江苏盐城地区一次持续雾-霾天气过程的综合分析

2013年12月上旬江苏盐城地区出现了一次历史罕见的持续重度雾-霾天气,利用盐城市常规气象观测资料、NCEP再分析资料(1°×1°)及环境监测中心站的污染物浓度资料等,对此次过程的环流背景、气象要素、大气层结特征以及动力条件、污染情况等进行了综合性分析。结果发现:12月上旬中高层冷空气势力弱,以纬向环流为主;低层弱的水平风场为雾-霾的发生发展提供了有利的环流背景;稳定的层结特征,近地面高强度的贴地逆温和持续较低的混合层高度是此次雾-霾天气长时间维持的重要因素;边界层内弱正散度及负涡度是此次雾-霾天气得以维持发展的动力因子;通过后向轨迹分型和火点监测资料分析发现:污染物的长距离输送在此次重污染天气的形成过程中起到了一定作用。最后,文中建立了能见度和PM_(2.5)浓度、相对湿度的非线性回归方程,对能见度的预报效果较好,为实际业务应用中雾-霾的预报提供了有利的依据。     

江苏地区连续性雾霾天气的污染物浓度变化和特征分析

针对2013年1月江苏淮安地区发生的一次连续性雾霾天气过程,分析该天气过程中PM10和PM2.5的质量浓度演变特征、能见度与气象要素之间的关系、中低层环流特征以及污染物来源。结果表明:雾霾期间PM10和PM2.5质量浓度最低值出现在05:00至07:00(北京时间,下同)和13:00至17:00,最高值出现在21:00至23:00,PM10和PM2.5质量浓度并非同时达到极大值;持续变化较小的气压梯度、较低的风速、相对湿度的增大以及PM2.5和PM10质量浓度的增高是雾霾发生发展的必要条件;能见度与气压、相对湿度、PM2.5质量浓度的相关性较好,建立回归方程,对能见度的整体变化趋势拟合效果较好;高空环流形势平稳、中低层的暖平流、持续稳定少动的地面高压场分布为雾霾天气的持续发生发展提供了有利的形势背景;稳定的层结结构、中低层偏东及偏东北方向气团的输送、本地污染源以及严重的空气污染是此次过程中能见度偏低、霾天数较多的主要原因。     

2020年江苏泰州一次持续性雾-霾过程特征和成因分析

2020年1月12—15日江苏泰州发生了一次较强的雾〖CD*2〗霾过程,利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料（1°×1°）及空气质量资料等,对此次过程的演变特征、成因、气团后向轨迹特征进行了分析,结果表明：此次过程具有日变化特征,霾期间对应的PM2.5和PM10浓度、空气质量指数相较于雾略高,这与大雾造成的湿沉降有关。此次东路冷空气对泰州影响较弱,前期易造成污染物在本地聚集。夜间至清晨相对湿度90%以上,风小,弱的垂直交换为雾的形成提供了较好的热、动力条件。白天相对湿度减小至80%,风速增至2 m〖DK〗·s-1,此时大气污染物浓度较高,雾转换为霾。13日900 hPa以上暖平流增强,边界层内逆温和90%以上相对湿度的存在,使得雾和霾均加强至最强。此外,分析气团的后向轨迹特征发现,霾天气期间500 m以下气团稳定少动。14日500 m以上清洁气团向低空补充,利于污染物的扩散,霾减轻。15日傍晚,风力增强并伴有降水出现,雾〖CD*2〗霾过程结束。     

