维普资讯 http://www.cqvip.com 第２４卷第３期 ２００８年Ｏ６月 热带气象学报 Ｖｏ１．２４，Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．，２００８ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＲＯＰＩＣＡＬ ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹ 文章编号：１００４．４９６５（２００８）０３—０３０３．０４ 济南市霾气候特征分析及其与地面形势的关系 王建国 ，王业宏２ ７盛春岩２一， 高慧君２，杨晓霞２，张华４ （１．山东省气象局，山东济南２５００３１；２．山东省气象台，山东济南２５００３１ ３．山东省气象科学研究所。山东济南２５００３１； ４．国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室，北京１０００８１） 摘 要：利用济南市１ ９５ １ ２００６年地面气象观测资料，对济南市霾日数的变化规律进行了统计分析，并结 合地面风速和气压场形势对霾与气象条件的关系进行了分析。结果发现：１９８０年代 １９９０年代霾日数最多， 近几年有下降的趋势；秋冬季霾日数较多，夏季较少；霾发生的天气型主要有冷高压型、低压槽型等；污染物 ＰＭｌ０的浓度与霾的发生有密切关系。 关键词：霾；气候统计特征；天气型 文献标识码：Ａ 中图分类号：Ｘ１６ 研究了广州市空气污染的变化特征并进行预报。罗森 １引 言 波等ｆ８ 对广州市大气污染与气象条件关系进行了统计 分析。关于霾的分析研究，刘爱君等ｆ９】指出霾日数的年 空气中的粉尘、硫酸与硫酸盐、硝酸与硝酸盐、 黑碳、有机碳氢化合物等粒子能使大气混浊，视野模 糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于１０ ｋｍ时， 际变化大多与大气中的污染物浓度有关，而月季的变化 多受天气形势和气象条件所控制。江盏等ｆ１ ０】分析了 ２００３年深圳市霾气候特征及影响因素。钱峻屏等ｆ】ｌＪ研 究了汕尾市雾霾天气的能见度多时间尺度特征。济南 将这种不是由水滴、冰晶组成的气溶胶系统造成的视 程障碍称为霾天气［１－３］。近年来随着工业的快速发展、 污染物排放和城市悬浮物的大量增加，空气质量、大 作为省会城市，人口众多，经济发展迅速，机动车拥 有量、建筑工地扬尘量和工业耗煤量、工业废气排放 量都在不断增加，霾天气较为常见。但对霾天气的历 气污染和城市状况越来越引起人们的关注。特别是霾 的出现对人类的影响很大，不仅导致大气能见度降低， 增加交通事故的次数，而且还能诱发鼻炎、支气管炎、 史气候特征，尚未开展相关的研究。因此，分析济南 市霾天气气候特征，对于环境治理、开展霾天气预报 等均有重要意义。 小儿佝偻病等多种疾病，危害人体健康。霾和轻雾都 是能见度小于１０ ｋｍ的天气现象，容易混淆，其主要 区别在相对湿度上【０ Ｊ。吴兑等ｆ４ 发现珠江三角洲的气 溶胶污染中，主要是细粒子污染。已有研究表明，空 气污染的变化与气象条件有密切关系，周亚军等ｆ５】研究 了广州空气污染指数特征及其与地面气压型的关系。 ２资料和方法 本文使用１９５１—２００５年济南地面观测的能见度、 湿度、天气现象资料，２００２—２００５年ＳＯ２、ＮＯ２和ＰＭｌ０ 的日平均浓度。定义当日平均能见度（ＭＯＲ）ｄｘ于１Ｏ ｋｍ、日平均相对湿度（ＲＨ）ｄ￣于９０％，并排除降水日的 李琼等ｆ６ 发现大气中的污染物浓度不仅与当天的天气 类型有着密切联系，而且与前几天的天气类型的持续 时间、地面气压场等天气因素均有关系。纪忠萍等 情况为一个出现大气霾的日子ｆ３ 】。依据上述资料和方 法，计算了济南市５５年的霾日数。 收稿日期：２００６—１２．１３；修订日期：２００７－０９—０３ 基金项目：山东省气象局２００８年重点课题“山东省雾霾天气预报预警技术研究”（２００７ｓｄｑｘｚ０６）；国家重点基础研究发展计划资助（项目编 号：２００６ＣＢ４０３７０７）￣同资助 ：作者简介：王建国，男，江苏人，高级工程师，主要从事天气预报业务。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｊｇ＠ｓｄａｎ．ｃｏｍ．