霾天气影响下的京津冀气候变化特征与成因

利用1961~2016年京津冀90个国家级气象站的霾数据集、日平均相对湿度、14：00能见度、日平均气温、日累计降水、日平均风速、辐射等数据,采用MASH方法、线性趋势分析方法、曼-肯德尔（Mann-Kendall）法以及相关分析等方法研究了京津冀地区霾天气影响下的气候变化特征.结果表明：京津冀地区年平均霾日数呈明显的增长趋势,增长率为5d/10a以上,大中城市年平均霾日数明显高于其他地区,霾日数突变增多发生在1992~1993年,在国家大气污染防治专项资金注入以后年平均霾日数增长趋势减缓;京津冀地区霾日和非霾日年平均气温呈上升趋势,年平均能见度呈下降趋势;年平均降水日数总体趋势减少,但是霾日降水日数逐年增加,而非霾日呈现减少趋势,两者呈现对称相反关系;京津冀霾日和非霾日年平均风速均呈逐年下降趋势;霾日数具有随着GDP、能源消耗的增加逐年递增趋势.京津冀地区霾日和非霾日年平均总辐射和散射辐射都是逐年下降,霾日比非霾日下降趋势更加明显,年平均总辐射比散射辐射下降明显;年平均霾日数与年平均总辐射、年平均风速、年平均降水呈负相关,但是与年平均气温、GDP、能源消耗呈正相关.     

京津冀区域霾天气特征

汇总京津冀区域内107个地面站的气象资料,利用14时实测的气象要素和天气现象资料对霾日进行判别,统计出各个站点1980~2008年中逐年及各月的霾日数.结果表明,北京、天津、河北霾天气整体变化趋势和波动特征较为相似,且均呈增加趋势,非城区站点平均霾日数明显呈增加趋势,且与市区站点霾日数的差距越来越小.京津冀区域霾日数的月际变化呈明显的双峰特征,即夏季和冬季霾日数较高.空间分布表明,霾日数高值区主要位于北京、天津、保定、石家庄、邯郸和邢台等地.多数站点霾日14时平均风速比非霾日低了1.0m/s以上,14时平均相对湿度则比非霾日高出20%以上.     

1960~2013年我国霾污染的时空变化

利用近54年（1960～2013年）我国霾日以及一些相关气象要素的观测资料,采用气候倾向估计、聚类分析、累积距平和突变检验等多种方法,分析了我国霾日数变化特征.结果表明：我国的霾污染主要发生在中东部和南部,尤以北京、山西中部和南部、河南局部地区、长江三角洲和珠江三角洲等地最为严重,我国西部和东北部地区相对较少.霾日发生的频率总体呈增加的趋势,而且与能源消耗总量有很好的正相关关系.我国霾日数的增加除了依赖于污染源排放加剧外,不利的气候条件加剧了霾天气的发生.近54年降水日数、平均风速、日照时数和相对湿度与霾日数的相关系数分别为-0.653、-0.635、-0.462和-0.699,远远超出了99.9%的信度检验标准.聚类分析表明,上升极显著、上升显著和上升明显的站点年平均霾日数近年来均有加速上升的趋势,其累积距平的变化趋势为下降-平缓-上升型.轻微上升站点上升时期为20世纪60年代至70年代末与2000年之后,累积距平为多波动型.轻微下降与下降明显的站点快速上升时期为60年代至70年代末,随后均有不同程度的下降,累积距平呈上升-平缓-下降型,且在1992～1993年间霾日数发生了由多到少的突变.     

南京地区霾天气特征分析

利用南京气象站和江浦、六合、溧水、江宁、高淳等5个南京郊区气象观测站1961～2005年地面气象观测资料,对南京地区霾天气的气候特征、气象要素特征及其成因进行了分析.结果表明,南京地区6站霾天气均呈现出冬季>春季>秋季>夏季的季节特征;南京站45年来年霾日数呈明显上升趋势.能见度与相对湿度呈负相关;霾天气受气象要素的影响,静小风、较高相对湿度有利于霾天气出现.霾天气的增加可能是由总悬浮颗粒物(TSP),尤其是细颗粒物的增加导致的.     

