湖南省近43年雾霾气候变化特征分析

对湖南76个地面气象观测站1970―2012年逐日能见度、相对湿度数据分析,获取湖南各区域逐日雾、霾情况,利用线性趋势分析雾、霾历年变化特点,采用MK分析得到雾霾突变情况,结果表明:近43a湖南雾日减少而霾日增多,其变化趋势通过信度为0.01显著性检验。年雾日从2008年开始呈断崖式减少,突变点通过了MK检验,年霾日呈稳定增多,没有突变发生;年雾日数在1~20d/a的台站最多(75.0%),而有59.2%台站霾日数在21~50d/a之间,这也使得全省霾日分布范围较雾广,年均天数较雾日多,雾日数区域变化明显;四季中冬季雾、霾最严重,特别是冬霾日占全年近一半,夏季雾霾出现次数最少,在湘中有一个三角型分布的霾高发区域。     

近50年南京雾霾的气候特征及影响因素分析

利用南京地区5个观测站点1962-2012年的雾日和霾日气象资料,对南京雾霾日数的年际及四季的分布和变化特征、雾霾相互转换的条件及气象要素对雾霾的影响进行了分析。结果表明:南京郊区的年均雾日比南京市区的年均雾日偏多,受地势及污染物等影响,各站有明显的差异。其中,江浦、溧水、高淳雾日数上升趋势明显,而六合、南京两站雾日数略有下降。南京市区的年均霾日是南京郊区的年均霾日的2.7倍,南京郊区和市区的霾日数在1962-2012年期间总体上呈上升趋势,且各站都在2012年达最高值。南京地区平均雾日数秋季最多,夏季最少;平均霾日数冬季最多,夏季最少。分析也表明,雾和霾往往相伴出现,而且可以相互转化,南京市区雾霾多出现在近地面风速较小、风向为东南东和湿度较大等气象条件下。     

阿勒泰地区雾的气候特征与变化趋势及其对人体的影响研究

利用1961年-2012年阿勒泰地区气象观测资料,对雾的时空分布特征和变化趋势进行分析。结果表明:阿勒泰地区雾日数在时间分布上,初春的3月出现最多;冬季(12月-翌年2月)雾出现的比例最高,占37.6%。20世纪80年代年雾出现日数最多,2000年至今最少。阿勒泰地区雾日数在空间分布上也不是很均匀,区域性为西部的吉木乃、哈巴河县最多,东部的富蕴、青河县最少。阿勒泰地区雾出现日数年变化率与各县站的变化趋势一致,均呈明显的下降趋势,在1966年出现了减少的突变现象。R/S方法分析表明,各县站未来的年雾出现日数仍会呈减少趋势,雾天对人体有一定的影响。     

南京冬季雾霾过程中气溶胶粒子的微物理特征

2007年冬季南京雾外场试验获得了雾霾转换过程的大气气溶胶和雾滴尺度谱分布同步观测资料,根据能见度和含水量将雾霾过程划分为雾、轻雾、湿霾、霾4个不同阶段,进而分析了不同阶段粗、细气溶胶粒子的微物理特征.结果表明,4个阶段的主要发生顺序为霾←→轻雾—→湿霾—→雾—→湿霾—→轻雾←→霾,雾前湿霾阶段持续时间长于雾后.尺度2μm的粗粒子数浓度、表面积浓度和体积浓度在雾阶段均显著大于其他3个阶段,其中霾阶段浓度最低.雾滴表面积浓度和体积浓度尺度谱分布为双峰或多峰型,而轻雾、湿霾和霾阶段粗粒子谱均为单峰型.尺度0.010μm的细粒子表面积浓度谱形在雾和湿霾阶段、轻雾和霾阶段分别相似,雾和湿霾阶段数浓度占优势的尺度范围分别为0.04～0.13μm和0.02～0.14μm,轻雾及霾阶段数浓度优势粒子尺度范围均为0.02～0.06μm.从霾、轻雾、湿霾到雾的转换过程中,以0.060～0.090μm为界,小粒子减少,大粒子增多.雾霾演变过程中气溶胶粒子数浓度与均方根直径呈显著负相关关系,雾阶段气溶胶粒子数浓度最低、平均尺度最大.     

