江西省近50年霾天气时空分布特征及成因分析

利用1964—2013年江西省83个站逐日霾观测资料,运用线性倾向估计等统计方法,分析江西省近50年霾时空变化特征及其与气候要素的关系。结果表明:江西霾日数呈赣中北部多、赣南少的特点,赣中的萍乡—宜春—抚州—上饶一带以及赣北北部的九江中部、景德镇北部地区是霾天气多发区,年均霾日数在30 d·a~(-1)以上。冬季霾日数最多,萍乡—宜春—鹰潭地区中北部、南昌—九江的中部以及上饶东部地区超过20 d·a~(-1),春季和秋季次之,夏季最少。12月是霾日数最多的月份,接近全年霾日数的2成。江西省霾日数呈年际增长的趋势,增长率为11 d·(10 a)~(-1),气候趋势系数为0.78,通过0.01的显著性水平检验。霾日数与平均风速和大风日数均呈负相关,而与静风日数呈正相关。近50年平均风速和大风日数呈下降趋势,静风日数呈上升趋势,这可能导致空气中污染物不易扩散而形成更多的霾天气。江西省降水日数呈减少趋势[-6.3 d·(10a)~(-1)],气温呈增暖趋势[0.15℃·(10a)~(-1)],霾日数与气温和降水日数分别呈正、负相关。     

近50年中国霾年代际特征及气象成因

根据1961-2013年全国745个国家基准站的长期观测资料,分析中国霾日数年代际变化特征及可能的气象成因。结果表明:近50年来,中国霾天气主要集中在东部从华南到华北的大部分地区,霾日数呈增加趋势。秋冬两季是霾天气发生最频繁、变化最明显的两个季节。中国东部淮河以南地区秋冬两季霾日数在2000年前呈增加趋势,其后增加趋势变得较为平缓,20世纪90年代前霾日数与近地面风速呈显著负相关关系,90年代后则与大气相对湿度呈显著负相关关系,随着90年代前近地面风速减小和90年代后大气相对湿度降低,该区域霾日数表现出明显的增加趋势。中国东部从淮河到华北大部分地区秋冬两季霾日数1980年后增加趋势变得不明显,这可能与该区域近地面风速和大气相对湿度的变化趋势较为平缓有关。     

1970—2013年石家庄地区霾变化特征

利用1970—2013年石家庄地区17个县市的地面气象观测资料分析了霾的空间变化特征。结果表明:1970—2013年石家庄年霾日数的区域分布变化较大,由中东部平原霾日数多、西北部山区霾日数少的分布转变为西南部地区霾日数多、中东部地区霾日数少,这种空间分布在2010年后更显著。随着经济快速发展,石家庄市西部山区丰富的矿产资源被开采,大量排放的SO2、NOX和VOCS等污染物发生光化学反应,有利于气溶胶的转化形成;除本地污染物排放外,受太行山阻挡,在一定天气背景下东南部地区污染物向山前汇聚,区域性污染输送也是西部山区污染严重的成因。石家庄地区持续性霾事件日数占霾总日数的50%以上,霾持续日数超过4d和8d分别为中等持续性霾事件与极端持续性霾事件;中等持续性霾事件年平均发生次数为9.8次,极端持续性霾事件年平均发生次数为1.6次。以南—东北向铁路线为分界,石家庄区域呈中东部和南部县市(无极、正定、藁城、栾城、赵县)极端持续性霾事件较多、西北部3县市(平山、行唐、灵寿)和东部3县市(晋州、深泽、辛集)极端持续性霾事件少的分布。石家庄市中等持续性霾事件在12月和1月发生次数最多,6—8月中等持续性霾事件发生最少;极端持续性霾事件主要出现在11月至翌年2月,其中1月极端持续性霾事件发生的可能性最大,年平均发生次数为0.4次,其他月份极端持续性霾事件年平均发生次数不足0.2次,极端持续性霾事件的发生概率较小。     