ｃｎ 维普资讯 http://www.cqvip.com 热带气象学报 ２４卷 着经济发展规模扩大，机动车尾气、煤燃烧、扬尘共 ３济南市霾天气的气候特征 同作用下的复合型空气污染形成了第二次能见度恶化 时段，时间大体是在１９９１～１９９９年，１９９２年霾天数达 ３．１ 济南霾日数的长期变化趋势 图ｌ是济南市过去５５年霾天气（ＭＯＲ＜１０ ｋｍ，ＲＨ ＜９０％变化曲线，可以看到，济南市年霾日数总体呈上 升趋势。１９５０年代～１９７０年代，霾天气较少，每年霾天 气不足６０天，但年霾日数呈缓慢上升的趋势。自１９８０ 年代初开始，该地区的能见度急剧恶化，霾天气显著 增加，最多一年超过１９０天（１９９２年）。其中有３次较大波 到１９０天，平均不到两天就有一次。霾日数在２０００年之 后显著下降，原因可能有两种，一方面可能与济南地 面观测站搬迁有关系；另一方面与１９９０年代中后期济 南市实行“青山、碧水、蓝天”计划，积极进行环境 保护和污染控制有关。 ３．２济南市霾日数的月、季和年代分布特征 从图２来看，济南市霾日数存在明显的季节性变 动，１９８０年代初～１９８５年是霾天数第一次明显的上升时 化，霾主要出现在ｌ０月到次年的３月，其中ｌ２月份 期，年平均在１４０天以上，每２～３天就有一次霾天气。 最多，平均达１１天；其次为１月，平均ｌ０．３天，６月 霾日数的这种变化体现了改革开放后山东的第一次经 霾日数最少，仅有３．５天，其次为５月３．６天。图３给 济大发展。当时我国环境保护法规还不完善，环境保 出了各季平均霾日数分布，冬季霾日数为２９．４天，占 护措施刚刚起步，大气污染物直接排放，气溶胶污染 较为严重；１９８５年后出现了好转，但霾日数仍在每年 全年的３９％，秋季占２５．２％，秋、冬季占全年霾日数的 １００天以上，这可能与我国当时的环境政策有关，济南 ６４．２％，夏季霾日数最少，仅为１２．１天，占全年的１６．１％。 市开展的消烟除尘措施有效地改善了能见度；而后随 表现出秋冬季霾日数多，春夏季少的分布特征。 ｆ ｆ Ｉ 口了 — ｌｒ ｌ Ｌ 一一 ‘＿— 、一 ＿ Ｊ■・－一一－ 年份 图ｌ济南市ｌ９５ｌ～２００５年霾天气ＭＯＲ＜ｌ０ ｋｍ，ＲＨ＜９０％出现天数。 ｌ２ １０ Ｌ ８ ＼ ／ ６ ’＼ ・／ 、． — ４ ２ ０ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ 图２济南巾逐月平均霾日数变化 ３５ Ｉ ３０ ２５ ２０ ｌ５ ｌ０ ５ －￣－１４．８ 圈１２．１ ０ ．。圈 ． 春季 夏季 秋季 冬季 图３济南市霾日数的季节变化 维普资讯 http://www.cqvip.com ３期 王建国等：济南市霾气候特征分析及其与地面形势的关系 ３０５ 表１是济南不同年代霾发生频率。可以发现霾出 现日数在１９５０年代年平均为２１．４天，１９６０年代有所减 少，为１６．５天；１９７０年代是１９６０年代的２倍多，１９８０ 年代和１９９０年代蕴出现日数显著上升，平均日数分别 达到１４４．１天和１５５．４天。 表１济南市霾日数年代季变化 ４济南市霾的典型天气类型 霾的出现与气象条件关系密切，通过对２００６年霾 天气出现时地面形势分析，发现各种天气形势下均有可 能出现霾。一般霾天气出现时地面气压场较弱，风速较 小，最大风速为４ ｍ／ｓ，最小为１ ｍ／ｓ，平均２．５ ｍ／ｓ以 下。 表２为济南市出现霾天气时１４时地面风向出现频 率，可以看出，济南市出现霾天气以西北风为主，占 ６４％，与高压前部控制一致；吹东北风的占１９％，与高 压脊控制一致，吹东风、东南风、西南风和南风时出现 霾的概率较小，分别为３．５％、２％、８％、３．５％，与低压 控制一致，说明济南市在低压影响下出现霾的天气概率 较小。同时对２００６年济南市大雾天气进行了普查，结 果发现上述霾天气发生时，无大雾天气出现。 表２ ２００６年济南市出现霾天气时１４时风向频率（％） 主要天气型为： （１）冷高压型，占６４．５％，地面图上济南市处于冷 高压或变性冷高压控制之下，天气晴好，有霾生成影响 能见度。此种形势主要分为两种，一种为高压前部，此 种形势下的霾天气主要出现在秋冬季节，高压主体在河 套或蒙古地区，当在河套地区时强度较弱，在蒙古时高 压强度较强，特别是高压前部在山东省北部有弱气旋性 弯曲更易出现霾天；另一种高压底部型，高压主体在东 北，济南市位于高压底部偏东气流中，最后一种是人海 高压后部型，济南市处于人海高压后部，以均压场为主， 有时西北太平洋有台风向东北方向移动，此种类型的霾 一般出现在夏季。 （２）低压槽型，占１３．５％。