Probability of different visibility grades in China over a 50-year period

Visibility data on sunny days, collected at 483 stations in China from 1960 to 2009, were used to examine the probability of different visibility grades. The degrees of visibility on sunny days were divided into four grades: poor grade (PG), normal grade (NG), good grade (GG), and excellent grade (EG), with probabilities of 10, 40, 40, and 10 %, respectively. The variations in the probabilities of the four grades were analyzed. The seasonal variation of the probabilities of the four grades indicated that the best air quality on sunny days was most likely to occur in the summer, followed by winter, and was least likely to occur in the spring. From 1960 to 1999, the overall patterns of the linear-trend coefficients for NG and GG were similar, while after 2000, there were large-scale decreases in the probabilities of PG and EG. The reduction in the probability of PG after 2000 may be attributed to air pollution control measures; however, the decreasing probability of EG after 2000 suggested that rapid development in China since 2000 made it difficult to attain excellent air quality.     

1981—2013年四川省视程障碍类天气现象分析

利用四川省1981—2013年雾、轻雾、吹雪、雪暴、烟幕、霾、沙尘暴、扬沙和浮尘9种视程障碍天气现象资料,对其发生日数、发生概率和分布特征进行统计。结果表明:(1)各天气现象发生日数排序为:轻雾>雾>浮尘>霾>烟幕>扬沙>沙尘暴>吹雪>雪暴。(2)轻雾和雾年发生日数为分别为176d/a和29d/a,日发生概率分别为48%和8%,远高出其他天气现象。(3)季节变化方面,雾和轻雾主要出现在秋季和冬季;霾、吹雪和雪暴集中出现在冬季;浮尘发生春季;扬沙多发生在冬季和春季;而沙尘暴、烟幕主要发生在春季和秋季。(4)变化趋势上轻雾基本保持平稳;烟幕呈增加趋势;而雾、霾、沙尘暴、扬沙和浮尘呈下降趋势。(5)大气层结稳定、水汽充足、风速较小、人口集中和排放量较大,易于盆地雾、轻雾、霾和烟幕的形成;不合理利用水和土地资源,北方地区沙尘天气随冷空气南下,是沙尘天气发生的重要原因;而吹雪和雪暴均发生在冬季降雪量大且风速较大的川西高原。     

最近40年中国雾日数和霾日数的气候变化特征

根据1971～2010年567个中国地面观测站点的雾日数和霾日数资料,分析了我国雾日数和霾日数的空间分布、季节变化以及年代际变化特征,并且利用REOF（旋转经验函数正交）分解对雾日数进行气候区划。结果表明：（1）雾主要分布在东南沿海地区、四川盆地地区、湘黔交界、山东沿海以及云南南部等地区。霾主要集中于华北、河南以及珠三角和长三角地区。（2）在季节变化上：秋、冬季雾和霾的分布大于春夏。（3）雾日数和霾日数年代际变化明显,雾日数在20世纪70至90年代较多,20世纪90年代以后减少;霾日数自2001年以来急剧增长。（4）雾日数可以共可分为10个区,其中华北区、川渝区以及长江中下游区是雾出现频率较高的几个重点区域。     

近几年我国霾污染实时季节预测概要

近些年,中国东部经历了严重的霾污染,对人体健康、交通安全、生态系统以及社会经济有巨大的危害。在1周以内的霾污染预报之外,季节尺度的霾污染预测可以给减排治污措施的制定提供更长时间尺度的科学支撑。本文以年际增量为预测对象,选取前期外强迫因子为自变量,分别针对京津冀和长三角区域建立逐月的冬季霾日数季节尺度预测模型,并开展了实时的季节预测。总体来看,京津冀和长三角区域预测模型的性能大体处于相似的水平,均方根误差在2 d左右,对距平符号的捕捉率在80%以上,对霾日数变化的长期趋势具有很好的再现能力。在2016/2017年冬季京津冀霾日数实时预测中,模型预测的结果相对于常年值的定性结论全部准确,相对于前一年污染状况的结论大多数准确。在2017/2018年冬季长三角霾日数实时预测中,12月和1月的预测误差较小,2月的预测误差在2 d左右。     