1980～～2014年中国中东部持续性霾天气的多尺度变化特征

对1980～2014年中国中东部地区324个台站的持续性霾天气的时空变化和相关气象影响因子进行分析，结果表明:中东部地区年平均持续性霾事件和其在所有霾事件的贡献比例逐年增加，增长率分别为0.79 (10 a)-1和2.7% (10 a)-1。主要表现为3个大值区:华北平原地区（包括山西省、京津冀地区）、长江三角洲和四川盆地东部，增加最显著的区域位于黄淮地区，增长率分别为6.3 (10 a)-1、13.95 d (10 a)-1。1月是持续性霾事件的高发月，月均2.56 d。夏季和秋季持续性霾事件增加最为明显，增长率分别为0.38 (10 a)-1和0.46 (10 a)-1。不利的气象条件，如静风日数的增加，风速和大风日数的减少，以及不利的环流形势，如东亚冬季风的减弱，都可能造成持续性霾天气的增加和异常维持。     

重污染下我国中东部地区1960~2010年霾日数的时空变化特征

对1960~2010年我国中东部地区霾日数的时空变化特征的分析结果表明:1)霾日数大值区主要分布在人口众多的四川盆地、北京-天津-河北地区、长江中下游地区以及广东-广西中部。2)季节变化上,霾日数冬季较多,其中北京-天津-河北地区中部和西南部、四川盆地和东北地区东部和南部等地超过20 d,夏季最少。3)霾日数气候趋势系数在北京-天津-河北地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区趋势系数高达0.8。4)霾日数呈现明显的上升趋势[3.69 d(10 a)–1],其气候趋势系数为0.82,通过了99.9%的信度检验。5)我国中东部气溶胶光学厚度和对流层NO2的空间分布与年平均霾日数的分布基本一致,近51年来能源消耗量的稳定上升趋势也表明,人为因素导致的大气污染物排放量增加是引起霾天气出现频率上升的重要因素。     

1961-2010年四川盆地霾气候特征及影响因子分析

利用1961-2010年四川盆地122个气象站观测资料,分析四川盆地年平均霾日数时空分布特征及霾日数季节和年变化趋势。探讨近50 a四川盆地大气干消光系数、风速、能源消耗和人口等因素与霾日数之间的关系。结果表明：1961-2010年四川盆地122个站年平均霾日数为62.5 d,最多的站可达100.0 d以上。霾日数有明显季节变化,四川盆地冬季霾日数最多（28.4 d）,春、秋季次之,夏季最少（5.9 d）。四川盆地有104个站霾日数年变化呈增加的趋势,其中有71个站通过了置信度99 %的检验,霾日数增加最多的是四川省内江地区的戚远,气候倾向率为42.0 d/10 a;霾日数增加最少的是成都市的新都,气候倾向率为0.4 d/10 a。四川盆地有18个站霾日数年变化呈下降趋势,仅7个站点通过了置信度99 %的信度检验,霾日数减少最多的是四川北部广元地区的南江,气候倾向率为-16.7 d/10 a。霾日数的年变化与大气干消光系数呈显著正相关,与风速呈显著负相关,与四川盆地的能源消耗和人口增长呈显著正相关。     

西安霾天气时空分布特征与影响因子分析

选用1971—2013年西安7个一般气象站和西安探空站资料,综合人工观测霾日记录、能见度小于10.0km、相对湿度小于80%的标准,分析霾的年代际、季和月的时空分布特征,以及霾天气时风、降水、边界层等影响因子。结果表明:120世纪70年代至21世纪西安年代际平均霾日呈"减-增-减-增"趋势;2西安是关中地区主要大气污染区,霾主要出现在冬季,多发区域基本维持在中东部;城市化对霾天气发生影响显著,呈市区、近郊多,远郊少的特点;3大部分霾持续时间不超过一周;近95%霾出现在3.3m/s风速以下,一半以上霾天气风力小于1级;4霾日与雨日成反比,与连续无降水日数成正比,月均最长连续无降水日数低值区为4—9月,霾日数均不多;各月边界层高度和霾日数呈明显的反相关,冬季边界层低,霾日最多;5特殊的"盆地"地貌、风速逐年减小的气候变化趋势、城市工业污染加重等是造成西安霾天气形成并波动上升的重要影响因子。     

