高空逆温层与郑州地区雾霾天气

冯静

（郑州市气象局，河南 郑州 450005）

高空逆温层与郑州地区雾霾天气

冯静

（郑州市气象局，河南 郑州 450005）

提起雾霾天气，首先想到空气层结稳定、地面静风、高空逆温这三大原因。本文根据中国气象局新近划定的雾霾界限，对郑州高空站的第一手资料进行深入分析，找出高空逆温层与当地雾霾天气之间的关系，探索减轻乃至消除雾霾的途径。

高空探测；雾霾；逆温层

1 概述

进入21世纪，雾霾天气突然增多，已超出了天气现象的范畴，成为影响社会正常秩序的一种灾害，蓝天白云反倒成了一种奢侈品。中国社科院等单位发表的《气候变化绿皮书》（2013）指出，2013年1-10月，全国平均雾霾日为29.9天，较常年同期增多10.3天，为1961年以来历史同期最多[1]。2013年1-2月，郑州地区持续雾霾不散，雾霾日达到53天，占总天数的89.8%。频繁的雾霾天气导致空气质量下降，高速公路封闭，航班难以起降，呼吸道疾病增加，更有甚者，癌症发病率也会提高。雾霾天气成了人类的隐形杀手。

本文根据中国气象局2013年1月份划定的雾霾界限，对郑州高空站2013年1-2月份每日高空记录进行分析，找出高空逆温层与雾霾天气之间的关系，探索减轻乃至消除雾霾的途径，寻找治理雾霾的有效方法。

2 雾霾与高空逆温层

提起雾霾天气，首先想到空气层结稳定、地面静风、高空逆温等三大原因。2013年1-2月这59天中，郑州市的雾霾日占了53天，其中，1月4日至19日、1月25日至27日、2月14日至28日三次雾霾天气分别持续16日、14日和15日，连续雾霾日占雾霾日总数的85%。我们针对1-2月份59天118次高空观测值进行分析列表如表1，表2。

表1 2013年1月雾霾统计表

表2 2013年2月雾霾统计表

从表中可以看出，雾的产生与高空逆温层有直接关系。当形成雾时，高空一定有逆温层存在。而没有逆温层的时候，一定不会形成雾。但是，当高空有逆温层时，却不一定有雾，这二个月共有19次观测时出现有逆温层却无雾和霾。可见，逆温是雾形成的必要条件，非充分条件。

高空逆温层对霾而言，既非充分条件，亦非必要条件。在观测记录中，虽然有霾时高空有逆温层的时次占了83.3%，但仍有16.7%的时次没有逆温层。既然有霾的时候不一定有逆温层，那么逆温层就不是霾形成的必要条件。同样，逆温层也不是霾形成的充分条件。因此逆温层对霾而言，既非充分条件，亦非必要条件。从统计资料还显示，逆温层的厚度变化与雾霾天气的出现无相关性。

3 雾霾天气的异同与转化

3.1 从气象学角度，雾和霾是两种不同的天气现象[2]

3.1 .1 雾的主要特点是近地面层，高度低于400米，由这一气层中的微小水滴组成，能见度较低，甚至能低于50米。主要构成成分是水汽，颜色呈白色或灰色。

3.1 .2 霾的高度可达1千米，甚至3千米，垂直伸展方向较高。它是大量极细微的纤尘粒等均匀地浮游在空中，造成水平能见度小于10公里的空气普遍浑浊现象。我国区域性霾日益严重的主要因素，是人为排放的大量气溶胶。如今的霾已不是一种空气的自然现象[3]。

3.2 雾与霾形成具有相似的天气条件

大雾的发生条件与大气环流或全球气候变暖有关。大雾产生的首要条件是水汽条件，相对湿度较大。其次是稳定条件，要求风力不大，大风会吹散雾气。第三，垂直层结稳定，没有垂直运动、上升运动、对流。第四，降温条件，当气流在-3℃—12℃之间出现的概率最大[4]。

