随着社会的进步、城市发展进程的加快, 城市生态环境遭到了严重的威胁, 其中空气质量的恶化, 雾霾天气现象的增多, 给人们带来了极大的危害和不便。雾、霾是造成能见度降低的主要灾害性天气现象, 对公路、铁路、航空、航运、供电系统、农作物生长等均有重要影响, 且易引发交通事故及城市空气质量问题[1], 中国一些地区已经把雾霾天气作为灾害性天气预警预报。雾霾, 主要组成为雾和霾, 但雾和霾又是两种不同的物质, 其组成成分有很大的差别。雾主要是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统, 多出现于秋冬季节, 是近地面层空气中水汽凝结或凝华的产物[2,3]。雾又分为浓雾 (能见度为0.5 km以下) 、雾 (能见度为0.5~1 km) 、轻雾 (能见度为1~10 km) 。霾是一种对视程造成障碍的天气现象, 中国气象局把大量极细微的干性尘粒、烟粒、盐粒等均匀地悬浮在空中, 使水平能见度小于10 km、空气普遍出现混浊的天气现象称为霾也称灰霾 (或烟雾) [4]。霾的厚度比较厚, 可达到1~3 km。由于灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾, 其散射较长波长的光较多, 因而霾看起来呈黄色或橙灰色。一般在能见度1~10 km情况下, 雾和霾较难辨别, 其中, 吴兑[5]认为相对湿度的限值有一个区间80%~95%, 霾和雾是可以相互转化的, 根据最新的中华人民共和国气象行业标准QX/T 113-2010规定, 能见度小于10.0 km, 排除降水、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟幕、吹雪、雪暴等天气现象造成的视程障碍, 相对湿度小于80%, 判识为霾。
在早期研究中, 国内外学者对雾霾气候特征以及雾和霾的划分作了较为细致的分析[6]。陈燕等利用南阳市1971—2007年地面气象观测站的统计资料分析了南阳市灰霾天气污染特征[7], 钱峻屏分析了广东省雾霾天气下能见度的时空分布特征等[8]。此外还有学者主要结合遥感、地理信息系统等新型技术手段, 对雾、霾的物质组成、来源、污染过程及危害做过相关研究[9,10,11,12]。据《经济参考报》报道, 气象部门的统计数据显示, 2013年全国的雾霾平均天数已达到29.9 d, 创52年来之最。
云浮市位于广东省的中西部, 居西江中游以南, 有“石材之乡”的称誉。地理位置为北纬22°22′~23°19′, 东经111°03′~112°31′。东边与肇庆市、江门市相邻;南边和阳江市、茂名市交界;西边与广西梧州市接壤;北边靠近西江, 与封开县、德庆县隔江相望。云浮市靠近北回归线属于亚热带季风气候, 年均温度为26.5℃, 年平均降水量为1 670.5 mm, 年均日照时间高达1 418 h。丘陵主要是云浮市的地貌, 并且云浮多沿山地边缘发展。
本文所用的台站资料是从云浮市气象资料数据库中提取, 其中主要为云浮四个站 (云浮、罗定、新兴、郁南) 的雾日和霾日数资料, 资料时间的尺度为1965—2012统计数据, 四测站基本情况见表1。其中考虑到霾日数统计时间较晚, 因此这里分析的霾日数资料主要用到的是2000—2012年观测的数据。本文中数据统计标准为:雾霾现象出现的日数为雾日和霾日数的总和, 天气现象观测记录有大雾, 则记为一个雾日;能见度小于10 km, 相对湿度小于或者等于70%, 排除降水、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟幕、吹雪、雪暴等天气现象造成的视程障碍, 记为一个霾日[6]。本文中数据处理主要用到是线性趋势分析法、相关性分析法、滑动T检验法、山本法以及Mann—Kendall突变检验等统计学方法。
云浮地区1965—2012年逐年雾霾日数变化如图1所示。由图1可知, 云浮市各测站雾霾在20世纪90年代之前主要以一个波动较小趋势在发展, 雾霾日数均处在平均值左右, 但是从90年代以后各测站雾霾日数大幅度增加, 之后以较大的振幅变化, 总体趋于增加的趋势。其中罗定站在1965—1987年雾霾日数有微小的波动变化, 一直到2007年都是处于直线的趋势, 基本没有变化。但在2007年之后突然又有一个较大的变化, 雾霾日数趋于增加。
