河北南部地区雾霾天气气象特征分析

孙翠英　贾伯岩　方春华　安月改　周　毅

(1.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄　050021；

2.三峡大学，宜昌　443002；3.河北省气候中心，石家庄　050021)

河北南部地区雾霾天气气象特征分析

孙翠英1贾伯岩1方春华2安月改3周毅2

(1.国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄050021；

2.三峡大学，宜昌443002；3.河北省气候中心，石家庄050021)

【摘要】利用1981-2013年河北南部地区各气象站点的地面观测资料，对河北南部地区雾霾天气的时空分布规律、雾霾天气的气象要素特征、长持续雾霾天气过程发生的气象条件进行统计分析。结果表明，33年来河北南部地区雾霾日数呈增加趋势，速率为0.4天/年；年重雾霾日数略呈减少趋势，速率为-0.02天/年；年最长持续雾霾日数呈显著增加趋势，趋势系数为1.3天/年。长持续过程的持续天数与平均风速减小、平均相对湿度的增加和前期降水量的增多幅度均呈一定的正相关，尤其与平均风速减小关系密切。

【关键词】雾霾；长持续过程；气象要素；特征分析

中图分类号：X51

文献标识码：码：A

文章编号：号：1673-288X(2015)05-0165-04

Abstract：By using observational data of meteorological variables from 1981 to 2013 in southern Hebei area，the spatial and temporal distributions，the meteorological variables，and the meteorological conditions of the long continuous haze episode were investigated during haze periods in southern Hebei area. The results showed that the number of haze day increased obviously in the 33 years，which rate was 0.4 day per year；the number of the heaviest haze day decreased slightly，which rate was -0.02 day per year；the number of the longest continuous haze day increased obviously，the rate was 1.3 day per year. It was a positive correlation between the number of the long continuous haze episode and the decreased average wind speed，the increased average relative humidity，the increased antecedent precipitation，especially with the close relationship between the decreased average wind speed.

Keywords：Haze；Long continuous episode；Meteorological factor；characteristics analysis

作者简介：曹艳芳，助理研究员，硕士研究生，研究方向为环境影响评价

1引言

近年来，随着工业化、城市化进程不断加强，经济持续增长，严重的雾霾天气呈现出面积范围广、发生次数频繁、单次雾霾持续时间长的特点[1-2]。2013年冬季以来，河北南部地区连续雾霾日创历史记录，石家庄地区在2013年1月4日至18日，由于冷空气势力减弱，大风天气的减少，不利于空气的流通和污染物的扩散，连续半个月为严重雾霾天气。由于其能见度低和污染严重，对人民的健康生活、安全出行及温室棚菜生产造成了严重的影响[3-4]。

本文利用河北南部地区各气象站点观测的1981年至2013年雾霾天气(含气象学定义上的雾和霾)相关资料，分析研究了河北南部地区雾霾天气及长持续雾霾天气过程的气象特征规律。

2雾霾日数的时空分布特征

2.1　雾霾日数年际变化趋势

1981～2013年，河北南部地区年雾霾日数为183.7天，33年来呈增加趋势，速率为0.4天/年。上世纪80年代至90年代前期，雾霾日数呈减少趋势，90年代后期至今呈增加趋势。年重雾霾日数为25.4天。33年来略呈减少趋势，速率为-0.02天/年。上世纪80年代，区域内重雾霾日数呈明显增加趋势，1990年达到最多，而后又呈现波动性下降趋势。

2.2　雾霾日数的空间分布特征

1981～2013年，河北南部地区年平均雾霾日数大多在100天以上，仅沧州沿海、衡水和石家庄局部少于100天。石家庄中南部、邢台东南部、西南部和中部的北部、邯郸大部在200天以上，部分地区超过250天，磁县达300天。

就重雾霾而言，河北南部地区仅阜平和涉县年重雾霾日数不足5天，其它地区均在10天以上。保定东南部、石家庄东部、邢台中部和邯郸中东部超过30天，其中部分地区超过40天，宁晋、广平分别达52天和60天。

3长持续重雾霾日数时空分布特征

3.1　空间分布

河北南部地区长持续重雾霾日数空间分布特征与雾霾不同(图1)。西部山区和沧州沿海较少，一般在8天以下，山区持续时间最短，仅为5天；其他大部分区域最长持续日数都在8天以上，保定东南部、石家庄东部、邢台和邯郸中东部、衡水大部、沧州西南部地区在10天以上，部分地区超过12天，景县和广平达15天，为持续日数之最长。

图1　河北南部区域最长连续重雾霾日数(天)

3.2　年际变化特征

河北南网地区最长连续重雾霾日数略呈增加趋势，趋势系数为0.03天/年。最长连续重雾霾日数年际间差异很大，长的年份达15天(1994年)，短的年份为5天(1986年)，相差3倍之多。33年中，有12年出现连续10天以上的重雾霾天气过程，多出现在1990年以后。

区域内，年平均出现持续3天以上的重雾霾天气过程3.8次。1990年出现次数最多，达7.4次；1994年次之，为6.9次；1981年出现次数最少，仅1.2次。1981年至上世纪90年代中期呈增加趋势，而后次数明显减少。

4秋冬季雾霾与各气象要素的关系

4.1　平均风速

1981～2013年，河北南网地区秋冬季平均风速呈显著减小趋势(图2)，趋势系数为平均每年减小0.009m/s，与雾霾和重雾霾日数的变化均呈反相关关系，尤其与雾霾日数关系密切(表1)。说明，平均风速的减小是造成雾霾天气增多的主要原因之一。

图2　河北南网区域历年雾霾日数(天)与平均风速(m/s)