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。     

Haze trends over the capital cities of 31 provinces in China, 1981–2005

This paper presents the patterns and trends of haze over 31 provincial capitals in China between 1980 and 2005. The haze measurements were based on human visual range observations at 31 synoptic meteorological stations operated by the China Meteorological Administration (CMA). The high haze regions were found in largely populated cities such as Chongqing, Beijing, and Shenyang, while the low haze regions were located in the cities with small populations such as Lhasa, Kunming, and Guiyang in southwestern China and Haikou in southern China. The haziness of the 12 cities shows a significantly (95%) decreasing trend, while that of the 13 cities shows a significantly increasing trend over the 25-year study period. The increases are evident in the eastern and southwestern cities in China. It has also been found that there is a decreasing haze trend in winter but an increasing trend in summer for many cities. Nonetheless, the causality for the reduction of aerosol emissions has not been established. This report is the first survey and preliminary analysis done on haze patterns and trends from 1980 to 2005 over the capital cities of 31 provinces in Mainland China.     

1981—2019年四川省霾日时空变化特征及成因分析

利用1981—2019年气象观测资料,分析了四川霾日的时空变化特征,并分析了污染物排放量和气象条件变化对霾日的影响。结果表明:(1)四川盆地为霾日高发区,年均霾日达53.7 d,其中轻、中、重度霾日数分别为26.9、24.1和2.7 d,川西高原年均霾日数不足1 d。霾日高值区主要分布在盆地的中部、东部及南部,轻、中、重度霾日高值区分布与霾日基本一致。(2)近39 a盆地霾日总体呈下降趋势,气候倾向率为-0.03 d/10 a,霾日数及霾分布范围在20世纪90年代达到最大,进入21世纪后霾日数和霾范围呈减小趋势。(3)霾在冬季发生频繁,冬季年均霾日数达24.7d,且盆地大部地区超过30 d。(4)近39 a盆地共发生持续性霾12 782次,自贡市、德阳市、内江市、乐山市为持续性霾的高发区;盆地共发生区域持续性霾509次,其中10 d的区域持续性霾发生的次数最多,占比为87.8%。(5)盆地霾天气的主要贡献污染物为PM2.5和PM10。二者排放量在20世纪90年代达到最大,进入21世纪后开始减少,21世纪10年代减少最为明显。21世纪10年代前盆地平均气温升高、相对湿度下降,污染物的排放与气象条件的共同作用,导致霾事件出现频率较高。随着城市生态文明的建设与治理,在21世纪10年代,盆地区域污染物排放减少,区域升温率减小,相对湿度显著升高,霾出现频率有所降低。     

重庆雾和霾的气候特征分析

利用1981—2014年重庆地区气象观测资料,基于气候统计法分析重庆地区雾和霾的气候特征,结果表明:重庆雾日总体呈显著减少趋势,两种雾日观测资料的倾向率分别为为-10.3 d/10a和-7.6 d/10 a;雾日的空间分布总体呈"中西部多,东南东北少,西部偏北地区多于西部偏南地区"。霾日总体趋势与雾日变化相反,呈显著上升趋势,倾向率为12.9 d/10a,并且霾日发生显著增加的时段与雾日发生显著减少的时段基本一致,2000年前后霾日经历了明显的突变;霾的分布主要呈现"以主城为中心,中西部多,东北部和东南部少"的特点。     

四川省1980~2014年霾的时空分布特征

利用四川省1980~2014年地面观测站气象资料,系统分析了四川省霾的时空分布特征。结果表明:四川省霾日高值区主要分布在四川盆地;川西高原、攀西地区霾天数极少;重度霾主要分布在四川盆地的中东部地区,中度霾年平均最大值40 d出现在自贡;轻微霾日数随时间变化不大且发生日数最多;中度霾和重度霾时间变化特征相似,呈现波动性变化,1992年达到峰值,随后又呈波动性下降趋势;霾的发生有显著季节性特征,冬季最高,秋季次之,春季低于秋季,夏季最轻。      