1973-2012年乌鲁木齐市霾日数变化特征

基于乌鲁木齐市1973-2012年逐日气温、降水、风速、能见度等资料,分析了霾日数的时间变化特征及其与气象因子的关系。结果表明:乌鲁木齐霾主要发生在冬半年,其中10月霾日数最多;夏半年发生较少。年霾日数、年霾最大持续日数、轻度霾日数、中度霾和重度霾日数总体都呈减少趋势,且都在1981-1990年发生最多,在1991-2000年发生最少。年霾日数存在18~20 a的周期,并在1990年发生减少突变。霾日数与气象因子有密切的相关性,平均水汽压、年平均相对湿度和年降水量与霾日数呈正相关,风速和平均气温与霾日数呈负相关,日照时数与霾日数相关性不显著。     

1981-2014年四川不同强度霾时空特征及气候成因研究

利用四川156个气象观测站1981-2014年霾日观测资料,对区域内不同强度霾日的时空分布特征及变化趋势进行分析.结果发现：不同强度霾日数呈现轻霾和重霾显著上升、中霾下降的趋势,20世纪90年代后霾日整体偏多,其中,秋、冬季发生频率偏高,12月和1月是多发时段;不同强度年均霾日高值区集中在盆地中部、东部地区,低值区主要位于盆地西南地区,并呈现盆地中北部霾日逐年减少,盆地南部逐年增多的变化趋势.结合季节特征探讨霾日形成机理发现,春、夏季欧亚中高纬度呈现两槽一脊的环流形势,印缅槽较强,利于降水,盆地相对湿度为85%以上,高原东侧上升气流较明显,大气对流层中下层为"上冷下暖"的递减层结,利于大气污染排放物垂直交换及其对外扩散;秋、冬季高纬度以纬向环流为主,经向环流偏弱,冷空气被阻挡在盆地以北以西区域,盆地东部为下沉气流,850 hPa以下的偏东气流使东部污染物向西蔓延,青藏高原以东地区上空为显著的"上暖下冷"逆温层结,相对湿度为80%左右,地面气温增加,相对湿度下降,使霾不易向雾转换,加重霾日高频状况的发生.     

华北冬季能见度变化的三种典型特征及影响因子分析

利用华北地区常规观测数据、NCEP/NCAR再分析数据以及环境质量数据,采用经验正交函数分解、回归分析、相关分析等方法,对华北地区1981～2017年冬季能见度变化特征及影响因子进行分析,结果表明:在能见度趋势变化上,20世纪90年代中期后,北京及其周边少部分区域的冬季平均能见度经历了上升过程,而其它区域冬季能见度变化趋势则相反,这种反相变化特征与污染物排放量的局地差异关系密切;能见度的低频波动变化与冬季风强度具有显著的正相关关系;能见度的高频波动特征则与温度、相对湿度、风速等局地气象要素有关,在华北中部、南部,能见度与温度、风速呈正相关,与相对湿度呈负相关,在华北北部,能见度同温度、相对湿度的关系并不显著,与风速呈负相关关系。     

长沙近42年气候变化对霾日的影响

利用长沙站1971-2012年地面气象观测资料,分析了长沙42年霾日数的变化特征及气象因子对霾日的影响。结果表明:(1)年气温、暖日数、暖夜数、冷日数、冷夜数、风力条件f≥5 m/s日数、f≥10 m/s日数、降水量≥0.1 mm日数等是影响长沙霾日数的关键因子;(2)近42年来,年气温、暖日和暖夜数呈极显著升高、增加趋势,它们与霾日呈极显著正相关;冷日和冷夜数呈极显著减少和减少趋势,与霾日呈极显著和显著负相关;(3)f≥5 m/s日数、f≥10 m/s日数及降水量≥0.1 mm日数呈极显著减少趋势,与霾日呈极显著、显著负相关;(4)近42年来长沙霾日数呈极显著增加趋势;气候变暖、风力条件对大气污染物稀释扩散能力明显减小以及降水对大气的净化能力减小,是近10年霾日数激增的3个重要原因。     