图2是云浮市以及各区县测站的2000—2012年的逐年雾霾日数变化曲线。由图2可见, 2000—2012年近13 a来, 四个测站整体处于一个上升的趋势。另外, 尤其是郁南, 在2007年出现历史最大值 (雾霾日数159 d) 之后呈现小波动的形势发展, 预计未来一年雾霾天数会有所减少。云浮市区则呈现一个较大的波动发展, 振幅大概为30 d, 在2007年出现一个峰值 (118 d) , 之后一直到2012年又有一个峰值 (112 d) , 预计未来雾霾天数会回到平均值 (88.6 d) 。新兴变化趋势基本和云浮市区相同, 但雾霾天数要比市区少许多。新兴近13 a平均雾霾天数为 (66.1 d) , 而且新兴的总体变化是以减少的趋势发展。罗定则在2000—2008年雾霾各年观测日数都是不超过10 d, 之后变化较大一直到2011年增加到137 d, 有一个较大的突变过程。
1965—2012年云浮各县地区季节雾霾总日数变化如图3所示。由图3可知, 四个测站雾霾日数出现最多都是在冬季, 其次是秋季和春季, 夏季出现雾霾日数最少。全市雾霾变化也是在冬季出现最多, 接下是在秋季, 夏季最少。总体全市雾霾天气主要出现在秋冬季, 最少出现在夏季。出现的月份主要在12月最多, 其次是1月、5月和6月出现的最少。全市霾日数最多出现在冬季, 其次是秋季, 最少出现在夏季。霾最多出现在1月和12月, 其次是11月和2月, 最少出现在8月。主要原因是由于秋冬季节云浮地区多位于变性高压脊的控制下, 天气晴朗、空气干燥、气压较为稳定。再加上风力微弱, 导致地面附近的灰尘、汽车尾气难以扩散或稀释, 从而导致出现霾天气的日数增多。而春夏季正值云浮地区汛期, 大气对流活动旺盛、雨水充沛, 雨水对空气中的灰尘等污染物起冲刷作用, 不利于霾天气的形成。
由图4可知, 1965—2012年雾霾年平均日数分布为郁南最多, 其次是新兴, 对于云浮市区来说雾霾日数还是处于较少的情况。最多的郁南县雾霾年平均天数达到43.4天, 最少的是罗定仅有14天。而对于霾的空间分布, 以云浮市区为最多, 其次是郁南县。但是由于对霾的统计时间较短, 因此对1965—2012年的霾年平均可能意义不大。再对比2000—2012年的雾霾 (c) 及霾 (d) 的分布, 可以看出雾霾的分布逐步向城区转移, 云浮市区最多, 年均89.0 d, 其次是郁南县, 年均73.0 d。然而霾年变化来看, 依然是城区最为严重, 年均64.5 d, 郁南次之, 年平均为61.0 d。
表2是用三种突变检验方法对云浮地区的雾霾日数突变年份的分析。从表2中可以看出, 不同检验方法得出的突变年份依旧差别较大, 其中山本方法检验出的突变年份最多, 可能由于检验取得信度值有关所致, 其次是滑动T法, 最少的是M-K法。但从三种方法来看, 云浮地区发生突变的时间基本在20世纪90年代后到2000年初。
第一, 1965—2012年, 云浮地区雾霾平均出现的天数是郁南县最多, 其次是新兴县, 呈现云浮市区周围的县区多、中间少的情况。从2000年之后, 雾霾出现的大值中心逐渐向云浮市区偏移, 云浮市区出现雾霾天数较多。从整体来看, 四个测站的雾霾出现的频次都趋于增加的趋势。2000年之后, 全市霾日数的变化整体趋于一个增加的趋势。以云浮市区最多, 其次郁南县。
注:a, c为1965—2012年;b, d为2000—2012年。
注:a, c为1965—2012年;b, d为2000—2012年。
第二, 全市各站雾霾日数最多出现在冬季, 其次是秋季, 在夏季出现最少。出现的月份主要在12月最多, 其次是1月, 5月和6月出现的最少。
第三, 全市各站霾日数最多出现在冬季, 其次是秋季, 最少出现在夏季。霾最多出现在1月和12月, 其次是11月和2月, 最少出现在8月。
第四, 滑动t检验法、山本法 (Yamamoto) 、MannKendall法的突变检验结果表明, 云浮地区雾霾日数发生突变的时间大概在1990—2000年, 增加趋势十分显著。但是通过不同的方法得到的突变年份差异较大, 其中山本方法检验出的突变年份最多, 其次是滑动T法, 最少的是M-K法。同时每种方法都是有一定的误差, 由于在选择数据处理是没有进行多组数据对比。从整体来看, 突变时间主要集中在2000年之后。
摘要：根据云浮市四个气象观测站 (云浮站、罗定站、新兴站、郁南站) 1965—2012年的雾霾日数统计资料, 采用滑动平均、线性趋势分析等统计方法, 分析云浮地区雾霾的时空变化特征。结果表明, 近48 a云浮地区雾霾平均出现次数以郁南县最多, 2000年之后大值中心明显向东南方向——云浮、新兴一带偏移;雾霾出现频次总体呈现增加趋势;雾霾天主要发生在冬季, 最多出现在12月或1月, 夏季最少, 最少出现在5月或6月。另外, 对2000—2012年间霾出现频次进行分析, 发现霾出现频次最多地区是云浮市区, 且主要发生冬季, 1月份最多, 其次为春季, 夏季最少。
关键词：雾霾,特征分析,区域分析,云浮市
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