咸阳地区基于广义雾霾的时空分布特征分析

导致空气质量变差的天气,并非只有雾和霾,还有沙尘暴、扬沙、浮尘等天气。为更好地掌握咸阳地区空气质量的时空变化特征,从而为政府治污降霾提供有力依据,将气象观测中能见度小于10 km的雾、霾、沙尘暴、扬沙、浮尘等影响空气质量的天气,统一定义为“广义雾霾日”,并将其划分为轻微、轻度、中度和重度4个等级。通过研究发现,咸阳市区“广义雾霾日”与实际污染日数的相关性比普通雾霾日的相关性更好,能更好地反映空气质量的变化状况。咸阳市区能见度与空气质量监测数据之间存在较明显的对数负相关关系,即能见度越小空气质量越差,能见度越大空气质量越好,故“广义雾霾日”可在一定程度上反映咸阳地区的空气质量状况。空间变化上,咸阳地区的“广义雾霾日”空间分布呈现由南向北递减的趋势,兴平的最多,旬邑的最少。时间变化上,市区和旬邑“广义雾霾日”年际变化呈现减少的趋势,兴平的年际变化不明显,乾县的年际变化呈现增多的趋势。市区的“广义雾霾日”在10月至次年1月间较多,此期间恰好是市区风速较小、降水较少的时段;而“广义雾霾日”较少的时段内,市区的风速较高,降水较多。在“广义雾霾日”出现较多的时段内,重度等级日数明显增多。     

1981~2018年成都平原经济区霾日变化分析

基于1981~2018年成都平原经济区44个气象站点霾日观测资料,分析了该地区霾日的时空演变特征,并利用城市群霾日综合评估模型范式对区域空气质量进行了量化分析。结果表明:（1）成都平原经济区高霾日多集中在德阳、成都和乐山等城市地区,冬季霾日最多,春秋季次之,夏季最少;（2）1991~2000年为成都平原经济区霾日数的高发阶段,2011~2018年霾日数呈明显下降趋势;（3）EOF（Empirical Orthogonal Function）和小波分析均揭示出成都平原经济区霾日数呈明显下降的趋势,其中资阳、成都、遂宁下降最快,仅绵阳北部呈小幅上升趋势。      

基于激光云高仪的雾霾光学特性研究

利用2016年10月~2017年2月激光云高仪资料，分析了霾、雾、轻霾、轻雾、晴空等天气后向散射强度廓线特征，通过统计各高度层后向散射强度、后向散射强度垂直梯度的概率分布，分析了多种天气的气溶胶光学特性。结果表明：雾天气后向散射强度较霾天气大，雾厚度一般不超过300m。霾天气后向散射强度随着高度的增加减小缓慢，霾的厚度大于500m。与雾和轻雾相比，霾和轻霾天气垂直梯度绝对值取小值的概率较大。雾和轻雾天气400m高度以上垂直梯度绝对值较小，400m高度以下数值较大。由于霾区内粒子分布较均匀，雾区粒子分布起伏明显，雾区内后向散射强度忽大忽小，所以雾天气垂直梯度绝对值出现大值的概率较霾天气高。     

梅州城区雾和霾的气候特征分析

为了研究本地区雾和霾的规律和趋势,利用梅州市气象局1990-2008年近20a的雾日和霾日统计资料,通过线性回归分析的方法从年、季和持续时间上分析了梅州城区的雾、霾气候特征.结果表明：1990-2008年期间梅州城区雾日数呈逐渐显著性减少的趋势,年雾日数减少幅度为0.4561d/a,霾日数从2005年之后开始呈明显增加趋势;雾在冬季最多,秋季和夏季最少,霾在冬季最多,夏季最少.另外,霾一年四季均有出现,且出现的几率不断增加,持续时间也不断增长.     