1960~2013年华南地区霾污染的时空变化及其与关键气候因子的关系

利用线性回归、聚类分析及相关分析等统计方法对华南地区57个地面气象站的观测资料进行分析,探究近54年华南地区霾日数的时空变化特征及其气候成因.结果表明,年平均霾日数大值区主要分布在广东珠江三角洲(珠三角)地区和广西中东部.54年来霾日数呈现显著的上升趋势,而2008年后有所下降.霾日数的季节变化表现为冬季最多,其次是秋季和春季,夏季最少.2008年以后春、夏、秋3季霾日数有所下降,而冬季仍维持在较高水平.不同等级霾日数在近54年来均有不同程度的上升,霾污染不仅在日数上有明显的增加趋势,而且污染强度在加强.不同地区霾日数的快速增长时期不一样,污染严重和正常污染地区发生在20世纪90年代,而相对清洁地区发生在2000年以后.另外近10年污染严重和正常污染地区霾日数有所下降,但相对清洁地区仍维持快速的增长趋势.近54年华南地区年降水日数、年平均风速、大风日数和年小风日数等气候因子变化结果致使气溶胶粒子的湿沉降减弱,污染物扩散能力下降,霾天气生成概率增加.     

基于精细观测资料的深圳不同季节霾及其污染特征分析

利用2010~2013年逐时霾、能见度和空气质量监测数据,分析了深圳霾天气的变化特征、霾与空气质量和气象条件的关系.结果表明:深圳市霾日数总体呈现增多增强趋势,2009年开始明显下降;霾日数呈“V”型月变化:即秋冬季多、春夏季少,秋冬季多发持续时间长、影响严重的霾过程,春夏季多发持续时间短的霾过程; 霾常伴有污染发生(35%),污染以轻度污染为主;霾时首要污染物PM2.5最多、其次O3,这说明PM2.5是造成深圳霾的主因,且深圳光化学污染严重. 霾时PM2.5、PM10 和O3季节变化明显,冬春季首要污染物以PM2.5为主(75%以上),夏秋季O3和PM2.5为主;分析还发现,风、相对湿度与霾密切相关,风速越弱,湿度越大, 越利于霾出现和发展.约80%的中重度霾出现在风速<2m/s,相对湿度70%~90%的情况下.     

近50年大兴区雾、霾气候特征及影响因素分析

文章利用北京市大兴区国家一般气象观测站1964-2013年50 a的历史地面气象观测资料,系统地分析了大兴区雾、霾天气气候变化特征及气温、风、相对湿度、最长连续无降水日数这些趋势变化特征对大兴当地雾、霾过程的影响。结果表明,雾日数变化趋势总体来说较平稳,霾日数波动性变化趋势比较明显;大兴区雾、霾日数在初秋及冬季较多,春季最少。从长期气象条件来看,雾、霾天气时,近地层主导风向多为偏南风,风速较非雾、霾天气时低了1.0 m/s以上,且静风所占频率较高;从1980-2014年北京地区霾现象发生时的相对湿度空间分布图来看,大兴、房山、通州相对湿度相比其他区域更大,维持在70%以上;逐月最长连续无降水日数与雾、霾出现次数的单谷型变化趋势较为一致。另外,1964-2013年气温每10 a增高0.4℃,平均风速减少速率为每10 a 0.2 m/s,气温和风速的这种变化趋势也不利于大兴地区污染物的扩散。     

