温州一次重度霾天气过程分析

谷铁城

(浙江省温州市气象局，浙江　温州　325000)



温州一次重度霾天气过程分析

谷铁城

(浙江省温州市气象局，浙江温州325000)

利用常规气象观测资料、探空站资料、环保部门提供的AQI监测数据，对2015年1月26—27日温州地区重度霾天气过程进行了综合分析。结果表明：此次重度霾过程影响时间之长，影响之严重，在温州霾气象记录中是十分罕见的；高空3层西北气流控制，风速较小，静稳天气，地面冷空气扩散南下，将浙北方污染物推至浙南，重度霾天气是由北方污染物输入和本地污染物叠加，地面存在弱辐合，近地面又存在逆温层不利于水汽和污染物在垂直方向扩散，利于大气颗粒污染物在浙南温州地区堆积,使得霾污染天气稳定维持；此后，冷空气主体南下，风速加大，气象扩散条件转好，污染物扩散至海上或福建，霾渐消散。

重度霾;静稳天气;逆温层

1　引言

近年来，随着工业的发展和城市化进程不断加快，人类活动向大气排放污染物大量增加，导致霾天气急剧增多。霾不仅使大气能见度下降，影响交通安全，而且对人体健康也有极大的影响，为此社会对重污染天气越来越关注，对其监测、预报服务需求也日趋强烈。随着观测手段的丰富和观测技术的提高，许多学者通过不同的途径对霾天气做了大量分析研究，吴兑等人对霾的时空变化气候特征进行了分析研究[1-2]，相关研究者针对不同地区霾过程的天气特征、成因进行了分析，指出了霾与颗粒物尤其是细粒子的密切关系以及霾过程发生的影响因素[3-5]。

温州地处浙江东南沿海地区，为亚热带海洋性气候，大气重污染天气十分少见，2015年1月26—27日出现了持续时间较长的重度霾，引起社会的广泛关注。本文对此次过程进行天气学分析，探讨其成因，以期对今后的重污染天气预报提供一些参考依据。

2　霾监测分析

2015年1月26—27日温州地区出现一次重度霾天气过程。根据环保部门提供的1月25日20时—27日20时温州站逐小时的AQI指数监测(图1)来看，温州站从26日04—15时，AQI指数从原来的98一直上升至301， 16时起AQI指数逐渐下降，直至27日10时，AQI指数降为93。其中26日11—21时AQI指数在201～301范围内，为重度—严重污染。根据全省霾实况分布监测显示，26日02时(图2a)，浙北地区出现霾影响重度到严重等级，温州市区霾影响仅为轻度等级；至26日15时(图2b)，受冷空气扩散南下影响，浙北地区的霾等级有所好转，由原来的重度到严重等级转为重度等级，而温州地区霾影响由原来的轻度转为重度影响。至27日16时(图略)，受低层弱切变线影响，温州地区16—23时出现了一次弱降水过程，且随冷空气继续南下，气象扩散条件转好，温州地区重新转为轻度霾影响。重度霾过程基本结束。由浙江区域逐小时霾分布演变(图略)可见，此次温州重度霾天气是由北方污染物输入和本地污染物叠加造成的。

以温州站为代表，分析能见度与相对湿度的时间演变，进而分析霾过程演变。图3给出温州站25日20时—27日20时逐小时能见度与相对湿度序列。由图可见，25日20时—26日06时能见度大约在3～5 km之间，为轻度霾级别；26日07时—27日16时大约在1～3 km之间，达中度—重度霾级别，其间温州本站相对湿度有一个明显的下降过程，其中26日14—23时能见度均<2 km，达重度霾，最小能见度为1 041 m；至27日17时能见度明显好转，达6 397 m，霾过程结束。根据2010年的中华人民共和国气象行业标准《霾的观测和预报等级》判定，此次过程出现中度霾与重度霾均有12个时次，其中重度霾持续时间达约11 h，此次霾过程影响时间长而严重，在温州霾气象记录中实属罕见。

