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。     

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。     

江苏省雾霾天气特征分析

根据2007年1月—2013年12月江苏省国家基准气候站的逐日地面观测资料,分析了江苏省雾、霾日数的气候变化特征以及霾天气发生时的主要气象要素场特征。结果表明:(1)雾日数分布从江苏省东部向西部逐渐减少,霾分布由南向北逐渐递减。(2)年际变化上,雾日数呈现一定的波动,霾日数逐年增长。秋、冬两季雾日数较多;霾日数在夏季最少。雾、霾天气分别在08时和14时发生次数最多。(3)淮安中度霾居多,微风、高湿情况下霾发生概率最高,不同季节风向分布不同。(4)风速与能见度成正相关关系,春、夏季的相关性较差,秋、冬季相关性相对较好。能见度与相对湿度春、冬两季两者之间呈明显的线性负相关,而夏、秋季拟合曲线呈非线性负相关。     

西安市霾天气与清洁天气变化特征及影响因素分析

利用2006-2012年西安市污染物质量浓度、气象站逐时地面风场、相对湿度和能见度等资料,依据霾天气的定义统计理论霾日数,对比人工观测霾日与判据统计理论霾日的合理性,通过对霾天气与清洁天气过程的气象条件分析,分析西安市霾天气与清洁天气过程的变化特征及影响因素。结果表明：2006-2012年西安市霾天气过程在干季发生频率较高,湿季发生较少。地面风场对霾天气过程影响较大,绝大部分霾天气过程的日平均风速＜1.5 m·s^-1;干季大部分霾天气过程日平均风速≤1.0 m·s^-1,极端个例甚至在0.5 m·s^-1以下。清洁天气过程在干季发生次数多于湿季,主要与干季风速较大和湿度较小相关。     

1961-2013年黑龙江省雾霾时空分布特征及影响因子分析

利用1961-2013年黑龙江省83个地面气象观测站53 a的气象观测资料,分析了黑龙江省雾霾天气的时空分布特征。分析结果发现,黑龙江省大雾天气出现日数远远高于霾日,历年来呈现稳定波动、缓慢下降趋势,而霾天气出现的次数为阶段性,近10 a黑龙江省发生霾天气次数最少,但2013年开始又略有回升;大雾天气主要发生在夏季和初秋,而霾天气主要出现在4-10月;伊春雾霾天气发生的频率较高,松嫩平原西部雾发生的频率较低,霾发生的频率较高;大气环流、近地面逆温、静风等天气条件和污染物排放均对雾霾天气的产生具有影响,而焚烧秸秆和冬季燃煤供暖排放的污染物等外因也是雾霾天气产生的强烈诱因。     

1960—2009年广西霾日时空变化特征

利用1960—2009年广西80个地面观测站资料,运用EOF、线性倾向估计等统计方法,分析了近50年广西霾日数的时空变化特征。结果表明:近50年广西霾日数总体呈上升趋势,与该地区人类活动和经济发展引起的污染排放增长密切相关;空间分布呈现出主要城市及其周边地区霾日多,边远地区及沿海地区霾日少的特点;广西霾天气主要发生在秋、冬季,以轻微霾 (能见度为5~10 km) 为主,且霾天气发生时的相对湿度8成以上介于70%~90%;除了空气污染之外,近50年风速呈下降趋势可能也导致更多的霾天气。     

江西省霾天气气候特征及其与气象条件的关系

利用1980-2011年江西83个常规站和南昌、赣州2个探空站的观测资料,对江西霾的气候特征及其与气象条件的关系进行了分析。结果表明：近32 a来江西霾日总体呈上升趋势;霾日的季节、年际和年代际变化明显,秋冬季多（12月最多）春夏季少（7月最少）,4 a左右和8 a左右的年际变化周期显著,年代际变化主要为15 a左右的变化周期;江西霾日空间分布不均,呈现中北部多,南部及山区少的分布形势。霾与地面风速、大气逆温、海平面气压、降雨量和相对湿度密切相关,低风速、大气逆温、高气压、高湿度和少降雨有利于霾天气的发生,反之,高风速、低气压、低湿度和多降雨不利于霾天气的发生。     

