近10年太原市雾霾时间分布特征及预报方法研究＊

郝婧宇，马严枝，闫慧，王扬，李青青



近10年太原市雾霾时间分布特征及预报方法研究＊

郝婧宇，马严枝，闫慧，王扬，李青青

（山西省气象台，山西 太原 030006）

利用太原市近10年雾霾观测资料，采用统计学方法，分析和研究太原市雾霾事件时间分布特征和天气预报方法发现，近10年中，雾与霾的年际变化趋势基本一致，雾出现的天数要远小于霾的天数；太原市霾日多发时间为夏季7月、秋季10月到次年的1月，雾多发时间为11月，雾霾日数的变化趋势具有明显的季节特征；霾的预报思路与雾具有相似之处，均需要稳定的天气形势和大气环流背景，二者最大区别在于湿度条件。

雾霾；大气污染；预报方法；雾霾预报

雾霾污染是近年来大气污染的一种典型表现，雾霾对人类健康的危害、经济、生态环境的影响，已成为人们广泛关注的热点话题。近年来许多气象工作者针对雾霾开展了研究[1-3]，同时，指出山西省雾霾日数的时间分布特征与季节变化相关，空间分布与特殊地形和产业构造有关。但是对于太原市的精细分析还不多见，太原市作为山西省省会城市，同时又是2019年第二届全国青年运动会举办城市，环境质量的高低对其经济发展和社会活动均具有直接的影响，本文利用太原市的雾霾观测资料来分析其雾霾天气的时间变化特征，其结果对于太原市的雾霾预报可提供一定的参考依据，同时，通过对雾霾预报方法的浅析，可以完善实际工作中雾霾的预报思路和方法。

1 资料和方法

本研究中的2008—2017年太原市雾霾日数资料全部来自于山西省信息中心归档的原始气象记录报表及其信息化产品，资料均通过质量评估，具有可信度。研究方法为统计学方法。

2 太原市雾霾事件时间分布特征

2.1 雾霾的定义

雾：近地面层空气中悬浮的大量水滴或冰晶微粒的乳白色集合体，当水平能见度小于等于1 km时称为雾。

霾：天气状况为能见度小于10 km，排除降水、沙尘暴、扬尘、烟幕、吹雪、雪暴等现象[2]造成的视程障碍，且相对湿度小于80%，即可判定为霾[3]。

雾与霾的区别：在气象上，在日常判别中雾与霾的区别主要在于发生时的相对湿度，霾发生时相对湿度不大，而雾的相对湿度是饱和的，当相对湿度小于80%时为霾。相对湿度为80%～90%时，为雾霾混合物，相对湿度大于90%时，为雾[4]。

2.2 雾霾日数的年际变化特征

2008—2017年太原市雾霾日数年际变化如图1所示。

图1 2008—2017年太原市雾霾日数年际变化

从图1可知，2008—2017年，太原市2010年霾日数最少，为39 d，之后呈逐渐增的趋势，2015年霾日数达到最多，为123 d，2016年次之，出现121 d，2017年霾总日数出现了显著下降。冬季霾日数减少与当年冷空气活动频繁有关。雾日数最少出现在2010年，仅有6 d，2011—2015年，出现的雾日数相差不大，介于8～10 d，2016年突增至32 d，达到近10年中的峰值。

二者综合对比发现，近10年中，雾与霾的变化趋势基本一致，但是出现雾的天数要远远小于霾的天数，所以近10年中，太原市雾霾天气主要以霾为主。

2.3 雾霾日数的月变化特征

近10年太原市雾霾日数月际变化如图2所示。从图2可知，在统计时间段内（2008—2017年），太原市霾日多发时间为夏季的7月、秋季的10月到次年的1月。从10月到次年1月，太原市的霾呈现逐渐增多的趋势，在冬季时间段内，1月出现的霾日最多。2月到5月为霾日逐渐减少的趋势，发生频次减弱，6月与7月逐渐增多，7月达到另一个峰值，8月与9月又出现下降趋势。