图1　温州站25日20时—27日20时逐小时AQI指数Fig.1　Hourly AQI index during 25th 20∶00—27th 20∶00 of Wenzhou station

图2　浙江霾等级实况(a.26日02时，b.26日15时)Fig.2　Zhejiang Haze Level of Live Telecast(a.26th 2∶00,b.26th 15∶00)

图3　温州站25日20时—27日20时逐小时能见度与相对湿度Fig.3　Hourly visibility and relative humidity during 25th 20∶00—27th 20∶00 of Wenzhou station

3　大气环流背景分析

3.1高空环流

图4给出1月26日08时500、700、850 hPa环流形势场。500 hPa(图4a)在黑龙江及内蒙东部存在东北冷涡，涡后的槽线从内蒙东部延伸到内蒙中部，位置偏北。中纬度地区以西风环流为主，在湖北至重庆一带有一浅槽，浙江上空处于西北偏西气流控制中。700 hPa(图4b)在甘肃地区有一阻塞高压，云南至四川一带有低槽，江西至浙江一带处于弱高压脊控制。850 hPa(图4c)形势与700 hPa类似，江西至浙江一带弱高压脊控制，风速较弱(4～6 m/s)。

由上述可见，浙江上空三层都处于西北气流控制中，且风速较小，不利于剧烈垂直运动的产生，也不利于出现降水天气，为静稳天气形势。

图4　26日08时环流形势(a.500 hPa，b.700 hPa，c.850 hPa)Fig.4　Circulation pattern at 26th 8∶00 (a.500 hPa，b.700 hPa，c.850 hPa)

3.2地面形势场

图5给出地面形势场，可以看出26日08—20时地面从浙北至浙南以偏东北气流为主，其中08时(图5a)冷锋位于辽宁北部—河北南部—山西南部一带，冷空气前部向长江中下游南下扩散，在浙江南部—江西中部有一辐合线存在；至14时(图5b)冷锋压至山东中部—河南北部一带，浙江南部—江西中部辐合线仍基本原地维持。上述可见，冷空气南下扩散使得北方污染物随风南下，浙江南部辐合线的存在，不利于污染物扩散，利于污染物在浙南地区堆积。至27日14时(图5c)，随着北方冷空气主体扩散南下，冷锋已经到了浙南一带，辐合线消失，至20时(图5d)，冷锋南下至浙闽交界处，温州地面转为一致的偏北气流，此时温州地区霾等级已经降为轻度，霾过程结束。

综上所述，在高空西北气流控制下，且低层风速较小，不利于大气对流，925 hPa高度上在浙江东部至东南部存在气流向南扩散，地面冷空气扩散南下，浙江南部的地面辐合线存在，是此次重度霾天气形成的重要原因之一。

4　霾过程的气象要素特征

4.1相关地面要素特征分析

图6是2015年1月25日21时—27日20时温州站逐时的最大风速、3 h变压和24 h变压折线图。由图可见，26日09时之前，温州本站风速均没有超过1 m/s，09时以后，风速有所增大，但最大风速均没有超过4 m/s，至15时温州本站的能见度降到了1 000余米，相对湿度降至60%左右(根据图3)，这与“弱风速有利于污染物的聚集，降低大气能见度，形成霾”的观点[6]非常一致。且从26日08时起24 h变压均处于正变压状态，但3h变压由于当日的辐射升温原因从当日11—17时均处于负变压状态。

4.2大气层结特征分析

研究表明[7,8]，近地层出现逆温，可使污染物在地面上停滞积聚，加剧空气污染程度，有利于雾霾天气的形成。图7给出洪家站26日探空曲线。由图可见，26日08时(图7a)与20时(图7b)洪家站近地面存在一个逆温层，逆温层顶大约至850 hPa，逆温层的出现使得水汽和污染物在垂直方向扩散时遇到阻挡，使污染物在低层积累形成高浓度污染，且08时、20时700 hPa以下风速均较小，扩散条件差，利于大气颗粒污染物的汇聚，使得霾污染天气稳定维持。