1981~2010年深圳市不同等级霾天气特征分析

利用1981~2010年深圳市地面观测及空气质量监测资料,分析深圳不同等级霾天气的长期变化特征以及大气水平能见度、空气质量与霾的关系.结果表明:深圳霾日数总体呈增多趋势,强度增强,中度以上霾增多;各等级霾日数均呈增多态势,但不同等级霾日占年总霾日的比例变化趋势不同,轻微霾所占比例下降,轻度以上霾上升; 霾天气呈现冬季>秋季>春季>夏季的季节特征,但重度霾却是夏季最多; 霾导致大气水平能见度明显下降,霾日平均能见度较非霾日低6~7km,霾等级越高,能见度下降越明显,霾日能见度日变化幅度较非霾日小;霾日SO2、NO2浓度为非霾日的1.4~1.7倍,PM10是非霾日的2.2倍,大气颗粒物污染加剧可能是深圳能见度恶化、霾天气增多的一个重要原因;针对荔香站霾日SO2浓度日变化不明显,PM10 、NO2浓度呈双峰型分布,与上下班时段吻合,说明机动车的增加也是深圳霾天气增多的主因之一;霾等级越高,空气中PM10、SO2、NO2的浓度越高,从轻微到重度霾各级之间SO2、NO2和PM10浓度增幅大都在15%~20%.     

不同标准下湖北省霾日分布特征及气候因子影响分析

利用1981-2013年湖北省地面气象观测数据,基于不同判识标准,探讨湖北省霾日数和气候因子的分布特征及变化趋势。结果表明,2000年左右是霾站日数变化的分界点,之前小幅度震荡,之后显著增加,并在2007年达到峰值。冬季霾日发生最为频繁,其次为秋季和春季。霾日整体呈现增加的趋势,气候趋势系数在0.60以上。2000年以后5 a以下短周期的转换比较频繁,受人为活动影响加剧。3个霾频发区主要位于鄂西北丹江口和襄阳、鄂西南当阳和宜都、鄂东南大冶等地。通过5种判识标准相关性分析发现,标准1更适合于在湖北省霾日的分析中使用。同时对气候因子的分析表明,随着气温的增加和相对湿度的降低,霾日数呈显著增加,相关系数达0.6。     

东北地区近50年来霾天气气候特征

利用东北地区194个地面气象观测站的1961~2013年观测资料,对东北地区霾日及不同等级霾日的空间分布特征和时间演变规律进行分析.结果表明:东北地区霾日空间分布差异显著,辽宁中部和黑龙江中北部霾日相对较多,年平均霾日超过50d,吉林西部地区霾日最少,年平均霾日不超过2d,不同等级的霾日日数空间分布与总霾日日数基本一致;东北地区霾日主要集中在冬季,占全年霾日57.9%,秋季次之,春季最少;1961~2103年东北地区平均霾日呈显著增加趋势(2.9d/10a),其中1981~2000年时段增加最为显著,轻微霾日、轻度霾日、中度霾日和重度霾日均呈增加趋势,但轻度霾日、中度霾日和重度霾日21世纪以来较80年代略有减少.     

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。     

本溪地区灰霾天气时空分布特征分析研究

近年来,灰霾天气对本溪地区的影响越来越严重,由霾引发的环境污染对人们生产生活造成的影响也越来越大,因此对灰霾天气发生的时空分布特征的研究就尤为重要.文章运用本溪地面观测2012-2014年本溪市、本溪县、桓仁县3个国家基本站的观测资料,对霾日进行筛选和统计,分析本溪地区霾日发生的时空分布特征,本溪地区霾日数呈逐年增长趋势,2014年霾日数增长迅速.本溪地区冬半年霾日明显多于夏半年,两县霾日少于市区,空气质量优于市区.     