近40年南澳县大风特征分析

利用1970—2009年南澳县气象局地面气象观测站风向、风速记录资料进行统计分析。结果表明：近40 a南澳县年平均风速为3.7m/s,秋季最大,冬季次之,夏季最小;年平均最大风速为13.8m/s,春季最大,冬季次之,夏季最小;年平均大风日数为68 d,冬季最多,春季次之,夏季最少;近40 a来的年平均风速、平均最大风速和年大风日数均呈减少趋势;大风日数年内变化呈一峰一谷型;最多风向为ENE风向,NNE和NE风向位居第二,偏西风最少。     

南极长城站气温、风和降水变化特征分析

利用南极长城站1985—2014年所获取的地面常规气象观测资料,对其气温、风和降水变化特征进行分析,结果表明:长城站年平均气温为-2.2℃,气候变化趋势率为0.079℃/10a,近30a长城站气温升高了0.24℃,秋季气温增速最大。年平均风速为7.3m/s,最多风向为ESE;大风天气多,年平均大风日数为133d,冬季大风日数(13d)较其它季节多,春季平均风速(7.9m/s)较其它季节大,大风主要风向集中出现在N—W、S—E两个方向区间。降水主要以雪和雨夹雪为主;月平均降水量45.5mm,降水日数为25d,降水日数无显著的季节性变化;夏季降水量呈减少趋势,其它三季降水量呈增多趋势;年降水量为546.5mm,年降水日数为296d,降水量变化趋势与以往结论相左,近30a长城站的降水量呈增多趋势,气候变化趋势率为41.8mm/10a。     

额济纳旗近47年气候变化特征分析

利用额济纳旗地面气象站1960--2006年降水、气温、蒸发量、风速、大风日数和日照时数资料,分析了该地区气候变化趋势及其年代际变化特征。结果表明,近47年来,额济纳旗气温呈上升趋势,降水趋势无明显变化,蒸发量、风速和大风日数呈明显减少趋势,日照时数呈不明显减少趋势;以80年代中期为界分为冷、暖2个时期,80年代中期之前为冷期,之后为暖期;60～70年代冷湿期,80年代气候以干燥为主,前半期干冷,后半期干热;90年代波动较大,但总体降水增加,温度增高,为湿热期;2000年以来持续干热,暖干化趋势明显。     

桂林霾日变化的影响因子分析

利用1981~2015年桂林气象观测站地面气象资料、PM2.5资料,分析桂林霾日变化的影响因子。结果表明:桂林霾日数在过去35年呈明显上升趋势,气候倾向率为24.6d/10a,在1995年经历过一次明显突变,这种变化主要原因有人类活动和气象因子的变化。各因子中PM2.5浓度影响着霾日数的月、日分布,1月和7月是桂林PM2.5高值、低值月份,也是霾出现最多、最少月份。PM2.5浓度和霾出现频率日变化趋势相似,均为双峰型。各气象因子中,降水量≥0.1mm、最大风速≥5m/s日数的减少以及年均相对湿度下降是霾增加的重要原因,逆温也影响霾日、月分布,用逆温层厚度和高度能较好的反映出霾期间PM2.5浓度水平。     

中国南方冬雨与El Niño事件相关关系的年代际差异及其成因

利用1961—2016年中国160站逐月降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用统计学方法分析了中国南方冬雨与El Niño事件相关关系的年代际差异及其成因。结果表明：1）1961—2016年南方冬雨年际变化显著,且降水量呈现阶段性变化,1961—1988年为少雨期,1989—2016年为多雨期。2）El Niño事件与南方冬雨之间的相关关系存在年代际差异。1961—1988年El Niño事件冬季,500 hPa上中国东部地区位势高度距平的经向差异很小,不利于冷空气向南推进,850 hPa上中国南方南风距平偏小,来自孟加拉湾和南海的水汽较难向中国南方地区输送,且中国南方地区受下沉运动异常影响,对流发展受抑制,故南方冬雨偏少;1989—2016年El Niño事件冬季,500 hPa上中国东部地区位势高度距平的经向梯度较大,有利于冷空气向南推进,850 hPa上南海北部到中国东部出现异常的西南风,有利于孟加拉湾和南海的暖湿气流向中国南方地区输送,且中国南方地区受上升运动异常控制,有利于对流发展,故南方冬雨偏多。     