此种天气形势分两种， 一种是低压主体位于蒙古东部到东北地区，低槽向南 延伸至山东省，济南市处于低压槽底部偏南气流控制 之下；另一种在河套地区东部和山东东部为弱高压， 济南市处于两高压之间的低压区。 （３）倒槽型，此种类型的霾一般出现在夏季。依据 倒槽位置一般分两种，一种在河套及其以南地区有东 北西南向或南北向倒槽，倒槽中心的位置偏西，济南 市处于倒槽前部东南或西南气流下；另一种是江淮流 域有倒槽，倒槽中心在江淮流域，济南市位于倒槽顶 部，在这种形势下，天空多云，但湿度较低，达不到 雾的标准。 （４）冷锋过境型，地面图上冷锋较弱，冷空气过境 之后易出现霾。 （５）冷锋前部型，锋面位于河套东部到华北中北部 地区，处于偏南气流之下。 另外，济南市受较强冷高压控制或地面有气旋产生 且伴随强降水时最不易出现霾天。 ５ 能见度与ＳＯ２、ＮＯ２和ＰＭｌｏ浓度的关系 为进一步了解济南市霾天气与ＳＯ２、ＮＯ２和ＰＭｌｏ 等大气污染物浓度的关系，表３给出了２００２～２００５年 各种天气出现时，能见度与污染物浓度ＳＯ２、ＮＯ２及 ＰＭｌｏ之间的相关系数。可以看到，能见度（除去大雾及 降水天气）与污染物的相关系数都是负值，说明霾天气 发生时污染物的浓度增加，ＰＭ ｏ与能见度的相关系数 最大，为一０．３９７ ７，通过了显著性水平 ＝Ｏ．００１的显著 性检验，而能见度与其他两种污染物的相关系数较小， 均未通过检验。大雾天气发生时能见度与污染物的相 关系数分别为一０．１７６ ８、０．１３９ ９和一０．１３８ ３，相关系数 都不高。逐日能见度与污染物的相关系数都为负值， ＰＭｌｏ与能见度的相关系数为～０．２４５，显著性水平达到 ＝０．０２的显著性检验。由此来看，ＰＭｌ０浓度的增加与 能见度下降（霾天气）关系密切。 表３ ２００２～２００５年各种天气时能见度与 ＳＯ２、ＮＯ２和ＰＭｌｏ的相关系数 ６结 论 （１）济南市霾天气主要出现在１０月一次年３月， １２月最多，平均达１１天，６月最少，仅有３．５天。秋 冬季占全年霾日数的６４．２％，夏季占全年的１６．１％。 （２）济南市霾日数，１９５０年代～１９７０年代较少， 每年不到６Ｏ天，１９８０年代～１９９０年代年霾日数较高， 维普资讯 http://www.cqvip.com
热带在１００天以上，２０００年后霾日数明显下降。 气象学报 ２４卷 地面形势发现冷高压型和低压槽型为霾发生的主要天 气型，占总发生日数的７８％。 （３）霾天气的出现与气象条件有密切关系，冬季冷 空气活动频繁，大气层结稳定，再加上济南处于采暖 季，污染物难以扩散，霾日数较多；夏季是济南市的 雨季，强对流天气时有发生，霾日数相对较少。普查 （４）大气中颗粒物（ＰＭ１０）的浓度与能见度下降（霾 天气）有密切关系。 参考文献： ［１】中央气象局．地面气象观测规范［Ｍ】．北京：气象出版社，１９７９：２２—２７ ［２】吴兑．关于霾与雾的区别和霾天气预警的讨论［Ｊ１＿气象，２００５，３ １（４）：３－７ ［３】吴兑．再论都市霾与雾的区别［Ｊ】．气象，２００６，３２（４）：９－１５ 吴兑，毕雪岩，邓雪娇，等．珠江三角洲大气灰霾导致能见度下降问题研究［Ｊｌｌ气象学报，２００６，６４（４）：５１０—５１７ ［５】周亚军，熊亚丽，肖伟军，等广州空气污染指数特征及其与地面气压型的关系［Ｊ１＿热带气象学报，２００５，２１（１）：９３－９９ ［６】李琼，李福娇，叶燕翔，等．珠江三角洲地区天气类型与污染潜势及污染浓度的关系［Ｊ１＿热带气象学报，１９９９，１５（４）：３６３－３６９ ［７】纪忠萍，罗森波，邝建新，等．广州市空气污染的变化特征及预报［Ｊ１＿热带气象学报，２００６，２２（６）：５７４—５８１ ［８】罗森波，罗秋红，谢炯光，等．广州市大气污染与气象条件关系的统计分析［Ｊ１＿热带气象学报，２００６，２２（６）：５６７－５７３ ［９】刘爱君，杜尧东，王惠英，等，广州市霾天气的气候特征分析［Ｊ１ｌ气象，３０（１２）：６８—７１ ［１Ｏ】江盔，曹春燕，２００３年深圳市霾气候特征及影响因素［Ｊ１＿广东气象，２００４，２Ｏ（４）：１４—１５ 【１１】钱峻屏，黄菲，黄子眉，等．汕尾市雾霾天气的能见度多时间尺度特征分析【Ｊ］．热带地理，２００６（０４）：３０８—３１３ ＡＮＡＬＹＳｉＳ ＯＦ ＣＬＩＭＡＴＩＣ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ ｏＦ Ｈ［ＡＺＥ ＩＮ ＪＩ ＮＡＮ ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ．ｇｕｏ１，ＷＡＮＧ Ｙｅ ｈｏｎｇ ，ＳＨＥＮＧ Ｃｈｕｎ．ｙａｎ ３， ＧＡＯ Ｈｕｉ－ｊｕｎ ，ＹＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｘｉａ ，ＺＨＡＮＧ Ｈｕａ （１．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｊｉ ｎａｉｌ ２５００３ １，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙ，Ｊｉ ｎａｉｌ ２５００３ １，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，Ｊｉ ｎａｉｌ ２５００３１，Ｃｈｉｎａ； ４．Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｓｔｕｄｙ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｅｎｔｅｒ，ＣＭＡ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｌｉｍａｔｉｃ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａ１ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｎｎｕａｌ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｈａｚｅ ｄａｙｓ ｉｎ Ｊｉ ｎａｎ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｆｒｏｍ １ ９５ １ ｔｏ ２００５，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｔｏ ｆｏｒｍｉｎｇ ｈａｚｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔＳ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｈａｚｅ ｄａｙｓ ｉｓ ｖｅｒｙ ｈｉｇｈ ｆｒｏｍ １９８０’Ｓ ｔｏ ｌ９９０’Ｓ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １００ ｄａｙｓ．ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｙｅａｒ ２Ｏｏ０：ｆｕｒｔｈｅｒ ｍｏｒｅ．ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍｏｒｅ ｈａｚｅ ｄａｙｓ ｉｎ ｗｉｎｔｅｒ ａｎｄ ａｌｌｔｕｍｎ ｔｈａｎ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ ｎｄ ｓｐｒａｉｎｇ；ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｗｅａｔｈｅｒ ｐａｔｔｅｒｎ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｔｈｅ ｈａｚｅ ｉｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｊｉ ｎａｎ ｉｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ ｃｏｌｄ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｎｄ ａａ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｒｏｕｇｈ；ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＰＭｌｏ ｏｎ ｈａｚｅ ｗｅａｔｈｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈａｚｅ；ｃｌｉｍａｔｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｓｙｎｏｐｔｉｃ ｔｙｐｅ