而霾的产生首要条件是空气中有悬浮的大量微粒（PM）。其次是特定的气象条件，包括水平方向静风，垂直层结的稳定，这与雾的成因相同。

由雾转化为霾，加剧了空气质量的恶化，对人类活动危害不可小视，湿度下降，原本雾散，但霾却持续下来，这种雾霾转换使空气质量受污染的天数增多。郑州地区2013年1-2月的连续雾霾日数分别为16日、4日、14日、4日和15日。10日以上的连续雾霾出现了3次。

当空气团稳定时，会使雾霾天气持续较长时间，甚至长达10日以上，而雾霾天气又会使近地面层大气更加稳定，加重污染。而大量长期的污染物排放造成大气“自净能力”衰减。原本污染物排放到大气后，大气通过本身的物理化学反应能把污染物稀释消化掉，使大气质量达标，但超出一定的限度之后，自净能力对雾霾束手无策。

4 雾霾的预报与灾害防治

4.1 雾的预报是世界性难题

虽然雾的发生机理很简单，但发生地点有局限性，与地形有关，分布极不均匀，生消非常快，使预报难度增加。目前，区域性的预报可以做得较为准确，但是具体到雾的地理分布状况和时间演变状况，预报效果与实际状况有一定差距，还不尽如人意。

而霾的预报则刚刚起步，需要对霾的成分做出科学监测。我国在2010年对霾的观测和预报等级有行业标准，针对近期雾霾严重的实际，又于2013年初对这一国家标准做出补充，明确了雾与霾的界限。针对霾的大气成分指标，将其与降水、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟幕、吹雪、雷暴等天气现象明确区分开来，同时，加强雾霾天气预报的体系建设，加强能见度、相对湿度、雾霾天气现象观测，开展大气气溶胶观测，利用气象卫星监测雾霾覆盖区域、覆盖面积和强度，及时做好雾霾预警。

4.2 人工干预消雾是可以有作为的

现有科技对雾可进行人工干预。我们把0℃以上的雾称之暖雾，-30℃以下的称之冰雾，人工消雾最有效的是对0℃～-30℃之间的冷雾进行消散，可以用稀释法、搅拌法、加热法等达到消雾效果，但是付出的经济代价很高，而且消减的时间段极其有限。人工消雾也仅对辐射雾有效，对平流雾基本无效。

4.3 消除霾需要针对源头，区域联防，长期治理

但是，即使人们愿意付出高昂的经济代价，要消减霾也无能为力。目前，能够消除持续多日雾霾的最有效手段是等待冷空气将其吹散。而且随着雾霾区域的扩大，较弱的冷空气不仅不能吹散雾霾，反而起到输送作用，把上游的雾霾吹过来，只有强冷空气才能消除雾霾。

因此，治理霾必须从污染源抓起。据调查，我国雾霾天气增多的主要原因是社会石化能源消费增多造成的大气污染物排放逐年增加，主要污染源来自热电排放和地面灰尘。其中，PM2.5的产生有三个来源：一是本地区的原始排放，二是大气的光化学转化，三是外地的区域输送。针对这种地区污染抱团的趋势，必须实施区域联防联控，才能解决根本问题。

5 小结

高空逆温层是形成雾的必要条件，但雾和霾是两种不同的天气现象。高空逆温层对霾的产生既非充分条件，亦非必要条件。雾霾天气的增多与大气环流的演变关系不大，是人类活动长期积累的总爆发。因此，要消除雾霾的影响，需要标本兼治，区域协调，部门联动，防治结合，打持久战，才能见到成效。

[1]气候变化绿皮书：应对气候变化报告[S].（2013）.

[2]QX/T113-2010，霾的观测和预报等级[S].

[3]徐祝龄.气象学[M].气象出版社.

P423

A

1003-5168(2014)03-0180-02

冯静(1966—)，女，汉族，毕业于南京信息工程大学（原南京气象学院）大气科学专业，现任郑州市气象局高空站站长，工程师，负责高空探测工作。