齐齐哈尔市雾霾天气浅析

周显伟，祝玉梅，叶心敏，董丽红（齐齐哈尔市气象局，黑龙江 齐齐哈尔161006）



齐齐哈尔市雾霾天气浅析

周显伟，祝玉梅，叶心敏，董丽红
（齐齐哈尔市气象局，黑龙江 齐齐哈尔161006）

本项目选取2013年10月-2015年12月常规地面观测资料、齐齐哈尔站探空观测资料和NCEP再分析资料，重点统计分析雾和霾记录天气气象要素和边界层结构特点以及霾记录天气的大气环流背景。结果表明：齐齐哈尔地区雾和霾的天数北部市县明显多于南部；雾和霾的天气基本都是在高空存在逆温层，而逆温层越低，雾和霾的天气越严重；霾绝大多数都发生在秋末至第二年春初，齐齐哈尔地区霾天气的主导风向为偏南风，风力基本小于等于4m/s，容易出现空气污染的天气形势主要有：中低层暖脊、中低层冷脊和中低层槽前。

霾天气；逆温；主导风向；暖脊

1　引言

随着我国城市化进程高速发展和人们生活水平不断提高，空气污染问题变得越来越严峻，已经直接关系到生态环境、经济发展和国民的身体健康，尤其近几年环境问题更是人们关注的焦点，因此开展空气污染预报来应对环境污染是十分必要的。

空气污染预报一般分为定性的空气污染潜势预报和定量的污染浓度预报两种方式。污染物质量浓度变化的“周末效应”与人类活动密切相关［1-2］，同时气象要素是制约污染物在大气中稀释、扩散、迁移和转化的重要因素［3］，对此中国气象局为响应国务院大气污染防治十条措施，各级气象部门加大对环境气象研究力度，并取得了许多丰硕的成果［4-5］。

齐齐哈尔市位于黑龙江省南部的松嫩平原，地势北高南低，北部和西部是小兴安岭南麓，中部和南部为嫩江冲积平原，这种独特的地理特征，形成了独特的气候特点，进而影响大气环境。常年风力较大，平均风速为3.3m/s，10月至次年4月平均风速为3.2m/s。本文研究有利于有关部门抉择是否及时采取措施，控制或减少污染物的排放量，降低或避免污染物对周围环境的影响，或者利用有利的气象条件进行自然净化提供科学的依据，同时人们也可以根据空气污染气象条件预报采取相应的措施，尽量减低空气污染的伤害。

2　资料的选取与处理

本项目选取中国气象信息中心提供的2013年10月—2015年12月常规地面观测资料、齐齐哈尔站探空观测资料和NCEP再分析资料统计分析2013 年10月以来雾和霾记录天气气象要素和边界层结构特点以及霾记录天气的大气环流背景。

3　齐齐哈尔地区雾霾的统计分析

齐齐哈尔冬季漫长而又寒冷，采暖期时间长而且强度大，同时作为我国重工业基地，空气污染主要以“煤烟型”污染为主，随着人们的生活水平及汽车保有量快速增加，复合型污染特征也越来越突显。自2013年10月注重霾天气观测以来，截止2015年末齐齐哈尔地区十个观测站共有1157d霾和雾天气观测记录。

表1　齐齐哈尔市2013年10月—2015年12月霾和雾观测记录（单位：d）

由表1可以看出，雾的天数北部市县明显多于南部，其中克东县雾245d最多，龙江21d为最少。霾克东72d为最多，次之为克山和泰来。齐齐哈尔地区雾的天气一年四季都有，但主要集中在秋冬季。而霾的天气基本上都发生在秋末至第二年春初，夏季发生霾天气的概率很小，只有2014年7月齐齐哈尔市区和克东共发生3d霾天气记录，分析其天气形势背景为夏季的“桑拿天”。

4　雾和霾天气的气象要素分析

4.1气温

从齐齐哈尔探空资料统计上分析，霾天气的气温介于-33.2-20.6℃，雾和霾的天气基本都是在高空存在逆温层，只是逆温层存在的高度不同而已，逆温层越低，雾和霾的天气越严重。

4.2风向风速

从风向和风速分析结果来看，霾和雾天气与地面风向、风速关系密切。齐齐哈尔地区361站次霾天气的主导风向为偏南风，为105站次，其次主导风向为东北偏北风，60站次。从轻雾天气风向玫瑰图（图略）上可以看出，齐齐哈尔地区1206站次轻雾天气的主导风向为静风，为169站次，偏西南风时出现轻雾概率较小。齐齐哈尔地区110站次雾天气的主导风向为静风，为19站次，其次是东风和偏南风。风力基本≤4m/s，风力＞4m/s产生雾和霾天气共有41站次，地面风速小说明一般造成污染天气形势比较稳定，中低空的空气流通不明显，很容易出现近地面的逆温层或者等温层，所以污染物的水平扩散和垂直扩散都会受到抑制，造成污染天气。据统计分析温度露点差≤2.3℃为雾，＞6.8℃为霾，介于二者之间为雾和霾。