北京大气能见度的主要影响因子

利用北京市道面自动气象站、国家级自动气象站等多种观测数据分析北京地区2007—2015年能见度及其主要影响因子, 并挑选两次典型低能见度事件过程进行详细分析。从空间分布看, 北京西北地区能见度明显高于中心城区和东南大部地区。从时间分布看, 北京地区平均能见度最大值出现在5月, 最小值出现在7月; 日间的最低值多出现在06:00(北京时, 下同)左右, 冬季略向后推迟; 最高值多出现在16:00前后, 冬季略有提前。整体而言, 2007—2015年北京地区发生低能见度事件的概率为62.14%, 且发生低能见度的事件集中于1~5 km, 霾事件中干霾、湿霾的发生频率分别为86.13%和13.87%。能见度的主要影响因子为相对湿度、风速和PM_2.5浓度。其中, 能见度与风速呈正相关, 与相对湿度和PM_2.5浓度呈反相关。需要指出的是, 当相对湿度增加至80%, 能见度受PM_2.5浓度的影响程度在下降, 而主要受相对湿度的影响。基于所选个例, 当北京地区出现湿霾事件时, 能见度的恶化程度远高于干霾事件, 且PM_2.5浓度需比干霾事件时下降得更低才能有效改善能见度。     

连续性降雪个例研究

利用国家气象中心 HLAFS格点资料 ,对发生在内蒙古中部地区的一次连续性降雪天气过程 ,采用时间、空间平均对连续性降雪天气过程环流背景、物理量场的天气学特征进行了诊断分析 ,分析结果发现 ,高层 50 0 h Pa在新疆经内蒙古至河北北部环流形势场稳定 ,低层50 0 h Pa内蒙古中部至辽宁西部的辐合切变线和其北侧的偏东气流是降雪天气过程维持所需条件 ;70 0 h Pa1 1 0°E经圈 V分量沿纬圈变化南风分量减小 ,风速辐合明显加强 ;70 0 h Pa相对湿度沿 1 1 0°E经圈随纬度变化 ,在 2 5～ 40°N存在着一个相对湿度梯度 ;u分量沿 40 N°随经圈在70～ 1 38°E范围西风分量逐渐减小 ,在东西方向上存在一个较强的风速辐合区 ;分析 70 0 h Pa流场图 ,在我国甘肃东部、内蒙古中部到河北北部有一辐合线     

江门市灰霾天气的气候特征分析

利用1981-2010年江门市6个气象观测站的30年相关天气观测资料,分析了全市霾天气的时空分布特征,为较准确地描述江门市霾天气分布情况.以1981-2010年30年平均的霾天气年总日数（记作d30）为基准,暂定：1d≤d30＜ 10 d、10 d≤d30＜ 30 d和d30≥30 d的地区分别为霾天气的偶发区、多发区和高频区.结果表明：全市东北部、北部和西部的霾天气较多,中部地区相对较少,东南部地区极少;新会、鹤山、恩平d30≥30 d,是灰霾天气的高频区,其中新会区高达84 d,为全市最高值,其次是鹤山市为60 d、恩平市为46 d,台山市和上川岛属于沿海地区,霾天气较少,分别为22、2d.霾天气的季节分布基本为冬多夏少;近30年江门市霾天气的总体趋势为波动增多,线性倾向率为3.58 d/年;在年际尺度上,霾天气与风力条件具有很好的反相关对应关系;2006年6月（包括6月）以前以相对湿度≤70％记录霾,而2006年7月以后以相对湿度≤80％均记录为霾,且相对湿度在81％～ 95％时,根据实际情况判断记录,可见记录标准也是造成2006年后霾天气增多的原因之一.     