1961—2013年辽宁省不同等级霾现象时空分布特征及其气候成因

利用辽宁省52个地面气象观测站的观测资料,对辽宁省不同等级霾日时空变化特征和气候成因进行分析.结果表明,辽宁省霾日在空间上存在一个高值中心(沈阳)和两个副高值中心(锦州西南部和朝阳东部),年平均霾日在50 d以上,辽西山区和东北部山区年平均霾日最少在10 d以下.辽宁省霾日主要集中在冬秋季,占全年霾日60%以上,夏季次之,春季最少;1961—2013年辽宁省平均霾日呈明显增加趋势(3.5d/10 a),轻微霾日、轻度霾日和中度霾日也呈显著增加趋势,重度霾日无明显变化.不利的气候条件加剧了霾日的出现,霾日数与降水日数呈显著负相关,降水日数的显著减少(-2.6 d/10 a)导致大气对污染物的沉降能力减弱,而静风日数增加(5.1 d/10 a)、年平均风速减小(-0.2m·s-1/10 a)和大风日数的减少(-10.1 d/10 a)则使得空气中污染物不易扩散,增加了霾天气形成的概率.     

长江三角洲城市群霾的演变特征及影响因素研究

重建了长江三角洲1961~2007年霾气候数据序列,分析了霾日数的时空变化特征及城乡差异,并探讨了大气污染以及地面和近地层气象条件对霾发生的影响.结果表明,利用湿度—能见度指数参与霾气候序列重建的方法具有一定的合理性和科学性.过去47a间,长江三角洲霾日数总体上呈逐渐增多的趋势,并且四季霾日数都增加.空间上,整个长江三角洲霾日数基本上都呈增加趋势,并以杭州和南京增加最多.近30a来长江三角洲大城市、中等城市和城镇乡村站间霾日数变化具有明显差异.地面气象要素中风速和最长连续无降水日数与霾发生具有较好的对应关系.在霾天气过程和对应的清洁过程,近地层温度、位势高度和风场也都具有明显的差异.长江三角洲霾变化趋势与我国京津冀、珠江三角洲等地的变化一致.区域大气污染物排放量的增加,尤其是细颗粒物的增加是霾出现频率增加的可能原因,全球气候变化以及区域城市化造成的气象条件改变也有利于霾日的增加.     

基于微脉冲激光雷达的上海浦东地区不同强度霾研究

利用微脉冲激光雷达(MPL)对上海浦东2008年12月1日至2010年11月31日期间连续观测的霾期间气溶胶的消光特性进行分析,讨论了上海浦东地区不同强度霾和无霾时气溶胶的垂直分布日变化与季节变化.结果表明,重、中度霾的气溶胶主要分布在500m以下,小时平均消光系数值在0~1.2km-1范围内波动;轻度霾及轻微霾时段,小时平均消光系数波动范围约在0~0.5km-1;无霾时段小时平均消光系数波动范围约在0~0.2km-1;中-重度霾时段消光系数春>冬>夏>秋;夏季低层大气消光较大,春季高层大气消光较大,冬秋两季随高度增加消光逐渐减小;夏冬两季较易发生中、重度霾.     

2013年常州市灰霾天气特征分析

利用2013年环境空气监测资料和同期的地面气象资料,分析了常州市灰霾天气的时间变化特征,对灰霾天气发生时空气质量和气象要素的变化特征进行了分析。结果表明:2013年常州市灰霾天气频发,12月灰霾天数最多,发生重度灰霾天气的频率最高。不同空气质量级别情况下都可能发生灰霾天气,以轻度污染发生频次最高。灰霾在各时次均可能发生,07:00-09:00出现频率最高,15:00-18:00出现频率最低,灰霾高发的冬季,日变化特征不明显。东北和东北偏东风向下、地面24 h正变温时,霾的发生几率更大,相对湿度在75%~80%时,灰霾发生概率最大,此后随相对湿度减小而降低。灰霾天气下,随着相对湿度的升高,能见度水平呈明显下降趋势,最低仅0.7 km。