近 58a项城市雾霾气候特征及其气象要素分析

近 58a项城市雾霾气候特征及其气象要素分析

龚局

项城市气象局，河南 周口 466200

摘 要

摘要：本文根据1961—2018年雾和霾的相关数据资料，对项城地区雾和霾日的气候特征及影响其产生的气象要素等进行分析，这对项城市未来雾霾的预报、预警及污染防治等均有重要意义。

关键词：雾和霾；气候特征；气象要素分析

引言

随着社会经济和城市化进程的不断加快，大气污染物排放量日益增大，空气中细颗粒物浓度明显增加，雾和霾天气的出现越来越频繁。雾和霾的出现会导致能见度恶化，严重影响交通运输安全，且雾伴随的稳定层结大气会使城市污染加重，导致空气质量恶化，影响公众的身体健康。魏建武等^[1]统计了1956—2001年我国浓雾频数的多年空间分布、年代际变化及各区域浓雾频数变化特征；吴蓁等^[2]采用EOF方法分析了河南省霾的主要空间分布特征及演变规律；赵子菁等^[3]对南京市霾天气的气象条件进行了分析指出相对湿度在50%~80%之间有利于霾的发生，霾主要发生在风速≤4m·s^-1的情况，且主要来自东北偏东到东南风向区域。

1 资料与方法

本文采取数理统计和线性回归的方法，分析1961—2018年项城市雾和霾的年际、季节变化趋势，以及不同级别雾和霾日的气象要素特征。

2 时间变化特征

2.1 年雾和霾日数的年际变化特征

1961—2018年，项城市平均年雾日数总体呈现出两头少、中间多的变化特征，在20世纪80和90年代较多，21世纪初开始逐渐减少，但在2010—2018年明显增加，2018年雾日数最多，为25d，2008年最少，为2d。年霾日数与雾呈相反变化，即中间少、两头多的分布，尤以10年代最多，平均为55.2d/a，其次为20世纪60至70年代。

2.2 雾和霾日数的季节变化特征

在1961—2018年期间，项城平均年雾和霾日数总体上冬季最多，夏季最少。雾日数在四季均呈现出中间多，两头少的分布特征，以秋季和冬季最为明显。在20世纪80至90年代春夏秋冬雾日数平均分别为2.9d/a，2.5d/a，4.7d/a，4.0d/a。从2011年开始雾日数明显增加，春秋冬季增速分别为0.8d/a，3.2d/a，5.2d/a，冬季增速最明显。

项城平均年霾日数季节变化是不同的，春季与全年变化特征相似，即20世纪60-70年代和10年代较多，且增速明显，达32d。秋季和冬季在2010年之前呈波动形式分布，在20世纪60-70年代和90年代有两个峰值，之后秋冬季霾日数开始逐渐增多，以冬季增速最为明显达6.9d/a。秋季霾日数最多为2018年的19.8d，冬季霾日数最多为2015年的42.1d。

3 雾和霾日气象要素特征

3.1 降水与能见度的关系

当有降水时分析小时降水量与能见度的相关性发现，能见度与降水之间为负相关关系，其相关系数为-0.07，通过了0.01显著性水平检验。

统计降水时能见度分布发现，能见度主要在1~10km之间，占73.34%，1km以上的能见度占96%，500m以下的低能见度频率很小仅占0.97%，这表明有降水时出现雾的频率很小。此外降水时相对湿度一般较大，能见度在1km以上时多以轻雾为主。

3.2 无降水时气象要素与能见度的关系

统计发现，能见度与气温和风速呈正相关关系，相关系数分别为0.15和0.20，而与相对湿度呈负相关关系，相关系数为-0.55，均通过=0.01显著性水平检验。且能见度与三者的相关性均大于其与降水的相关性，其中与相对湿度的相关性最大。

总之，影响能见度的主要气象要素为相对湿度、风速、气温，降水对能见度的影响较小。

3.2.1 相对湿度

统计发现：相对湿度越大雾出现的频率越高、能见度越低。大雾时相对湿度主要在92~98%，占比59%，相对湿度在84~90%也可能出现大雾，仅占23%。浓雾发生时相对湿度一般都在90%以上，占比97%，相对湿度达95%以上时所占比例为81%，表明低能见度时水汽几乎都是接近饱和的。