1960—2012年西安地区雾霾日数与气象因素变化规律分析

利用1960—2012年西安区域7个气象站的历史地面观测资料,统计分析了西安区域能见度介于1~10 km的雾霾天气现象的长期气候变化及空间分布特征.结果发现,能见度介于1~10 km的雾霾日发生数存在准7~9年周期震荡,每7~9年形成一个峰型.同时还分析了能见度介于1~10 km的雾霾天气时的气象要素变化规律及相关关系.研究表明,53年来西安区域雾霾现象日数的波动性增加趋势非常明显;雾霾现象各月日数年内基本呈单谷型分布,雾霾现象最多出现于冬季,夏季出现概率较小;随着雾霾持续日数的递增,雾霾天气过程出现次数呈幂函数形式迅速递减;西安区域雾霾现象日数分布呈城区多发,近郊次之,远郊最少的特征;随着日均相对湿度的逐渐增大,西安市雾霾天气的出现几率呈先增大后减小的趋势;西安市出现的能见度介于1~10 km的雾霾现象中,仅有10.7%属于轻雾,其余的均为霾;气温越低,日平均风速越小（静风或风速≤2.0 m·s^-1）,14时出现负变压或正变温,连续不降水日数越长时,越有利于雾霾天气的形成.     

常州市霾天气特征及其影响因子分析

基于常州市气象观测站2001-2013年的气象资料和大气自动站2009-2013年的监测数据,对常州市霾天气的变化特征、成因及其影响因子进行了初步分析。结果表明：2001-2013年,霾日数在全年及四季都呈现逐渐增多的年际变化特征,其中在2001-2008年,霾日数的趋势平稳且窄幅波动,但2009-2013年,霾日数急剧增加。季节变化上表现出夏季少、冬季多的分布特征。霾天气多发生在午后,11时出现的次数最多。常州霾天气持续日数不断增加,2013年连续霾日最长是16 d。常州霾典型天气形势为受冷高压或变性冷高压控制之下和处于入海高压后部或底部。常州霾天气受气象因子的影响,在静风、偏东风、50％～60％的相对湿度、逆温、降水偏少和大气湍流不利气象扩撒条件下都易形成霾。     

三种霾日统计方法的比较分析——以环首都圈京津冀晋为例

为了研究单次值法、日均值法、14时值法3种常用的霾日和轻雾(雾)日统计结果的异同,以环首都圈京津冀晋四省市为例进行了比较.华北地区霾日用3种方法统计的过去60余年霾日的区域分布表明,3种方法统计的霾日是单次值法日均值法14时值法,大致是1:0.54:0.45的关系,但区域分布趋势比较相似.典型城市霾日的长期变化趋势大都十分相似.而轻雾(雾)日的长期变化趋势表明,用单次值法统计的明显偏多,且有长期下降趋势;而用日均值法与14时值法统计的轻雾(雾)日无大差别,且没有明显的长期变化趋势,反映了年季和年代季的气候波动.从长期季节变化趋势来看,3种统计方法的结果除日数的差别外,季节分布特征比较类似.一个突出的特点是除去采暖季有较多的霾日外,在盛夏季节霾日也明显多,集中出现在6~9月,尤其是7~8月,与桑拿天同期出现,这与全国大部分城市的变化趋势完全不同.是华北地区的特有现象.用单次值法统计霾日,将包括所有的霾过程,即大范围持续时间长,且与一定天气系统与近地层扩散条件相关连的霾,及在稳定的晴朗夜间由于辐射降温,使相对湿度升高而导致能见度下降形成的霾.用日均值法,则可能更多的显示长时间大范围的霾天气过程;而使用14时法,则对早晚因湿度增加降低能见度出现的霾天气漏记,突出长时间大范围的霾天气过程.     

福州区域能见度变化特征分析

利用1968—2007年共40年的福州区域9个气象站的历史地面观测资料,分析福州区域能见度的变化特征。结果表明：（1）不论是08时、14时、20时,还是日平均能见度,平潭站均最小;08时平均能见度罗源最大,14时、20时、日平均能见度永泰最大。（2）40年来,除永泰站外,其余各站全天候能见度和霾雾天气能见度均呈明显的下降趋势,但近年来下降趋势趋缓,霾雾天气能见度的下降幅度小于全天候能见度。（3）前20年,福州区域各站08时能见度主要集中在6级、7级和8级：后20年,6级能见度出现概率明显上升,8级能见度的出现概率明显减少,3级以下能见度（〈1Km）的出现概率有所减少。（4）全天候能见度的年变化为单峰型,能见度最低值出现在春季的3月或4月,峰值出现在7月;雾霾天气能见度的年变化与全天候能见度的年变化相类似。但其变化幅度小于全天候能见度。     