北京一次持续霾天气过程气象特征分析

2013年1月10-14日,北京平原地区出现了水平能见度在2 km以下、以PM_2.5为首要污染物、空气质量持续5 d维持在重度以上污染水平的霾天气。综合分析此次霾天气过程的天气形势、北京地区常规和加密气象资料以及城郊连续观测的PM_2.5浓度资料。结果表明：此霾过程期间,北京高空以平直纬向环流为主,受西北偏西气流控制,没有明显冷空气南下影响北京地区,地面多为不利于污染物扩散和稀释的弱气压场;大气层结稳定、风速小(日平均风速小于2 m·s^-1)、相对湿度较大（日平均相对湿度在70 %以上）、逆温频率高强度大,边界层内污染物的水平和垂直扩散能力差;北京城区及南部的京津冀地区人类活动排放污染物强度大,在相对稳定和高湿的天气背景下,受地形和城市局地环流的影响,北京本地污染物累积和区域污染物输送以及PM_2.5细粒子在高湿条件下的物理化学转化等过程共同作用造成此次北京城区及平原地区污染物浓度快速增长并持续偏高,高浓度PM_2.5对大气消光有显著影响,造成低能见度和持续霾天气。     

郑州市霾天气的气候特征分析

利用1961-2007年地面观测资料,分析了郑州市霾天气时空分布及相应气象要素特征.结果表明:郑州市霾日数月、季变化表现为1月最多,8月最少;10月至翌年3月霾日数占全年的75%.年霾日数呈阶梯式上升趋势,60年代年平均霾日数6.6个,与本世纪初年平均霾日数的81.1个相差75个.霾天气发生时,多为正变压、负变温;相对湿度在20%-59%之间;风速＜3 m·s-1,风向在NE-ESE-S范围内概率较大.     

1961—2012年中国冬半年霾日数的变化特征及气候成因分析

利用全国664站1961—2012年逐日霾观测资料、降水量、平均风速和最大风速资料,分析中国霾日数变化特征及其气候成因。结果表明：我国年霾日数分布呈明显东多西少特征,中东部大部地区年霾日数在5～30 d,部分地区超过30 d,西部地区基本在5 d以下。霾日数主要集中在冬半年,冬季最多,秋季和春季次之,夏季最少,12月是霾日数最多的月份,约占全年霾日数的2成。我国中东部地区冬半年平均霾日数呈显著的增加趋势（1.7 d/10a）,霾日数显著增加时段主要在1960年代、1970年代和21世纪初,在1970年代初和21世纪初发生了明显均值突变。从区域分布来看,华南、长江中下游、华北等地霾日数呈增加趋势,而东北、西北东部、西南东部霾日数呈减少趋势。持续性霾过程增加,持续时间越长的霾过程比持续时间短的霾过程增加更为明显。不利的气候条件加剧了霾的出现。霾日数与降水日数在中东部地区基本以负相关为主,中东部冬半年降水日数呈减少趋势（-4 d/10a）,表明降水日数的减少导致大气对污染物的沉降能力减弱。另一方面,霾日数与平均风速和大风日数以负相关为主,而与静风日数则以正相关为主,冬半年平均风速和大风日数减小,静风日数增加,表明风速减小导致空气中污染物不易扩散,从而更易形成霾天气。     

近十年连云港市霾变化特征及其气象条件分析

利用连云港市气象和环境监测数据,分析2008—2018年该地区霾的变化特征及其与气象要素的关系,中-重度霾发生的天气背景和污染物源地特征。主要得到以下结论:连云港主城区霾日数从2011年起逐年显著增加,2013—2015年达峰值,之后逐年减少;冬季霾出现最为频繁,其中1月重度霾日数最多;1～2 m·s~(-1)风速最利于该地区霾的形成;WNW、WSW和SSW三个风向下连云港主城区霾出现的频率最高,受地形和工业布局等因素影响,在自海上来的偏东风下该地区霾出现的频率也较高。相对湿度在70%～80%时,霾出现频率最高,但更高相对湿度更利于中-重度霾形成。PM_(2.5)浓度与能见度、风速和相对湿度等气象要素的相关性均大于PM_(10)。根据地面环流形势,可将连云港地区霾的天气背景分为低压倒槽型、锋前型、高压前部型、高压后部型和均压场型5种,其中均压场型占比最大,达35.8%。逆温层结对中-重度霾的形成有较好指示作用,08时和20时逆温出现的频次和强度均大于14时。轨迹聚类分析表明,不同天气型下中-重度霾对应气团的源地、路径和移动距离均有明显差异。     

