阜康地区雾霾天气变化特征及成因分析

阜康市气象局 马玉英

阜康市位于乌鲁木齐市东北部约60公里，地处天山东段北麓、准噶尔盆地南缘，南依天山、北面沙漠，地势南高北低，受气候及地形影响，阜康市常年以偏西风和东北风居多。掌握阜康地区天气变化规律，提高民众对雾霾天气的认识，为城市环境及空气质量预报服务提供理论参考依据。

一、资料选取及处理方法

（一）资料选取

通过对阜康市环境监测站提供的2012-2014年的SO2、NO2、PM10污染物浓度监测资料分析，得出阜康地区雾的特征和相关气象要素之间的关系。大雾天气的稳定性与冬季逆温层有直接关系，污染物浓度增加是阜康雾产生的重要因子。

（二）处理方法

结合气象监测结果，对各种气象因子之间的关系进行科学分析，保留相关性较好的气象因子和污染物因子作为预报因子。张慧岚[3]等将库尔勒市污染物浓度资料分别与同期气象资料按高污染期、低污染期时段进行逐步回归分析，得出污染物浓度预测方程。本文借鉴他们的一些研究方法开展阜康市空气质量等级预报研究。

二、阜康雾特征分析

（一）雾日的年代际变化特征

通过对阜康站1971—2015年的地面观测资料进行统计,阜康雾的年总日数变化波动很大，45年共出现雾日1024天，年平均22.8天。阜康雾日数增幅呈明显上升趋势，20世纪70年代雾日133天，20世纪80年代突增到249天，直至20世纪前十年高达285天。

（二）雾的季、月变化特征

阜康雾主要发生在冬季，约占雾日总数的74%，秋季、春季比例相差不大。2月、11月占34.9%，春季5月45年间未出现过雾，秋季9月45年间只有在1990年出现过一次雾。

（三）相关气象要素分析

大雾天气的相关气象因子最突出的有大气温度、风速大小以及相对湿度等。对这些相关因子进行分析，有助于提高对阜康雾的预测能力。

1.风速

通过对阜康站2003年到2007年期间的风力速度相关气象资料进行科学分析得出结论：雾气象的形成过程中，风起到了明显的促进作用。

2.气温

阜康在1—30℃都可以出现雾，但集中于-6—20℃的区间，占71.6%，其中-12—18℃是雾形成的最佳温度，雾发生的概率高达38.5%。过高或过低的温度都不易形成雾，雾的温度区间频率变化曲线也反映出雾的季节变化，暖季少、冷季多。

雾生成前一天的日平均气温平均值是-6.8℃。雾发生当天气温是-7.5℃。从季节上看，雾发生前和发生时，冬季日平均气温前日与当日平均值的差为0.7℃，春秋为1.3℃、1.5℃。说明冬季温度偏高、春秋季温度偏低，更有利于雾的形成。

3.相对湿度

阜康地区的雾最容易出现时的相对湿度为78—92%，概率为84%。雾生成前一天与雾日相对湿度的平均值的差值各年代差别不明显，雾生成日前一天平均相对湿度平均值为79%，雾日当天为87%，雾中相对湿度比雾前高8%。雾前一天平均相对湿度的平均值春、秋、冬三季依次为73%、70%、83%，雾中依次为87%、82%、90%，其平均值之差依次为14%、12%和7%，说明春秋季雾有明显的增湿过程。

三、阜康雾的成因分析

（一）近地层逆温统计分析

对阜康地区2000年1月至2006年4月的逆温日统计分析得出，该地区全年都会出现逆温层，这种现象说明该地区逆温层发生频率非常高，每年发生逆温层的频率大约为82%。按照这个频率进行统计分析可以得出平均每年出现逆温层的天数大约有291天，并且通过分析还可以知道早晨发生逆温层的频率要远远高于晚上。每一年的10月至次年3月是发生逆温层较多的时间段，经过观测数据统计分析可以知道，该时间段平均每个月发生逆温层的频率可以达到约92%。并且还发现这个时间段发生的逆温层现象多集中在11月至次年2月，发生频率在96%左右。其中逆温层发生在1月份的频率最高，可以达到97%。

通过统计分类，10月至次年3月逆温日数都在26d以上,以1月和12月最多,分别为30.4d和29.2d，4月逆温日数相对较少,为20.1d。分析结果清楚表明,冬季11月至次年2月是逆温的多发期,低空逆温层结是形成雾的重要因素之一。

（二）阜康雾与近地层逆温的对应关系

（1）对2000年至2006年10月至次年3月中220天的有雾气象进行了相关逆温层的数据统计分析，其中有五天没有出现逆温层，逆温层出现天数高达98%。这些统计数据明显说明有雾天气与逆温层的出现有着非常直接且密切的关联性。

（2）有雾天气情况下逆温层厚度的变化规律为：逆温层最厚的时候出现在有雾天气的12月至次年2月这个时间段，大约710米至752米之间，且出现逐渐向两端递减的情况。逆温层最薄的时候出现在10月，此时的逆温层厚度大约只有365米。