2018年1月青岛市一次重度污染雾——霾天气成因分析

利用中国国家地面站逐小时气象观测资料、中国环境监测总站空气质量逐时监测数据、ECMWF0.125°（纬度）×0.125°（经度）再分析资料及青岛市八关山自动站常规要素逐小时数据,对2018年1月15～22日青岛市一次重度污染雾—霾天气过程的特征及其影响因子进行分析。结果表明：PM10为首要污染物,污染过程中青岛市48 h输入污染源前期主要为北方干冷气团与江淮湿空气在山东半岛北部汇聚堆积,后期则主要包括山东省内局地大气污染物排放。雾—霾期间,500 hPa中高纬地区受乌拉尔山阻塞高压和中西伯利亚冷低压控制,宽广的东亚横槽稳定维持,青岛上空以平直西风气流为主,地面等压线稀疏,风速小;随着横槽转竖,纬向型环流转为经向型,冷空气大举南下,风速急增,降雪发生,雾—霾迅速消散。在静稳的大气环流背景下,当近地逆温层内弱风或持续吹陆风,对流层低层上升和下沉运动较弱,水汽条件较好时,有利于雾—霾维持。综合分析雾—霾各阶段PM2.5浓度和相对湿度与能见度间的关系发现,霾阶段两因子影响力相当;雾阶段能见度主要受相对湿度的影响;静稳条件下PM2.5浓度累积增加是影响雾、霾混合阶段能见度的主要因子。     

无锡市霾天气特征及影响因子研究

利用太湖北岸无锡气象局国家基本气象观测站1980—2011年地面气象观测资料及1991—2011年无锡市统计年鉴资料,对无锡市霾天气演变特征、气象要素特征及其影响因素进行了分析。结果表明：无锡市的霾日数总体呈上升趋势,近5年来更加明显;霾日数冬季>春季>秋季>夏季;连续10 d及以上霾过程都经历了地面均压场、〖JP2〗入海高压后部及地面倒槽3个连续天气过程。出现重度霾的地面天气形势为地面均压场型、冷锋前型、地面低压倒槽型3种类型。连续10 d以上的霾及重度霾,中低空气团的后向轨迹都出现了下沉运动,且气团经过地区为污染物浓度较高区域。工业污染物中的粉尘排放是造成20世纪90年代霾日数增加的最大因素,2004年以后由于工业废气的排放量以及汽车拥有量的逐年增加,霾日数仍然呈上升趋势。     

2013年1月安徽持续性霾天气成因分析

2013年1月安徽霾天气具有范围广、持续时间长、能见度低等特点。利用合肥、安庆、阜阳2009~2013年1月地面常规资料、高分辨率探空资料,结合轨迹分析和聚类分析,讨论了2013年1月安徽霾天气频发的原因。结果表明:低风速、高湿度不能解释2013年1月霾天气增多、增强的现象。大气层结稳定、接地逆温偏多、偏厚,可部分解释这次霾天气增多现象。边界层中上部输送条件的变化也不能解释2013年1月霾天气增多现象,但近地层输送条件的变化能较好地解释2013年1月霾天气增多现象,如偏东北来向的轨迹组对应着最低的能见度,且2013年1月各地最低能见度对应的轨迹组所占比例(或与次低能见度的轨迹组所占比例之和)在历年中最高。因此,大气层结稳定、近地层偏东北来向气团较多是2013年1月安徽各地能见度偏低、霾天气偏多的主要原因。     

高速公路上霾雾演变及其对能见度的影响

沪宁高速公路沿线2006年11月2-3日26个交通气象自动监测站每分钟一次的要素监测表明:霾、雾对能见度都有影响,但在诸多方面存在着一些差异。条件适宜时,可以互相转化演变,其间有一个并存的阶段,认识这些差异及变化的条件对提高低能见度预报水平、做好交通气象服务是有益的。文章剖析了丘陵地区谷地霾抬升以及多雾和雾出现时间早、维持时间长的原因,有助于进一步认识浓雾的局地性和交通沿线能见度的差异。大范围连续数日的大雾大多与大范围的霾有关。在大范围霾雾共存的天气形势下,能见度恶劣现象往往持续数日,至强冷空气南下方能驱散,由于辐射降温,夜间能见度下降,白天略有好转。     