三种霾日统计方法的比较分析

为了研究单次值法、日均值法、14时值法3种常用的霾日和轻雾(雾)日统计结果的异同,以环首都圈京津冀晋四省市为例进行了比较.华北地区霾日用3种方法统计的过去60余年霾日的区域分布表明,3种方法统计的霾日是单次值法>日均值法>14时值法,大致是1:0.54:0.45的关系,但区域分布趋势比较相似.典型城市霾日的长期变化趋势大都十分相似.而轻雾(雾)日的长期变化趋势表明,用单次值法统计的明显偏多,且有长期下降趋势;而用日均值法与14时值法统计的轻雾(雾)日无大差别,且没有明显的长期变化趋势,反映了年季和年代季的气候波动.从长期季节变化趋势来看,3种统计方法的结果除日数的差别外,季节分布特征比较类似.一个突出的特点是除去采暖季有较多的霾日外,在盛夏季节霾日也明显多,集中出现在6~9月,尤其是7~8月,与桑拿天同期出现,这与全国大部分城市的变化趋势完全不同.是华北地区的特有现象.用单次值法统计霾日,将包括所有的霾过程,即大范围持续时间长,且与一定天气系统与近地层扩散条件相关连的霾,及在稳定的晴朗夜间由于辐射降温,使相对湿度升高而导致能见度下降形成的霾.用日均值法,则可能更多的显示长时间大范围的霾天气过程;而使用14时法,则对早晚因湿度增加降低能见度出现的霾天气漏记,突出长时间大范围的霾天气过程.     

1960~2012年长江三角洲地区雾日与霾日的气候特征及其影响因素

利用1960~2012年长江三角洲地区气象观测资料,对长江三角洲区域雾和霾的时空分布及其影响因素进行了分析.结果表明:长江三角洲地区雾、霾分布不均匀,雾日大值区主要分布在江苏省盐城中部沿海地区、安徽省黄山地区、浙江东部沿海地区,霾日大值区主要分布在以南京、杭州、合肥、衢州为中心的周边城市.时间变化上,城市化水平高的大城市年雾日数在20世纪80年代之前呈增加趋势,之后呈减少趋势;城市化水平低的小城市年雾日数也呈先升后降的趋势,但下降时间滞后于大城市.大城市雾日月平均分布冬季最多,春秋季次之,夏季最少,小城市雾日月平均分布呈双峰型特征,即春季和冬季较多.大城市和小城市年平均霾日数一直呈增加趋势且20世纪90年代之后差距变大.区域气候变化和城市化导致的温度上升,空气污染加剧导致的气溶胶增加,是造成长江三角洲雾日、霾日不同变化特征的原因,但它们之间的相互作用效应复杂,值得深入研究.     

河北及周边地区霾污染特征的模拟研究

应用MM5-Models-3/CMAQ空气质量模拟系统对河北及周边地区进行了区域尺度的模拟,并选取石家庄、邢台、北京、天津、太原、郑州6个代表性城市分析了该地区霾污染特征.首先,通过气象观测数据对2001—2010年10年间的霾天气进行了识别,就统计结果来看,该地区霾污染的季节变化非常显著,冬季最为严重,其次是夏秋季;5月份的发生频率则最低,其次是4月和6月.选取霾污染较为严重的2007年12月进行了模拟,在模拟时段内,霾日的平均PM2.5浓度是非霾日的1.6～3.1倍,霾的发生有很明显的区域同步性.霾日PM2.5的成分也有显著变化,硫酸盐、硝酸盐等二次颗粒物的百分比含量有明显的增加,说明该地区霾的出现与二次颗粒物的形成有非常密切的关系.     