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。     

江苏省能见度时空分布特征及其影响因子分析

为探明江苏省能见度的时空分布特征及其影响因子,采用传统的统计学方法和主成分分析(PCA),详细分析了2012年江苏省70个自动气象站和常规气象观测台站的能见度、气压、相对湿度、风速等气象要素观测数据以及遥感大气气溶胶光学厚度(AOD)等资料,揭示了江苏省能见度的时空分布特征,评估了AOD、气象要素、雾霾天气等对江苏省能见度的影响。研究结果表明:(1) 江苏省的能见度呈早晨低、下午高的变化特征;(2) 空间分布差异较大且存在季节差异。具体而言,其年平均呈现东高西低分布特征,春季南低北高,夏季反之,而秋、冬两季则为东高西低;(3) 灰霾是导致江苏省能见度降低的最主要天气现象,其次为轻雾,雾引起低能见度的频次相对较少;(4) 江苏省能见度与AOD、相对湿度呈显著的负相关,与风速呈明显的正相关;(5) 通过数理统计分析发现,天气条件和污染物对能见度有重要影响。      

近55年海南岛气候要素时空分布与变化趋势

采用海南岛7个气象站观测的气温、降水、平均风速、相对湿度、日照时数和蒸发量等气候要素资料,分析了1959-2013年海南岛各气候要素的时空分布特征和变化趋势。结果表明:(1)海南岛多年平均降水量和相对湿度在中部山区多、西部沿海少,气温、平均风速、日照时数和蒸发量的空间分布则正好相反。(2)近55年海南岛年均气温和降水量均呈增长趋势,平均风速、相对湿度、日照时数和蒸发量降低趋势显著。其中,气温、降水量、相对湿度、平均风速、日照时数和蒸发量分别在1980、2007、1991、1983、1995和1992年前后发生突变。(3)气温增温率在海南岛中部山区琼中附近最高,降水量增长率在南部三亚附近最高;相对湿度、平均风速、日照时数、蒸发量降低率则分别在海南岛东北部区域、东部琼海附近、北部海口附近、中部山区最大。(4)气温、降水量、日照时数和蒸发量年内分布不均,而相对湿度和平均风速年内变化相对较小;各月气温和蒸发量年际变率相对较小,相对湿度、平均风速、日照时数、以及5-10月降水量年际变率相对较大。     

北京2013年1月严重霾天气过程的气象成因分析

利用常规观测资料、地面自动站资料及NCEP 1°×1°分析资料,结合边界层散度场的诊断分析,探讨了北京2013年1月严重霾天气过程的环流特征和气象成因。主要结论如下: 1)500 hPa为偏西气流,冷空气活动弱,无明显冷平流,对流层低层850 hPa及其以下风速小、冷空气活动偏弱,是霾天气的显著特征。2)边界层存在逆温和大气层结稳定是霾发生的另一重要条件,逆温层不仅可出现在边界层,有时也出现在对流层低层850 hPa 附近。3)边界层存在弱辐合中心是霾形成的重要条件,特别是在区域性污染的情况下,边界层辐合可使霾因区域性污染物的输送汇聚而加重。4)偏东风对霾形成和加重具有重要作用,主要表现为风速一般较小,在边界层形成暖平流结构,易形成逆温,增加边界层相对湿度和维持边界层辐合,配合北京西部山地特殊地形,使污染物积累,最终通过增大污染物浓度及增大边界层相对湿度,造成大气水平能见度严重降低。5）1月10—14日霾天气过程主要是在边界层有弱辐合而相对湿度较低的条件下形成的,而27—31日过程主要发生在边界层相对湿度较高的条件下。     

1953—2008年厦门地区的灰霾天气特征

利用厦门气象局气象观测站1953—2008年地面气象观测资料和厦门市环保局2001—2005年PM10、SO2、NOX环境监测资料,分析了厦门地区霾天气的气候特征、气象要素特征,及其影响因素,探讨了大气污染物与霾天气的关系。结果表明,在过去的50多a中,年日照时数及能见度有明显下降的趋势;厦门市灰霾日数总体呈上升趋势,尤其近十年来更加明显;厦门夏秋季节霾日少于冬春季节;2000年以来,随着霾日的增加,霾的持续日数也迅速增加;风速增大不利于霾的形成,高相对湿度有利于霾的形成;近年来大气污染日益严重,污染物（SO2、NOX、PM10）浓度增大导致霾日数增加,能见度下降。     

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。