张保龙
(巴彦淖尔市气象局,内蒙古 临河 015000)
雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统,是近地面层空气中水汽凝结(或凝华)的产物,按世界气象组织规定,能见度降低到1km以下的称为雾,能见度在1~10km的称为轻雾。巴彦淖尔市地处内蒙古自治区西部,东西长378km,南北宽238km。全市共辖7个旗县区,9个气象站,以阴山为界,山北为草原化荒漠和荒漠化草原,山南为河套平原[1-2]。随着近年来巴彦淖尔市经济的快速发展,造成严重空气污染事件的雾现象也明显增多[3],尤其近2年来雾日和轻雾日急剧增加(表略),2015年11月出现多次雾或者轻雾,已经成为影响城市环境质量的重要因素。目前,国内围绕巴彦淖尔市雾现象的总体天气气候特征、演变趋势及空间分布等方面的系统研究还比较缺乏。为此,本文利用巴彦淖尔市1974~2015年来地面常规观测资料,对雾和轻雾现象的时空分布特征及演变趋势进行研究,对造成其变化及分布的成因进行初探。
本文所用资料为内蒙古巴彦淖尔市9个气象站(包括南部的磴口站、杭锦后旗站、临河站、五原站、乌拉特前旗站、大佘太站和北部的乌拉特后旗站、海力素站、乌拉特中旗站)1974~2015年逐年地面观测数据,包括雾天气日数,轻雾天气日数。多年平均值采用1981~2010年30年平均值。
雾以观测记录为准,当日每个地面观测时次只要出现一次(或一次以上)能见度小于1km的雾或能见度小于10km的轻雾,无论持续时间长短,均记为一个雾日或轻雾日。
对巴彦淖尔市9站雾日出现频率进行简单统计(表 1),1974~2015 年近 42 年雾平均日数 1.1~3.4d,临河最多,大佘太最少。近42年轻雾平均日数0.6~6.3d,其中杭锦后旗最多,大佘太最少。
近42年巴彦淖尔市9个气象站磴口、杭锦后旗、临河、五原、乌拉特前旗、大佘太、乌拉特后旗、海力素、乌拉特中旗。最多雾日分别为8日、17日、15日、14日、11日、1日、0日、6日、7日共79日, 最少雾日分别为 0日、0日、2日、0日、0日、0日、0日、0日、2日共有4日。不同年份雾日差距明显。建立逐年雾日数与年份之间的一元线性回归方程。结果表明,临河、乌拉特前旗、大佘太、乌拉特后旗和海力素这5站呈上升趋势,增加趋势最明显的是临河,达0.02d/年。其余站略有下降,下降趋势最明显的是五原,达-0.03d/年。
表1 1974~2015年巴彦淖尔市9站雾、轻雾年日数及趋势对比
图1 9站各月雾日数分布
图2 9站各月轻雾日数分布
近42年巴彦淖尔市9个气象站最多轻雾日分别为 10 日、50 日、44 日、16 日、17 日、5 日、56 日、21日、59日共有278日。最少轻雾日分别为0日、0日、0日、1日、1日、0日、1日、0日、0日共有3日。 不同年份轻雾日差距明显。建立逐年轻雾日数与年份之间的一元线性回归方程。结果表明:杭锦后旗、临河、五原、海力素、乌拉特中旗这5站呈上升趋势,增加趋势最明显的是临河,达0.46d/a。其余站略有下降,下降趋势最明显的是磴口,达-0.03d/a。
各地按年均雾日数和轻雾日数的排序是不一致的,雾日数最多站为临河、乌拉特后旗、杭锦后旗,占全市总日数的43.7%。轻雾日数最多站为杭锦后旗、临河、乌拉特前旗,占全市总日数的50.8%。
因为同一站点的年雾日少于年轻雾日,因此不能通过比较雾、轻雾的倾向值的数值来判定二者的变化强弱,应该参照雾、轻雾的年相对倾向值(某站倾向值与对应的年均雾或轻雾日的比值 )。从变化趋势来看,磴口、临河、五原、乌拉特前旗、乌拉特后旗、海力素6站雾和轻雾的倾向值符号(即升降趋势)一致。磴口、五原、乌拉特前旗3站轻雾日下降,雾日下降程度较轻雾日小;临河、乌拉特后旗、海力素轻雾日上升,雾日上升程度较轻雾日小。杭锦后旗、大佘太、乌拉特中旗雾和轻雾的倾向值符号不一致,杭锦后旗、乌拉特中旗轻雾日上升,但雾日下降;大佘太轻雾日下降,但雾日上升。由以上讨论可知,从1974~2015年,随着巴彦淖尔市的发展,临河雾日和轻雾日增加为9站之最。推测其原因,可能和城市快速发展引起气溶胶粒子的增多有关,也有可能是城市化带来的环境变化及城市热岛效应[4],但要全面理解城市雾日增加的原因,可能需要进行专门理论研究和观测实验。
统计表明,1974~2015年巴彦淖尔市临河区出现轻雾日数166次。持续1d的轻雾日数为130次,占78.3%,其次为持续2d的轻雾日数25次,占15.0%,持续2d以上的轻雾日数占6.7%。随着轻雾持续日数的递增,轻雾出现次数呈幂函数形式迅速递减。持续时间较长的轻雾天气在冬、秋、春季均有出现,但在冬季较为高发,这主要是由冬季大气污染物排放源的增强与大气扩散条件减弱共同决定的。虽然持续2d及以上的轻雾天气只占21.7%,但轻雾天气持续时间越长对城市空气质量、社会公众健康及交通等各方面的不利影响越大。
从月分布规律来看(图1、图2),尽管巴彦淖尔市9站年雾日数和轻雾日数差异显著,但月、季规律一致,以11月最多,6月和5月最少。就季节规律而言,秋季、冬季最多,春季次之,夏季最少。11月,巴彦淖尔市多处于弱高压控制,近地面大气层结比较稳定,少云的夜间辐射冷却较强,且清晨微风。如遇低层大气水汽充足的条件,易形成雾。
5.1 巴彦淖尔市各站雾日分布不均,有明显的地区差异。临河、杭锦后旗、磴口和乌拉特中旗更易出现雾天气,其中雾日数临河最多;轻雾日数杭锦后旗最多。
5.2 年雾日临河、乌拉特前旗、大佘太、乌拉特后旗和海力素5站表现出比较明显的上升趋势。年轻雾日杭锦后旗、临河、五原、海力素、乌拉特中旗这5站为上升趋势。临河、乌拉特后旗、海力素轻雾日上升,雾日上升程度较轻雾日小。磴口、五原、乌拉特前旗3站轻雾日下降,雾日下降程度较轻雾日小。临河雾日和轻雾日年增加率为9站之最。推测其原因,可能和城市快速发展引起气溶胶粒子的增多有关,也有可能是城市化带来的环境变化及城市热岛效应。
5.3 轻雾日数持续1d的占78.3%,持续2d的占15.0%,随着轻雾持续日数的递增,轻雾出现次数呈幂函数形式迅速递减。
5.4 巴彦淖尔市雾日和轻雾日11月最多,6月最少。秋季、冬季最多,春季次之,夏季最少。