广州南沙气溶胶散射系数变化特征及影响因素分析研究

利用广州南沙气象探测基地大气成分站2011年散射系数和常规气象观测资料,分析了散射系数的变化特征及气象因子对散射系数的影响,并重点讨论了气象条件中风对散射系数的影响。结果表明：从全年散射系数平均值来看,雾霾日〉霾日〉雾日〉一般日,从季节来看,春季、夏季和秋季的雾霾日〉霾日,冬季的霾日和雾霾日消光系数接近,一年中散射系数的最大值出现在12月,最小值出现在8月。雾日和霾日的散射系数日变化呈单峰形,雾霾日呈双峰型分布,一般日没有明显日变化。散射系数同日照、湿度、气温和风速都负相关,日照、气温和湿度的相关关系最为明显。散射系数的高值出现在偏北风中,外来源的输送对南沙散射系数存在较为明显的影响。风速在小于7．5m／s时散射系数都是随着风速的增加而减小,当风速大于7．5m／s时,散射系数随风速的变化不规律。     

近50年徐州日照气候变化特征及影响因子分析

利用徐州市日照等观测资料,对徐州市日照时数的年、季、月变化特征进行全面分析。结果表明:徐州市近50年来的年日照时数总体呈减少趋势;从各季日照时数来看,夏冬两季均有减少,其中夏季为四季中日照时数减少最明显的季节;从各月日照时数来看,6月、7月、8月日照时数减少最快;日照时数在20世纪60年代、70年代初和90年代发生明显的变化。另外,对影响日照时数的降水量、云量、雾日、轻雾日等气象因子的变化特征进行分析,找出与徐州市日照时数变化相关的主要影响因子。结果表明,降水量和低云云量的增加以及雾、轻雾等影响日照时数的天气现象日数的增多,是造成徐州市日照时数减少的主要原因。     

青岛近海不同天气状况下大气气溶胶中金属元素浓度分布特征研究

为探究青岛近海不同天气下气溶胶中金属元素的浓度分布特征,于2012年4~5月,2012年8月~2013年3月在青岛近海采集了总悬浮颗粒物(TSP)样品,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPAES)分析了主要微量金属元素.结果表明,Al、Ca、Fe、Na、K和Mg是TSP中主要的金属元素,质量浓度占所测元素总浓度的94.2%.TSP及金属元素浓度月变化明显,Fe、Al、K、Ca、Mg、Zn、Ba、Mn、Ti、Sr和Li均在11月和1月浓度最高,Be、Sc、Co、Ni和Cr在1月最高,Na在8、11和2月较高,12月最低,Pb在1月和2月最高,8月和12月最低.富集因子表明Be、Co、Al、Ca、Fe、K、Mg、Mn、Sr和Ti主要受自然源影响,Li、Cr、Ni、Zn、Ba和Na除受自然源外,还受部分人为源影响,Pb主要来自人为源.不同天气状况对TSP及其金属元素浓度影响较大,除Ti外,所测元素浓度均在烟雾天最高.与晴天相比,烟雾天除Ti外,其余元素均升高,增幅为1~4倍,雾天Li、Be、Cr、Ni、Al、Fe、Mg和Mn变化不大,Pb和Na升高较多,Co、Ca和Ti降低较多,霾天Cr、Co和Ti降低,其余元素浓度升高,增幅为1~3倍.大部分元素在晴天富集因子最小,雾天富集因子最大.Ni、Zn、Ba、K、Na、Pb和Sr富集因子为晴<霾<烟雾<雾,Fe和Mn为晴<烟雾<霾<雾,Al和Mg为晴<雾<霾<烟雾,其余金属不同天气下富集因子的变化规律各不相同.     

南京冬季晴天及雾-霾天气纳米气溶胶粒子谱日变化比较

利用2017年12月南京气溶胶数浓度与气象参数资料,比较研究晴天及雾-霾天中10~1000nm纳米气溶胶粒子谱日变化规律及差异特征.结果表明,单峰谱型出现与污染加重有明显关系,分别出现在晴天午后、霾严重污染阶段和污染消散阶段、浓雾过程,峰值粒径分别为晴天（20~100nm）、霾天（27~144nm）和雾天（34~122nm）.3种天气条件下,晴天较强的太阳辐射和较低的湿度适合小粒子生成,核模态占比在晴天最高;霾天气象场适合爱根态粒子大量稳定存在,爱根态占比在霾天最高;雾天大量气溶胶吸湿增长,导致积聚态占比在雾天最高.在霾天污染物累积阶段,大量积聚态粒子对核模态、爱根态粒子的碰并增长作用抑制核模态、爱根态粒子生成,核模态和爱根态粒子浓度变化率为-91.0%和-62.5%,而积聚态为89.7%.浓雾过程对爱根态粒子清除作用最明显.     