以上可以看出，太原市霾日的月季变化特征具有明显的季节特征，由于冬季取暖时期较长，使得污染物排放量加大，同时太原市地处盆地，不利于污染物的扩散，导致冬季为霾天气的多发季，春季风力较大，空气的水平运动强，对污染物的水平输送明显，霾日数较少，7月以后，太原市进入夏季降水和强对流天气的多发季节，由于降水的沉降以及强对流天气的垂直输送作用，使得霾日减少。

近10年中，太原市5月雾日数最少，11月雾日数最多，2—5月雾日有逐渐较少的趋势，5月之后雾日数逐渐增多。由此也可以看出，太原市雾日的变化趋势也具有明显的季节特征，春季风力较大，相对湿度较小，空气干燥，雾日数较少，夏季降水天气多发，空气湿度增加，利于雾的形成，冬季温度较低，也有利于空气中的水汽凝结，形成雾。

图2 近10年太原市雾霾日数月际变化

3 雾霾预报方法

3.1 雾预报方法

气象学主要将雾分为三类，分别为平流雾、辐射雾、平流辐射雾。

3.1.1 平流雾

低层暖湿空气移动到较冷的下垫面上，通过接触冷却而产生的雾称为平流雾。平流雾厚度一般可以达到或接近逆温层顶，浓度较高，持续时间长，日变化不明显，地面风速稍大。平流雾形成的有利条件为：①低层（850 hPa以下）有暖湿平流；②地面处于冷高压后部，静止锋、冷锋前部或低压倒槽中；③地面具有一定的风速条件和合适的风向；④近地面有逆温层。

3.1.2 辐射雾

由于近地层水汽含量较高，夜间地面辐射降温，当温度下降到露点或以下时形成的雾，称为辐射雾。辐射雾垂直厚度较小，约几十米到一二百米，日变化明显，地面风速较弱。辐射雾形成的有利条件：①低层空气湿度大；②天空晴朗或少云；③地面气压场弱，风速较小；④大气层结稳定，近地面有逆温层；⑤近地面层温度可降至露点温度。

3.1.3 平流辐射雾

由平流和辐射共同作用形成的雾称为平流辐射雾。

3.2 霾预报方法

由于霾形成的大气环流背景和雾基本相似，区别在于雾与霾造成大气能见度下降的大气成分不同，雾主要是由于水汽而造成的，霾对于水汽条件的要求较弱，主要由于空气中的各类气溶胶颗粒造成。因此，霾的预报思路和雾有很多相似之处，均需要稳定的天气形势和大气环流背景。

基本条件：①高空环流比较平直；②中上层为弱下沉运动，边界层有弱的上升运动；③近地面层存在逆温层，逆温层厚度较厚；④地面气压场较弱，风速较小。

增强条件：①低层具有一定的湿度条件，有利于颗粒物的凝结；②污染物的积累；③上游的水平输送作用。霾除了与气象条件有关，还会与地形、能源结构以及本城市以及上游空气污染程度有关。

4 结论与讨论

本文利用太原市近10年雾霾日数资料，采用统计学方法，研究太原市雾霾事件的时间分布特征以及预报方法，得到以下结论：①近10年，太原市雾与霾日数的年际变化趋势基本一致，雾出现的天数要远小于霾；②太原市霾日多发时间为夏季7月、秋季10月到次年的1月；雾多发时间为11月，且雾霾日数的变化趋势具有明显的季节特征；③霾的预报思路与雾具有相似之处，均需要稳定的天气形势和大气环流背景，二者最大区别在于湿度大小。

［1］李苗，梁美生，苗爱梅.近35年山西雾霾天气的时空分布及变化趋势［J］.创新交流，2013（21）：45-48.

［2］吴兑，吴晓京，李菲，等.1951—2005年中国大陆霾的时空变化［J］.气象学报，2010，68（05）：680-688.

［3］樊星硕.内蒙古地区雾霾分布特征及预报方法研究［D］.内蒙古：内蒙古大学，2016.

［4］王文娟.浅析雾霾特征以及预报思路［J］.自然科学，2015（07）：202.

2095－6835（2019）05－0092－02

X51

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.05.092

郝婧宇（1988—），女，学士，工程师，主要从事强对流天气预报工作。

中国气象局预报员专项“山西回流强降雪发展机理及数值模拟研究”（编号：CMAYBY2018-010）

〔编辑：张思楠〕