2018年常州一次罕见持续性雾-霾天气分析

利用常规气象观测资料、探空资料、污染物浓度及AQI资料、NCEP再分析资料等,对2018年11月24日至12月3日夜间常州持续11 d的强浓雾和严重霾天气过程进行了分析。结果表明：（1）此次雾-霾过程持续时间长、范围广、强度大、污染重。（2）中纬度地区高层持续纬向环流控制、中低层暖脊稳定存在,地面持续受均压场或弱倒槽顶部、弱冷锋前部影响,是这次持续性雾-霾过程的重要天气条件。（3）边界层内弱辐散、负涡度及弱的下沉气流是此次雾-霾天气得以长时间维持、发展的动力因子。近地层长时间水汽饱和且维持小风速利于雾-霾的长时间维持。（4）近地面高强度的贴地逆温长时间维持和持续较低的混合层高度是此次雾-霾形成、发展和长时间维持的重要热力条件。雾比霾的平均混合层高度明显偏低且霾等级越高混合层高度越低,混合层高度的变化先于能见度变化,对雾-霾临近预警有较好的指导作用。（5）弱冷空气渗透、风速适当增加、混合层高度的先期快速下降、负净辐射曝辐量绝对值的明显增大是雾爆发性增强的主要原因。     

南京雾-霾天气个例湍流运动特征的对比研究

利用超声风速仪、能见度仪等探测资料,采用Fortran、Matlab、Origin等软件处理数据并绘图分析,对比了南京郊区2013年12月4日一次霾过程、2013年12月7—9日一次雾过程和2013年12月3日一个晴天的湍流运动特征。结果表明,霾天和晴天平均水平风速、平均动能、湍流动能、湍流强度、摩擦速度、动量通量和热量通量都有明显的日变化,而这些参量在雾天没有明显的日变化,不同天气湍流参量大小有差异;霾、雾、晴天近中性层结下,u、v、w三个方向风速归一化标准差近似为常数,霾天分别为3.15、2.72、1.17,雾天分别为3.11、2.45、1.25,晴天分别为3.40、3.45、1.50;不稳定条件下霾、雾、晴天风速归一化标准差和湍流动能归一化标准差符合1/3幂次律,稳定条件下霾、雾、晴天无因次湍流动能均满足1/3幂次律;不稳定条件下霾、雾、晴天温度和湿度归一化标准差满足-1/3幂次律,稳定条件下霾、雾、晴天温度归一化标准差符合-2/3幂次律;雾天归一化u、v、w谱与Kansas谱吻合度比霾天和晴天高,霾天u、v、w谱峰值频率约为0.01 Hz,雾天u谱峰值频率约为0.004 Hz,v、w谱峰值频率约为0.1 Hz,晴天u、v、w谱峰值频率约为0.01 Hz。得出结论:雾天的边界层结构与霾天和晴天有所不同;不稳定条件下霾、雾、晴天风速、湍流动能、温度、湿度归一化标准差均符合莫宁-奥布霍夫相似理论;雾天归一化u、v、w谱比霾天和晴天更加符合莫宁-奥布霍夫局地各向同性理论,且霾天和晴天以机械湍流为主,雾天既有机械湍流也有热力湍流。     

北京雾与霾天气大气液态水含量和相对湿度层结特征分析

为了研究空气中的水汽层结变化对雾、霾生消的影响,对北京2011年10月至2012年2月雾、霾天气个例中能见度变化和地基微波辐射计观测的相对湿度及液态水含量资料进行分析,结果表明:大气总液态水含量时序图对预报雾、霾没有参考意义,无论是大气总液态水含量数值的大小,还是大气总液态水含量随时间的变化都不能预测雾、霾的生成与消散。但不同时刻大气液态水含量的廓线图对雾、霾天气的预报还是具有指示意义的,因为雾、霾生消前后大气液态水含量层结变化明显。进一步分析不同情况的雾、霾天气发现:雾、霾生消前后均无降水出现和先出大雾后降水的情况,即降水后消散的雾、霾天气,大气相对湿度的变化和液态水含量的变化主要集中在3 km以下;对于先降水后出大雾的情况,整层大气相对湿度的变化都很明显,液态水含量的变化主要在3~7 km之间。由于降水既可以增加近地面的空气湿度,又可以消耗空气中的水汽,因此降水既是大雾形成的有利条件,也是大雾消散的有利条件。有降水出现的大雾天气,有饱和层(空气相对湿度达到或接近100%),无降水出现的重霾天气,则没有饱和层,且整体相对湿度偏低。     