温州市区灰霾天气发展趋势及影响因素

近三十年温州市区年灰霾天数变化大致经历了"少-增多-减少-急速增多"四个阶段,灰霾天气多出现于冬春季节,秋季最少,出现最多的月份主要集中在1月和12月。灰霾的月、季变化趋势主要与当地的气象条件有关,而年际变化多与大气复合污染物浓度有关。近十年的灰霾天数变化与大气常规污染物浓度变化趋势关联度不大,主要是现有的空气质量监测体系只考虑了SO2、NO2、PM10三项指标,而忽略了与灰霾天气密切相关的PM2.5细颗粒等指标。     

合肥市霾天气变化特征及其影响因子

分别应用费希尔最优分割法和后向轨迹-聚类分析的方法分析了1965～2005年间合肥霾天气的气候变化特征,以及合肥霾天气发生频率与不同高度输送条件的关系.同时应用2001～2005年的资料分析了合肥霾的月、季分布特征及其与地面气象要素的关系.合肥各月平均霾日数呈W型分布,1月最多,8月最少,秋冬两季占全年霾日数的70%以上.41年来霾日数总体呈上升趋势,期间发生了3次跃变,分别在1978、1992和2005年,与我国社会经济发展的各个阶段相一致.霾的发生频率与边界层中上部气团来向关系不大,但与其移动速度关系密切.近地面不同来向的气团对应霾的发生频率明显不同,霾易于出现的气团在春、夏、冬季主要来自偏东方向,秋季主要为本地气团以及来自偏北方向的气团.小风、高湿和偏东风是产生霾的有利条件.随着空气污染加重,霾的出现频率升高,当空气质量为中度污染时,霾的出现频率达到75%;高质量浓度的PM10并不意味着有霾出现,反之亦然.     

福建沿海城市霾天气特征

利用2006年1月—2010年12月福建省沿海6个城市的能见度、相对湿度、降水、天气形势和大气污染物资料,对霾天气时空变化特征、霾与天气形势的关系进行了分析. 结果表明:宁德市每年霾日数最少,为12～26 d;漳州市霾日数最多,为74～118 d;而福州、厦门和泉州三市的霾日数相近.6个城市霾天气主要出现在12月—次年6月,7—11月霾的出现率极低且均以轻微霾为主,所占比例在85.5%以上;持续时间短暂的霾较多,半天和全天的霾较少. 在暖区辐合、高空槽和变性冷高压3种天气形势下霾出现频率均较高,分别达到21.2%～49.5%、9.1%～42.3%、6.1%～47.5%. ρ(PM₁₀)与能见度的相关系数最高,为-0.44~-0.33,并且各城市霾天气下的ρ(PM₁₀)均明显高于非霾天气;ρ(SO₂)除莆田市外,ρ(NO₂)除漳州市外,其他城市ρ(SO₂)和ρ(NO₂)均为霾天气高于非霾天气.      

天津冬季雾霾天气下颗粒物质量浓度分布与光学特性

年1—2月连续在线观测天津ρ(PM_2.5)、ρ(PM₁₀)、大气能见度、σ_sp(气溶胶散射系数)、σ_ap(气溶胶吸收系数)和AOD(大气光学厚度),结合气象资料,分析天津城区雾霾天气下的颗粒物质量浓度分布与光学特性. 结果表明:在为期52d的观测期间,发生雾日8d、轻雾日1d、霾日29d,雾霾日占观测时长的73%;霾日ρ(PM_2.5)/ρ(PM₁₀)为0.65,SSA(单次散射反照率)为0.95,MSE(气溶胶质量散射系数)为3.30m2/g,均高于非雾霾日,表明雾霾日下细粒子的散射作用是大气消光的主要贡献者;雾霾日的σ_sp和σ_ap均高于非雾霾日,随着霾等级增强,σ_sp和σ_ap逐渐增大,重度霾天气的σ_sp和σ_ap与中度霾天气相当,分析高RH可能是造成能见度进一步降低的主要因素;雾霾天气下AOD_500nm和波长指数均显著高于非雾霾天气,表明雾霾天气下气溶胶浓度远高于非雾霾天气,并且细粒子占主导地位.