发生轻微和轻度霾时相对湿度一般在20~79%之间，平均相对湿度为52.76%。中度和重度以上霾时相对湿度主要集中在50~79%，尤其是重度以上霾时相对湿度集中在60%以上，占比81.7%。

3.2.2 气温

在不同等级雾出现时，气温分布呈单峰波浪变化，而浓雾气温分布呈双峰型变化，且两者的气温主要分布在-4~4℃之间，分别占样本总数的60%和62%。对于浓雾其气温分布在8~10℃仍有一弱峰值。气温较低时中度和重度以上霾发生的可能性较大，气温分别集中在0~15℃和0~8℃，占比分别为76.3%和75.5%。对于轻微和轻度霾其气温分布与相对湿度分布类似，气温分布范围较大，以0~10℃温度范围较为集中。

3.2.3 风速

风速是影响雾和霾天气产生的重要因素之一。不同等级雾时风速大部分在1~3m/s之间，在大雾和浓雾占比分别为89.4%，92.1%，静风所占的比例都较小，分别为2.3%，3.8%。浓雾时风速主要集中在1 m/s左右，占比77.3%。这表明适当的风速是雾产生的一个重要因素，风速过大或过小均不利于雾的形成。霾时风速大部分在1~2 m/s，其在轻微和轻度霾，中度霾，重度以上霾的占比分别为57.28%，65.74%，63.82%，这表明微风有利于霾的出现。中度和重度以上的霾时静风和大于4 m/s的风速所占比例有所下降，而1~2 m/s的风速所占比例有所增加，这表明微风更利于中度和重度以上霾的发生。风速大于4 m/s时发生霾的比例较静风时大，因为风速大时，有利于上游污染物向项城市输送，导致霾的出现。

3.2.4 风向

项城市最多风向是偏西风和偏东风，以东-东北风风频之和最大（为28%），西西北-西西南的风频之和次之（为27%）。雾时风向主要为北-东东北风，以东北-东东北风为主，风速主要为1~3 m/s的微风。出现浓雾时1~3 m/s的偏西风所占的比例接近10%。霾时主要风向是东-东东南风，是项城常年风频较大的几个风向。轻微和轻度霾、中度霾时以东风、东东北风和东东南风为主，发生重度霾时，东北风风频明显增大，东风风频减小，以东北、东东北风为主。

4 结论

（1）近58a来项城市平均年雾日数在20世纪80-90年代较多，21世纪初明显增加；平均年霾日数以21世纪10年代最多。雾和霾日数总体上在冬季最多，夏季最少。

（2）相对湿度越大雾出现的频率越高、能见度越低，浓雾发生时相对湿度一般都在90%

以上；中度和重度以上的霾时相对湿度主要集中在50~79%。雾时气温主要分布在-4~4℃之间；中度和重度霾时气温分别集中在0~15℃和0~8℃，轻微和轻度霾气温分布范围较大，以0~10℃温度范围较为集中。

（3）雾和霾时风速大部分在3 m/s及以下，静风所占的比例均较小；风速大于4 m/s时发生霾的比例较静风时大，这可能是由于上游污染物输送导致污染物浓度增加，利于霾出现。雾时风向主要为北风、东北风和东东北风，以东北风和东东北风为主；霾时的主要风向是东、东东北和东东南风，发生重度霾时，以东北风、东东北风为主。

参考文献

[1]魏建苏，孙燕，严文莲，等．南京霾天气的特征分析和影响因子初探[J].气象科学，2010，30（6）：868-873.

[2]吴蓁，郑世林，席世平，等．河南省霾的空间分布及其变化特征[J].安徽农业科学，2010，38（4）：1899-1901.

[3]赵子菁，魏永杰，张祥志，等．南京市霾天气与主要气象条件的相关分析[J].中国环境科学，2015，35（12）：3570-3580.