（3）有雾的天气情况下温差的变化规划为：每个月有雾的天气情况下，其逆温差会和大雾天气的月日数呈现出正比例关系，12月至次年2月逆温差最大，大约8.0～9.5℃,其中1月表现为最大,大约为9.5℃;11月和3月温差为6.7℃和6.5℃;10月逆温差表现为最小,仅为3.2℃。

（三）各污染物的年、月变化

2012-2014年，阜康SO2、NO2、PM10浓度曲线具有明显的季节性，冬季污染浓度明显高于夏季，SO2、NO2、PM10三条曲线总体走向较接近，PM10为主要污染物，PM10浓度＞SO2浓度＞NO2浓度。SO2与PM10曲线可近似为双峰双谷“W”形，而NO2曲线近似为一峰一谷“U”形，PM10的浓度总体明显高于SO2、NO2。其中，SO2的峰值出现在1月，浓度值为0.053mg/m3，最低值出现在4月，浓度值为0.011mg/m3；NO2的峰值出现在12月，浓度值为0.067mg/m3，最低值6月出现，浓度值为0.026mg/m3；PM10峰值出现在1月，最低值6月出现。污染物的变化曲线与雾的变化吻合较好。

四、结论

（1）阜康雾日呈增加趋势,主要出现在冬季。1971-2015年共出现雾1024天，年平均分别为22.8天。20世纪80年代阜康雾的日数、雾前雾中平均气温均出现突增。阜康冬季雾约占雾日总数的74%。秋季、春季比例相差不大，2月、11月占34.9%，5月未出现过雾；9月只有在1990年出现过一次雾。

（2）阜康地区有雾天气风的速度通常在0—4m/s间的占95.2%，其中表现为静风的天气情况大约占9.7%，风速大于4m/s的天气情况大约占4.8%，最大风速可以达到6m/s。当出现偏西风或者偏南风情况的时候，有雾天气出现概率最大。雾生成前一天的日平均气温平均值是-6.8℃。雾发生当天为-7.5℃，雾生成日前一天平均相对湿度平均值为79%，雾日当天为89%，雾中相对湿度比雾前高10%。冬季温度偏高、春秋季温度偏低更有利于雾的形成，且春秋季雾有明显的增湿过程。

（3）冬季逆温层是大雾天气发生的重要因子,逆温日数的月变化和雾日的月变化基本一致。逆温年发生频率为82%。一年中，冬半年(10月—次年3月)平均月发生频率为92%,其中以11—2月为逆温高发期，逆温发生频率为95%～97%,对应雾日也最多。夏半年(4月—9月)逆温发生频率较低,平均月发生频率为68%,其中7月最低。

（4）在每年的10月至次年的3月，有雾天气的天数和逆温层的高低之间呈现反比例关系，同时和有雾天气逆温层的厚度数值、温差数值之间呈现正比例关系。同一个月份当中，如果温差较大，逆温呈现低高情况时候，有雾的概率最大。有雾的天气中逆温层的低高情况主要集中在2月和1月。其中10月份出现最高，12月份次之，并且都比没有雾的天气情况逆温的低高要低；有雾的天气情况逆温层的厚度和出现温差的月份分布情况是统一的，就是12月至次年2月出现最大值，10月份的时候就会出现最小值。

（5）SO2、NO2、PM10浓度值具有明显的季节性，冬季污染浓度明显高于夏季，PM10为主要污染物，PM10浓度＞SO2浓度＞NO2浓度。SO2通常情况下在1月份出现最高值，在4月份出现最低值；NO2通常情况下在12份出现浓度最高值，在6月份出现浓度最低值；PM10通常情况下在1月份出现浓度最高值，在6月份出现浓度最低值，这些实际情况与雾日分布的一般规律是保持一致的。

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雾霾，是雾和霾的组合词。雾霾常见于城市。中国不少地区将雾并入霾一起作为灾害性天气现象进行预警预报，统称为“雾霾天气”。雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物（PM 2.5），一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极易出现大范围的雾霾。2013年，“雾霾”成为年度关键词。这一年的1月，4次雾霾过程笼罩30个省（区、市），在北京，仅有5天不是雾霾天。有报告显示，中国最大的500个城市中，只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。2014年1月4日，国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报。2014年2月，习近平在北京考察时指出：应对雾霾污染、改善空气质量的首要任务是控制PM2.5，要从压减燃煤、严格控车、调整产业、强化管理、联防联控、依法治理等方面采取重大举措，聚焦重点领域，严格指标考核，加强环境执法监管，认真进行责任追究。2016年12月，入冬来最持久雾霾天气来临，多个城市已达严重污染，预计还将维持4天，直到21日后半夜才会自北向南减弱消散。19日夜间将进入此轮雾霾最严重的时段，将影响包括京津冀、山西、陕西、河南等11个省市在内的地区。