4.2　大风日数

1981～2013年，河北南网地区秋冬季平均大风日数变化趋势与平均风速相同，呈显著减少趋势(图3)，趋势系数为平均每年减少0.01天，与雾霾和重雾霾日数也均呈反相关，与雾霾日数关系密切(表1)。大风日数的减少也是致使雾霾增多的主要原因之一。

图3　河北南网区域历年雾霾与大风日数(天)

4.3　相对湿度

1981年以来，南网地区秋冬季平均空气相对湿度变化趋势不明显(图4)。秋冬季雾霾和重雾霾日数与相对湿度均呈正相关，相关系数分别达0.4309和0.7772(表1)。说明，相对湿度的变化也是致使雾霾增多的主要原因。

图4　河北南网区域历年雾霾日数(天)与相对湿度(%)

4.4　降水量

1981年以来，南网地区秋冬季降水量略呈增加趋势，但变化趋势不明显(图5)。秋冬季雾霾和重雾霾日数与降水量也均呈一定正相关，即降水量多的年份、雾霾日易多，降水量少的年份，雾霾日数易少，降水量是影响雾霾日数多寡的一个气象因子。

图5　河北南网区域历年雾霾日数(天)与降水量(mm)

4.5　能见度

图6　河北南网区域历年雾霾日数(天)与能见度(km)

图6显示了1981年以来08时和14时能见度与雾霾日数的历年变化。两个时次的能见度均呈显著减小趋势，减小趋势系数分别为每年45.5m和86.3m。秋冬季雾霾和重雾霾日数与能见度相关密切，雾霾日多，能见度差，雾霾日少，能见度好。

表1　雾霾日数与主要气象影响因子的关系

5长持续重雾霾天气过程发生的气象条件

根据1981～2013年雾霾气象资料的统计分析，在秋冬季节选取了10次持续日数超过10天的重雾霾过程，研究了长持续重雾霾天气过程发生时的气温、湿度、风速以及发生前降水量特征(表2)。

表2　长持续重雾霾天气过程时相关气象要素变化情况

研究表明，这几次长持续重雾霾天气过程均出现在11月中下旬至2月上旬，12月至1月最多。各发生时段空气平均相对湿度都在78%以上，比多年均值都偏大10%以上，多数超过20%。各时段平均风速都在1.7m/s以下，比多年均值均偏小，60%偏小超过0.5m/s；以差值百分比来看，多数偏小10%以上，其中6个过程平均风速偏小29%～41%，这几个过程重雾霾持续日数都较长，12天以上的所有过程均在其中。各次过程前期降水均偏多，60%的前10天降水量偏多，80%的前30天降水量偏多，5个持续12天以上的过程中有3个前10天或前30天的降水均偏多。

从气温来看，发生长持续重雾霾天气过程时，平均气温在-5.1～3.22℃之间，多数低于0℃，一半高于多年平均值，一半低于多年值；平均最高气温在-0.5～6.3℃之间，绝大部分在0℃以上，80%低于多年均值；平均最低气温在-9.3～0.8℃之间，绝大部分在0℃以下，80%高于多年均值。可见，几次持续过程中气温分布的跨度较大，气温不是影响雾霾持续的关键因子，而是受雾霾天气影响比较明显的要素。

长持续重雾霾日数与气象要素和多年差值的相关关系见表3。长持续过程的持续天数与平均风速减小、平均相对湿度的增加和前期降水量的增多幅度均呈一定的正相关。

表3　长持续重雾霾日数与气象要素和多年差值的相关关系

6结论

雾霾天气与各气象要素并不是简单的正相关或负相关关系，还与许多其他因素有关。平均风速的减小、大风日数的减少、相对湿度的变化、降水量和能见度均与雾霾日数的多少密切相关。长持续过程的持续天数与平均风速减小、平均相对湿度的增加和前期降水量的增多幅度均呈一定的正相关，尤其与平均风速减小关系密切(通过信度0.05检验)，即：平均风速越小、相对湿度越大、前期降水越多，重雾霾可能持续时间越长。

参考文献：

[1]刘俊，袁鸾，刘衍君.珠江三角洲一次大范围雾霾天气下的空气污染特征分析[J].环境科学导刊，2009，28(4)：78-82.

[2]张桂芹，焦红云，齐鸣，等.济南市灰霾期大气复合污染特征分析[J].山东建筑大学学报，2012，27(1)：84-88.

[3]戴永立，陶俊，林泽健，等.2006～2009年我闻超大城市霾天气特征及影响[J].环境科学，2013，34(8)：2925-2932.

[4]陈瑞敏，吴雁，康文英，等.连续雾霾天气污染物浓度变化及天气形势特征分析[J].气候与环境研究，2014，19(2)：209-218.

Analysis of Meteorological Characteristics during Haze Weather over

the Southern Hebei Area

SUN Cuiying1JIA Boyan1FANG Chunhua2AN Yuegai3ZHOU Yi2

1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute, Shijiazhuang 050021；

2.China Three Gorges University，Yichang 443002；3.The Climate Center of Hebei Province，Shijiazhuang 050021)

《环境与可持续发展》学术影响因子逼近2.000

位列环境保护部主管期刊第一名

在全国收录环境科学类66种期刊中排位第六名

据知网2014年12月16日发布的《中国学术期刊影响因子年报(自然科学与工程技术(2014版)》，我刊学术影响因子显著大幅度提高。由2011年0.831和2012年1.030，提高到2013年逼近2.000大关，为1.971，名列环境保护部主管期刊第一名。在全国收录环境科学类66种期刊中排位第6名，其中2012年位列全国第18名，2011年第29名，2010年第33名。

引用文献格式：曹艳芳.北京地区1～3月PM2.5、PM10、NO2、SO2地面浓度分布特征分析[J].环境与可持续发展，2015，40(5)：169-171.