秸秆焚烧导致的江苏持续雾霾天气过程分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,从污染情况、环流背景、地面气象要素特征、水汽、热力及动力条件等几个方面对江苏2012年6月中上旬持续雾霾天气进行了分析。结果表明:江苏及周边省市秸秆焚烧造成大量的气溶胶粒子悬浮于空中,是造成江苏出现持续不同程度的霾天气的主要原因,同时也为雾滴形成提供了丰富的凝结核;中高层冷空气强度未能完全破坏底层相对稳定的层结,较小的风速和较大的湿度有利于雾霾的发展,重度霾或雾风速多在3 m/s以下,且相对湿度在80%以上。频繁的弱降水过程对雾的形成和霾的加重起到了重要的作用;低层的逆温或近中性层结的维持,为雾霾持续存在提供了有利的层结条件,且浓雾形成主要有辐射贴地逆温和平流逆温两种形式;垂直上升运动与雾霾的发展之间有着互相影响的紧密联系,在具备一定的水汽条件时,底层弱的上升运动有利于雾体的向上发展从而促进雾的加浓。后向轨迹模拟雾霾相对较严重的6月10日污染轨迹表明沿江和苏南地区污染物浓度上升除了本地悬浮颗粒物外,安徽境内的污染物的输送也是一个重要因素,而北部地区更多还是本地的污染源。     

2013年1月江苏雾霾天气持续和增强机制分析

利用江苏省能见度监测资料、自动站气象要素资料、探空资料、NCEP(1°×1°)和CFSV2(0.5°×0.5°)再分析资料,对2013年1月江苏雾霾持续性和13—14日大雾形成机制展开分析,结果表明:(1)中高纬平直的纬向环流,江苏位于地面高压底部偏东气流中,冷高压主体偏北,是1月发生持续雾霾天气的大背景。较弱的偏北经向风导致冷空气势力较弱,为1月江苏雾霾天气持续发生提供了近地层有利的稳定形势。(2)近地面相对湿度85%以上,风速小于3 m·s~(-1),风向以偏东风为主,凌晨与夜间温度露点差小于3℃。这些条件的稳定为持续雾霾发生提供了良好的气象因子。(3)地面辐射降温和弱冷平流共同作用引起的温度快速下降以及日出后潮湿地面蒸发增强对雾的加强起到一定的触发作用。近地面冷平流和混合层以上暖平流为本次雾增强提供了稳定的大气层结条件。近地面弱上升运动、中高层弱的下沉运动是14日凌晨雾快速加强的动力机制。     

温州地区雾霾气候特征及其预报

利用温州8个气象站点近40年的雾日和霾日统计资料,从时间和空间两方面分析了温州雾、霾日数的气候特征和变化规律。结果表明, 1971—2008年期间,温州市区（平原）地区雾日数显著减少,洞头（海岛）地区雾日数缓慢减少,泰顺（高山）地区雾日数呈波动式缓慢增长,21世纪初有明显增多;温州地区霾日数,除泰顺（高山）地区缓慢增长外,总体呈快速增多趋势,增多开始发生在20世纪70年代后期,21世纪初霾日数显著增加,其中永嘉和瑞安增加最快。温州雾日数冬春多,夏秋少;霾日数冬季最多,夏季最少。同时,利用近年来气象部门与环保部门联合开展的空气质量预报产品,如空气污染指数（API）,建立雾、霾预报方法。统计2004—2009年间的雾、霾与空气污染指数的相关关系,并兼及晴雨天气条件,总结出包含晴雨、空气污染指数及雾、霾3要素的线性公式,作为预报雾、霾工具。经检验,效果较好,预报未来24 h雾、霾准确率达57%～66%。并通过编程实现计算机自动预报。     