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。     

宁夏雾日和霜日的变化趋势分析

利用1961～2012年宁夏22个气象台站逐日天气现象、能见度、相对湿度资料,采用气候倾向率、趋势系数、最大熵谱分析、突变分析等方法,分析了宁夏各区域雾日数和霾日数的空间分布及变化趋势。结果表明：宁夏雾目数、霾日数均呈南北多、中间少的空间特征,但雾日数南部最多,而霾日数北部最多。近52a来,雾日数除南部山区呈不显著的减少趋势外,其他3个区域均呈增多趋势,而霾日数各区域均呈显著的增多趋势;另外,二者均有明显的阶段性演变特征,1961—1980年为明显偏少阶段,1981～2000年为波动变化阶段,2001年以后为明显偏多阶段;雾日数具有较明显的准7．5a,4．3a周期振荡,霾日数具有较明显的准4．6a、3,0a周期振荡;各区域雾日数与霾日数均未发生突变现象。     

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。     

太原地区灰霾天气特征及影响因子分析

利用2008~2012年太原常规地面气象观测资料、高空探测资料和大气污染物观测资料,对主要天气形势、典型气象要素以及空气污染状况下灰霾天气特征及形成机制进行了综合分析。结果表明:1)太原地区灰霾出现频率存在明显的季节变化,冬半年灰霾出现天数占全年的65.7%;一天中08:00(北京时间,下同)至13:00发生灰霾的频率较高。2)霾日静风频率较高,主导风向为偏东南风;重度灰霾天气出现时相对湿度较高。3)霾日的大气稳定度主要表现为稳定类;霾日平均混合层高度比非霾日低约100 m;08:00逆温出现次数高于20:00,霾时平均逆温强度和厚度高于非霾时。4)高压类型天气形势对灰霾的产生有重要影响,低压天气形势下较少出现灰霾天气。5)可吸入颗粒物、SO2和NO2浓度在非霾日比霾日分别下降32.6%、48.6%、21.7%;随着灰霾等级的增加,SO2和可吸入颗粒物的浓度有显著的增加。6)灰霾天气下到达地面的太阳辐射强度明显减弱,日照时数明显减少。     

四川霾时空分布及气象要素分析

选取2016~2019年四川地区156个站点的逐时能见度、相对湿度和温度资料,分析了霾的时空变化和对应的大气参数值变化特征。结果表明:四川地区霾天气的空间分布差异显著,川西高原和攀西地区发生较少,盆地发生较多。从季节变化来看,霾天气在冬季多发,春秋季次之,夏季最少。从日变化来看,霾在白天的发生次数远高于夜间,11~21时为高发阶段,03~08时为低发阶段;10~12时成霾最多,01~07时和23时成霾较少;20时和23时消霾最多,06~09时消霾最少;90%的霾在8 h内消散。结合气象要素分析,霾发生次数在气温介于7~14℃时最多;根据能见度划分的轻微霾和轻度霾发生次数较多,重度霾发生次数较少;霾发生次数在相对湿度介于2%~33%时最低,在其介于34%~79%时随相对湿度的增大而增加。      

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。     

1961年-2012年山西雾霾的时空变化特征及成因分析

利用1961年-2012年山西逐日天气现象、能见度、相对湿度和日平均气温资料,采用Kendall-tau方法和相关分析法研究山西雾霾日数的时空变化特征及成因。结果表明：雾多发区在中南部,北部雾日较少。霾、烟幕日数高值区出现在以大同、太原、临汾为中心线的带状区域。季节分布来看,轻雾、雾日数峰值出现在8、9月份,谷值在5月份出现;霾和烟幕日数的峰值出现在12、1月份,谷值在8、9月份出现。近50余年以来,山西雾霾日数呈现增多趋势,雾日增加趋势较弱,60、70年代为增多趋势,进入21世纪则为减少趋势;轻雾和霾日数均为显著单调上升趋势;烟幕日数也为显著增多趋势,但表现为抛物线型,90年代后期以前为增多,之后转为下降趋势。山西霾和烟幕日数与E1Nino事件有很好的对应关系,E1Nino事件发生年往往霾和烟幕日数较多,赤道中东太平洋的海温异常通过海气相互作用,引起东亚地区上空的大气环流异常,形成利于霾和烟幕出现的天气条件。山西冬季气温偏高往往导致霾和烟幕天气的增多,气候变暖对霾和烟幕天气的影响不容置疑。