气温、气压的变化对霾影响的动态分析
———以广州市天河区为例
郭文珠 杨云萍 谢红虹 姚水连 陈燕 黄金文
(华南师范大学地理科学学院,广东广州 510000)
摘要: 灰霾天气现象日益增多,为人们的生活和身体健康带来危害,本文利用华南师范大学气象站1996-2005年十年地面气象观测资料,分析广州天河区灰霾天气的变化规律、气象要素特征及其之间的相关分析,总结出广州天河区出现霾的年际、日变化特征,主要影响因素和形成条件。结果表明,广州灰霾天气日数9月最多,5月最少,秋冬两季占全年灰霾天气日总数的70.50%;年灰霾天气日数总体呈增加趋势。影响天河区灰霾天气的发生和发展的气象因素主要有:风、降水、相对湿度以及天气形势等。
关键词: 灰霾 气象要素 气象特征 相关分析
1、灰霾的概述
1.1 灰霾的概念
灰霾(又称霾)(Haze)是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体,使空气浑浊,水平能见度降低到10km 以下的一种天气现象。
灰霾天气的出现,不仅使能见度变差,影响海、陆、空交通运输,增加交通事故频次,而且还造成空气质量下降,诱发鼻炎、支气管炎等多种呼吸道疾病,危害人体健康。近年来,随着经济规模的迅速扩大和城市化进程的快速发展,人类活动向大气中排放的污染物大量增加,导致都市灰霾天气急剧增多,灰霾问题也越来越引起各国政府和公众的广泛关注。目前,在我国的部分区域存在着4个明显的大气棕色云区,即黄淮海地区、长江三角洲、四川盆地和珠江三角洲。
根据华南师范大学地理科学学院气象站的观测标准,水平能见度在10公里以下,一般相对湿度小于50%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是灰霾天气造成的,相对湿度大于75%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是轻雾造成的,相对湿度介于50~75%之间时,可能是灰霾也可能是轻雾造成的,可以进一步根据垂直能见度区分是灰霾还是轻雾。
1.2 国内外研究现状
国外学者较早地对霾的组成及气候特征进行了研究,其中 Malm WC对美国大陆性灰霾天气的时空演变进行了定量分析,并在此基础上对灰霾天气物质产生的源头进行了追踪和模拟;Kerr Ra对由污染物质造成的霾的气候制冷机制进行了研究;国内学者吴兑等对雾霾形成的物理化学条件以及如何区分雾与霾做过细致的分析,相关研究成果为准确观测和判定雾、灰霾天气提供了重要参考;胡天玉,段菁春等探讨了霾的主要成因及其大气、气候背景;刘爱君,杜尧东,王惠英以花都区、从化区的气象资料对广州灰霾天气的气候特征进行统计分析,都为预报、预防灰霾天气的出现提供了依据。但总的来说,迄今为止对灰霾天气的研究还只是一些初步的探讨,特别是对灰霾天气的气象条件、气候特征及其演化规律的研究开展得还非常有限,而本文从不同的时间尺度统计灰霾天气的气候特征和分析相关的气象因素,探讨灰霾天气的发生发展规律,从而更深入地认识、分析和预报灰霾天气现象。
1.3 影响霾的因素
从前面的霾的有关概念中,可以知道,霾属于气溶胶颗粒,主要是由大气中的细微烟、尘或者盐粒等构成,其核心物质是空气中的悬浮颗粒,此外还有一些其它的物质,如碳氧化物、氮氧化物、硫化物等。而这些物质都是空气污染物。因此,可以说,霾是由于空气受到污染,污染物扩散受阻而形成的。
所以,影响空气污染物的扩散的因素,也是影响灰霾天气发生的因素。主要有风和湍流、气温、大气稳定度、辐射与云、天气形势和下垫面条件等。[1]另外,由于霾是由空气受污染而产生的,那么空气的受污染程度也是影响霾的因素。
2 广州市天河区出现霾的频率及特征
2.1 资料来源
文中所用资料为1996~2005 年广州天河区华南师范大学地理科学学院气象站的气象数据。
2.2 近十年来广州天河区霾出现的年际变化
表1是广州市天河区1996-2005十年霾的年际变化。可以看出,灰霾出现的次数1996年和1997年较多,但从1998年——2002年灰霾出现的次数显著减少,甚至有四年霾出现的次数为个位数,最低的一年只有3次。可到了2003年——2005年,灰霾出现的次数大幅度增多,在这三年里灰霾出现的平均次数达55.7次/年;2005年,灰霾出现的次数更有72次之多。约为1996-2002年出现霾次数之和.
表1 天河区1996-2005年出现霾的年际次数
 图1是广州市1996-2005年逐年灰霾出现次数的分布状况。从图中可以看出,广州这十年灰霾出现的次数起伏较大,但总体上呈上升趋势。 
图1: 霾天气出现日数的年际变化 Fig.1 Inter-annual change of haze days 为滤去年际间的随机变化,采用2a滑动平均(也称移动平均)对十年灰霾日数进行处理(图2),x轴表示1996-2005年不同年份,y轴表示对应年份霾次数的滑动平均,滑动平均序列的表达式为:

其中j =1,2,……,n - k+1, k为滑动长度,这里采用2a滑动平均,则k=2,从以上分析可知,广州天河区年平均灰霾日数呈明显的线性增长趋势。 
图2 1996-2005年霾次数滑动平均的分析
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