图5　地面形势场(a.26日08时，b.26日14时，c.27日14时，d.27日20时)Fig.5　Surface situation field(a.26th 8∶00，b.26th 14∶00，c.27th 14∶00,d.27th 20∶00)

图6　25日21时—27日20时温州本站最大风速、3 h变压和24 h变压折线图Fig.6　Maximum wind speed, variable pressure of 3hours and 24hours during 25th 21∶00—27th 20∶00 of Wenzhou station

图7　洪家站探空曲线(a.26日08时，b.26日20时)Fig.7　Profiles of temperature at Hongjia station(a.26th 8∶00，b.26th 20∶00)

5　小结

2015年1月26—27日温州地区出现罕见的重度霾原因是在特定气象条件下，北方输入污染和本地污染叠加造成的。

①浙江上空500、700和850 hPa 3层都处于西北气流控制中，且风速较小，为静稳天气形势。

②在地面冷空气推动下，将浙北污染物推送至浙南，且浙南的地面弱辐合有利于污染物在温州地区堆积。

③850 hPa以下风速较小，水平扩散条件差，且近地面存在逆温层等特定气象条件，使污染物在水平、垂直方向扩散不畅，污染物浓度在低层不断增高，导致重度霾出现、维持。

④1月27日14时后，冷空气主体南下，风速加大，气象扩散条件转好，污染物扩散南推，霾渐消散，重度霾影响过程结束。

[1] 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(5)：680-688.

[2] 吴珊珊，章毅之，胡菊芳，等. 江西省霾天气气候特征及其与气象条件的关系[J]. 气象与环境学报，2014,30(3): 71-77.

[3] 吴兑，邓雪娇，毕雪岩，等. 细粒子污染形成霾天气导致广州地区能见度下降[J]. 热带气象学报，2007,23(1): 1-6.

[4] 吴兑，廖国莲，邓雪娇，等. 珠江三角洲霾天气的近地层输送条件研究[J]. 应用气象学报，2008,19(1)：1-9.

[5] 黄健，吴兑,黄敏辉，等.1954—2004年珠江三角洲大气能见度变化趋势[J].应用气象学报, 2008，19 (1): 61-69.

[6] 饶晓琴，李峰，周宁芳，等.我国中东部一次大范围霾天气的分析[J].气象，2008，34(6)：89-96.

[7] 徐怀刚，邓北胜，周小刚，等.雾对城市边界层和城市环境的影响[J].应用气象学报，2002，13(增刊)：170-176.

[8] 范绍佳，王安宇，樊琦，等.珠江三角洲大气边界层概念模型的建立及其应用[J].热带气象学报,2005,21(3)：286-292.

[9] 范昱，杨啸宁，等.长沙地区30 a霾观测记录的分析[J].贵州气象,2013,37(5)：31-33.

Analysis of a Severe Haze Weather in Wenzhou

GU Tiecheng

(Wenzhou Meteorological Bureau，Wenzhou 325000，China)

During Jan. 26-27 2015, a severe haze event occurred in Wenzhou city which lasted 12hours, was a rare haze event in the city. Using the observational data, sounding data and the AQI monitoring data provided by the Environmental Protection Department, the severe haze weather process is analyzed. Before the severe haze event, the atmosphere became quite stable with low speed wind at the level of 850,700 and 500hPa. The high density pollutant, mainly particulate matter, in the north part of Zhejiang Province moving southwardly, adding the local pollutant, results in the pollutant density rising rapidly, as the cold front move southward. With the favorable atmosphere condition which suppresses the pollutant dispersion at vertical direction and benefits the pollutant accumulation, including the weak convergence at the surface and temperature inversion at the atmospheric boundary layer, makes the severe haze weather event persisting. As the main cold high move southwardly, wind speed increasing significantly, the atmosphere pollutant dispersion condition improved. With the pollutant dispersed to the East China Sea and Fujian province, the haze disappeared gradually.

severe haze; stability weather; inversion layer

1003-6598(2016)02-0052-05

2015-09-11

谷铁城(1990—)，男，助工，主要从事天气预报工作,E-mail:1170796311@qq.com。

P458.3

B