Analysis and Modeling of a Long-Lasting Fog Event over Beijing in February 2007

The evolution characteristics of a long-lasting fog event over Beijing during 20-22 February 2007 are investigated using the 5-min automatic visibility data and conventional meteorological observations.Data analysis results reveal that there is a close relationship between the development/evolution of this fog event and the weather conditions such as high humidity,light wind,and low temperature in the lower troposphere. Furthermore,numerical simulations of this event are carried out by using the Advanced...     

吉林省雾霾和雾霾事件的时空特征及评估方法

利用1961~2013年吉林省50站逐日资料,建立了雾霾事件综合指数。在此基础上,采用百分位数、累计距平、耿贝尔极值分布等方法分析了吉林省雾霾和雾霾事件的时空分布特征,建立雾霾事件评估指标。结果表明:吉林省年平均雾霾日数呈由西北向东南增加的空间分布特征;雾霾和雾霾事件8~9月发生频率较高,强雾霾事件主要出现在10~11月;雾霾和雾霾事件1967~1995年为偏多阶段,1996~2013年处于偏少阶段;1990年代以后雾霾和雾霾事件呈减少趋势。利用历史排位、等级评估及历史气候重现期评估指标等方法对雾霾事件进行的评估结果较为客观,便于业务应用。     

一次持续性雾霾天气过程的阶段性特征及影响因子分析

应用常规与非常规气象观测资料及PM2.5浓度监测资料,对2013年1月20~24日山西区域一次持续性雾霾天气过程进行分析。研究发现：（1）本次雾霾天气过程具有明显的阶段性特征。2013年1月20日14时至23日11时,由于相对湿度的变化导致了3次轻雾转大雾过程;23日14~20时,由于PM2.5浓度的增大经历了1次轻雾转霾的天气过程。（2）地面弱的气压场和较小的风速以及PM2.5浓度的上升和相对湿度的增大为本次持续性雾霾天气过程的形成和发展提供了有利条件。（3）边界层逆温的存在是雾霾低能见度过程形成的必要条件,边界层有逆温层而不出现雾霾天气的条件是：相对湿度〈50%,PM2.5日均值浓度〈75μg·m-3;逆温层下相对湿度的大小是区别雾和霾天气的指标。（4）相对湿度和PM2.5是决定能见度大小的关键因子,其对能见度的影响体现出明显的阶段性特征,当相对湿度〈90%时,PM2.5浓度对能见度的作用强于相对湿度,是影响能见度变化的主要因子,但随着相对湿度的增大,其对能见度的影响相对增强,当能见度降至1 km以下时,相对湿度成为影响能见度变化的主要因子。     

一次雾霾过程中气象因子与细颗粒物浓度关系的研究

利用常规气象观测资料及逐小时地面自动气象观测和环境监测部门的PM2．5浓度等资料,对2014年1月15～19日河北省持续雾霾天气期间气象因子与PM2．5浓度的关系进行统计分析。结果表明,PM2．5是造成霾阶段水平能见度下降的主要因素,相对湿度在40％～60％之间时,能见度与PM2．5浓度相关性最好,随着相对湿度的增大,PM2．5浓度对能见度的作用呈减小趋势;雾阶段能见度与相对湿度的相关性明显好于PM2．5浓度值。西北大风对河北PM2．5浓度的平均清除率在94．3％,去除时间平均为3．7 h,可使PM2．5空气质量分指数达到优或良的等级,降雪对PM2．5浓度的清除作用明显小于大风,很难将PM2．5空气质量分指数降到优或良。