地面高压底部均压场或冷高压脊前，其主要原因是冷空气控制大气稳定或副高不利于冷空气南下；9月的一次霾天气过程是受副高和台风外围下沉气流影响；12月一般是高空槽后或多波动的西风场，地面时均压场或冷高压脊，其主要原因是霾天气冷空气多次南下，地面维持冷高压脊控制，2007年12月连续10d的霾天气过程就是在这种天气形势下形成的。