5　霾天气的大气环流背景

2013年10月至2015年12月齐齐哈尔地区（十个观测站）同一天有3个或3个以上观测站记录霾的共有16d，最多的为2015年11月3日8个观测站记录霾，2014年10月29日和2015年10月26日有5个观测站记录霾（表2）。16个污染日对应的高空和地面天气形势主要有3种类型：

5.1中高层为暖脊

2015年12月13日20时（北京时）500 hPa高度场上贝加尔湖地区和日本海各有一个低槽，而我国东北地区为高压脊，850hPa上温度脊伸展到齐齐哈尔市（图1），中高层主要以下沉气流为主，而中低层又有逆温层的存在，大气层结稳定，所以不利于地面污染物的垂直扩散，地面受高压控制或处于高低压过渡带，近地面水平风力很小，所以容易导致污染物的堆积。16d污染日共有9d属于此类型，8站和两次5站同一天记录霾都属于这种类型。这种高低空和地面形势场配置造成的污染面积大范围广，污染程度较严重。

图1　2015年12月13日20时500 hPa高度场（实线）和850 hPa温度场（虚线）

5.2中高层为槽前

2014年10月15日08时齐齐哈尔位于500 hPa槽前偏西南气流中，850 hPa有较强暖脊（图2），而地面位于冷低压中心。有4d属于这种类型逆温层深厚和逆温强度明显T925hPa-T1000hPa≥4℃，而地面由于位于冷低压中心，地面风力较弱，多不利于污染物的垂直和水平扩散。

图2　2014年10月15日08时500 hPa高度场（实线）和850 hPa温度场（虚线）

图3　2015年11月11日08时500 hPa高度场（实线）和850 hPa温度场（虚线）

5.3中高层为冷脊

2015年11月11日08时齐齐哈尔地区上空500 hPa为弱脊，气流下沉，而850 hPa以下为强冷舌，混合层高度下降压缩（图3），地面高低压过渡带。这种类型共有3d，地面风非常小，一般情况下是夜间辐射降温较为突出T1000hPa-T地面≥0.1℃，容易形成接地或近地逆温层，不利于空气污染物的垂直和水平扩散。

表2　齐齐哈尔市2013年10月—2015年12月霾记录各天气类型

结合以上三种形式，500 hPa上关键点（117.5°E，47.5°N）为西南风，说明齐齐哈尔霾天气产生都是在齐齐哈尔500 hPa上空处于槽前的高压脊上。

6　结论

（1）齐齐哈尔地区霾和雾的天数北部市县明显多余南部；霾绝大多数都发生在秋末至第二年春初，夏季也有霾天气，但是发生概率很小。

（2）从风向和风速分析结果来看，霾天气与地面风向、风速关系密切。齐齐哈尔地区霾天气的主导风向为偏南风，其次主导风向为东北偏北风，风力基本≤4m/s。

（3）雾和霾的天气基本都是在高空存在逆温层，只是逆温层存在的高度不同而已，逆温层越低雾和霾的天气越严重。

（4）霾记录日的出现与天气形势类型有着密切的关系，容易出现空气污染的天气形势主要有：中低层暖脊、中低层冷脊和中低层槽前。但空气污染日的出现不仅仅与高空天气形势类型相关，还与地面的环流形势、地面气象要素场等有很大的关系。

［1］侯玲，姚展予.环北京地区空气污染指数与降水的周循环特征及其影响机制分析［J］.大气科学，2012，36 （4）：686－696．

［2］魏玉香，童尧青，银燕，等.南京SO2、NO2和PM10变化特征及其与气象条件的关系 ［J］．大气科学学报，2009，32（3）：451-457．

［3］李小飞，张明军，王圣杰，等.中国空气污染指数变化特征及影响因素分析［J］.环境科学，2012，33（6）：1936-1943．

［4］吴兑，吴晓京，李菲.1951-2005年中国人陆霆的时空变化田［J］.气象学报，2010，68（5）：680-688.

［5］赵桂香，杜莉，卫萍，等.一次持续性区域雾霆天气的综合分析田［J］.干旱区研究，2011，28（5）：871一879.

1002-252X（2016）02-0019-03

2016-3-1

周显伟（1982-），男，黑龙江省讷河市人，成都信息工程大学，本科生，工程师.