广州灰霾天气的气候特征分析

根据广州气象观测站1961-2002年观测资料，对广州市灰霾天气的气候特征及其成因进行了分析。结果表明，广州灰霾日数12月最多，6月最少，秋冬两季占全年灰霾日总数的70％以上。年灰霾日数总体呈上升趋势，年灰霾日数变化可分为5个阶段，其中，70年代末期至80年代中期、80年末期至90年代中后期是灰霾的两个急剧上升阶段。灰霾日数年际变化多与大气中的污染物浓度有关，而月、季的分布多受天气形势和气象条件所控制。灰霾能够降低到达地面的太阳总辐射，减少日照时数。     

1961~2005年中国大雾天气气候特征

利用1961～2005年中国541个地面台站观测的能见度和相对湿度资料,分析了中国大雾时空分布特征和趋势变化特征.结果表明:中国大部分地区冬半年大雾日数明显偏多.夏半年明显偏少.其中11月最多,6月最少.在空间分布上,中国东部降水量较多的平原和丘陵年均大雾日数较多,而内蒙古大部和中国西部大部分地区年均大雾日数较少,多在1天以下.长江中下游和黄淮地区一些省市,是大雾天气多发的地区,并且具有明显正变化趋势,年大雾天气日数呈波动增多的趋势,波动的周期大约为1.5年.1982、1987、1989～2000年和2002年是大雾日数较多的年份,而1967年则是大雾日数明显偏少的年份.     

山东省霾日时空变化特征及其与气候要素的关系

利用山东省70个台站1961-2005年地面气象观测资料,运用EOF等统计方法,对山东省45 a来霾日数时空变化的气候特征进行了诊断分析。结果表明：山东省年平均霾日空间分布呈现鲁中、鲁南的部分地区多,鲁北、半岛大部地区少的特点。霾主要发生在秋冬季。过去45 a,山东省霾日数总体具有较强的上升趋势,2000年后略下降;霾天气发生时能见度主要在5～10 km,相对湿度主要为70%～90%;霾日数的变化与气温成正比,与降水量、风速呈反比。     

近46年西藏高原昼夜降水变化趋势

选取西藏地区18个气象站1961～2006年逐时降水资料,分析近46年昼夜降水的变化趋势。结果显示:近46年,西藏大部分地区各时段夜雨率均呈减少趋势,昼雨率呈增多趋势;夜雨天数冬半年各区域都呈增多趋势,年和夏半年东北部和藏西北地区呈增多趋势,其他区域呈减少趋势,而昼雨天数大部分地区年、季都呈增多趋势。昼、夜雨率和雨次的年代际变率较大,各区域年代际变化不一致,无明显的增减趋势;夜雨率冬半年出现异常最多,各区域年、季多为异常偏少。昼雨率冬、夏半年出现异常较多,年和夏半年多异常偏少,冬半年基本上为异常偏多;夜雨天数夏半年出现异常的最多,东部地区以异常偏少居多,中西部地区以异常偏多为主。昼雨天数夏半年出现异常最多,南部边缘地区均为异常偏多,藏北地区也以偏多为主,其他区域多异常偏少。西藏大部分地区年、季昼夜雨率的大小更多依赖于降水强度,而非雨次的多少。     

四会市灰霾天气的变化特征及影响因子

首先利用四会市气象局观测站1959—2012年的地面气象观测资料,对四会地区灰霾天气历史情况进行总结,由于2000年以前灰霾判别标准不统一,阈值偏低造成2000年以前灰霾天数记录偏少,故选择2000—2012年13年的灰霾变化特征、变化规律,及其影响因素进行分析。结果表明：2000年后四会地区的灰霾日数总体呈上升趋势,尤其是近5年来更加明显;灰霾天气具有明显的季节差异,呈现为冬季〉秋季〉春季〉夏季的特征;绝大多数霾天能见度在5~10 km,为轻微灰霾天气,2007年开始小于5 km的轻度或中度灰霾日数也逐渐增加;连续灰霾天气过程增多,尤其是最近3年,灰霾天气中连续灰霾日已超过1/2,灰霾天气持续时间最长达13 d;灰霾天气受气象要素的影响较显著,较小的风速、较大的相对湿度均有利于霾天气的出现;灰霾一定程度上会减少可记录日照长度;近年来大气污染的日益严重,汽车尾气、工业废气、粉尘等大量排放使污染物浓度增大,也可能是灰霾天气频发的一个原因。