2013年1月江苏雾霾天气持续和增强机制分析

利用江苏省能见度监测资料、自动站气象要素资料、探空资料、NCEP(1°×1°)和CFSV2(0.5°×0.5°)再分析资料,对2013年1月江苏雾霾持续性和13—14日大雾形成机制展开分析,结果表明:(1)中高纬平直的纬向环流,江苏位于地面高压底部偏东气流中,冷高压主体偏北,是1月发生持续雾霾天气的大背景。较弱的偏北经向风导致冷空气势力较弱,为1月江苏雾霾天气持续发生提供了近地层有利的稳定形势。(2)近地面相对湿度85%以上,风速小于3 m·s~(-1),风向以偏东风为主,凌晨与夜间温度露点差小于3℃。这些条件的稳定为持续雾霾发生提供了良好的气象因子。(3)地面辐射降温和弱冷平流共同作用引起的温度快速下降以及日出后潮湿地面蒸发增强对雾的加强起到一定的触发作用。近地面冷平流和混合层以上暖平流为本次雾增强提供了稳定的大气层结条件。近地面弱上升运动、中高层弱的下沉运动是14日凌晨雾快速加强的动力机制。     

2013年冬季宝鸡重度雾霾污染分析

利用气象观测资料和PM2.5质量浓度资料,统计分析宝鸡市2013年冬季重度雾霾污染日时空特征,探讨雾霾污染日各气象要素的特征。分析发现:12013年12月—2014年2月宝鸡出现重度雾霾污染日28d,为近5a来最多。2重度雾霾污染天气过程多持续4~8d;污染严重时次出现在19—24时,具有显著日变化。3宝鸡市东部污染重于西部,弱东风利于重度雾霾污染出现(加剧),转为西风时污染减弱。4重度雾霾污染天气的主要成因包括,有利的天气形势(地面关中处于高压底部或后部)维持,大气混合层高度低,相对湿度较大(70%左右),风速较小(2m/s),连续无降水日长。5重度雾霾污染主要为本地污染物聚集所致。     

2013年10月大气环流和天气分析

2013年10月环流特征如下:北半球高纬度地区为单一极涡,强度较常年同期偏强,中高纬环流呈现4波型,北美地区中高纬环流经向度较常年偏大,南支槽偏强,西太平洋副热带高压强度偏强。10月,全国平均降水量为30.8 mm,比常年同期(35.8 mm)偏少14.0%,全国平均气温为11.1℃,比常年同期(10.3℃)偏高0.8℃。月内,冷空气活动频繁,先后有4次冷空气过程影响我国,但只有22—26日的冷空气达到全国较强冷空气标准,其他3次都是影响北方的中等强度冷空气;受台风菲特影响,我国华东地区南部和华南地区北部出现一次强降水过程;江南中部及河南等地气象干旱持续或发展;我国中东部大部地区出现雾霾天气。     

濮阳一次持续性雾霾天气的阶段性特征和维持机制

2018年11月23日至12月3日,华北平原出现了一次较长时间的雾霾天气。利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和污染物浓度资料,以河南省濮阳市为例,对此过程的大尺度环流背景场、边界层内气象要素特征、动力因素和污染状况等进行综合分析,分3个阶段探讨此过程形成的原因和维持机制。结果表明:(1)雾霾发生在高空纬向环流背景下,华北处于高压脊前西北气流中,频繁受下滑短波槽影响。(2)冷空气活动偏弱,中低层维持暖脊控制,使边界层内出现较强逆温,制约低层水汽和污染物的垂直扩散。(3)地面处于均压场或锋后弱冷高压控制,弱风条件不利于污染物的水平扩散。(4)前期大雾形成时,强逆温层在900 hPa以下的贴地高度,能见度很低,污染严重;中期霾严重时,较强逆温层上移至900—850 hPa,并出现双层逆温,能见度虽较好,污染仍然严重;后期的雾霾主要由高湿度环境中污染物聚集吸湿增长造成。(5)中低空弱的下沉气流及近地面辐合风场是雾霾天气得以发展维持的动力因子。     

2013年12月大气环流和天气分析

2013年12月大气环流主要特征是：极涡呈偶极性分布,中心气压均较常年平均偏低,欧亚中高纬环流呈两槽一脊型;南支槽较活跃,平均位置大致位于90°E附近,副热带高压较常年同期偏强,位置偏西、偏北。12月,全国平均降水量为15.4 mm,较常年同期（10.5 mm）偏多46.7%;但地区差异较大,南方较常年同期偏多2~4成,淮河以北偏少,其中华北、黄淮等地几乎无降水。全国平均气温为-2.8℃,较常年同期（-3.2℃）偏高0.4℃;就区域来看,呈现“北暖南冷”的特征。月内,我国出现3次主要的冷空气过程和1次主要的降水过程。南方地区中旬出现一次大范围强降水和持续低温天气;中东部地区分别于上旬和下旬各出现一次雾霾天气。     

2013年1月大气环流和天气分析

2013年1月大气环流特征为:北半球极涡呈偶极型,极涡范围及强度较常年偏弱,中高纬环流呈三波型,欧亚大陆槽位于西西伯利亚,位置偏北,引导多股冷空气影响我国北方,月内中高纬环流形势调整较大,上旬以经向型环流为主,中下旬则转为纬向型环流;西太平洋副热带高压接近常年同期,东亚大槽位于西北太平洋西岸,较常年偏强,南支槽位于90°E附近,较常年略偏弱.2013年1月,全国平均气温为-5.2℃,略低于常年同期(-5.0℃).月内气温阶段性调整明显,上旬,较同期偏低3℃,下旬,较同期偏高1.7℃.全国平均降水量为6.5 mm,较常年同期(13.2 mm)偏少50.8％.月内出现一次强冷空气过程,雾霾天气频繁,共出现3次较大范围雾霾过程.南方部分地区遭受低温雨雪冰冻灾害,北方局地遭受雪灾,云南大部、贵州西部及四川南部等地气象干旱持续.     

近34年青海省雾霾天气空间特征分析

利用1980-2013年青海省50个站地面气象观测资料,分析青海省近34年雾、霾、轻雾出现各站的日数和频次数。结果表明,青海省霾天气主要分布在海西、海北、海南、玉树西北部(曲麻莱、治多)、果洛北部(玛多、玛沁),整体呈西北部地区偏多,东部农业区最少;青海省东北部、东南部、西南部等年降水量相对较多的区域,是雾、轻雾集中出现的区域,霾天气出现最多的区域是年降水量相对较少的区域,也是雾、轻雾出现最少的区域。     

2013年2月大气环流和天气分析

2013年2月大气环流主要特征是:北半球极涡呈偶极型分布,强度较常年同期略偏强;中高纬度环流呈3波型分布,中低纬地区南支槽位置偏西,不利于西南暖湿空气向我国内陆的输送;西太平洋副热带高压强度略偏强。2月全国平均气温为-1.2℃,较常年同期偏高0.5℃。全国平均降水量为14.1 mm,较常年同期(17.4 mm)偏少19.0%。月内我国出现了2次全国性冷空气过程,雾霾天气频繁,西藏南部出现特大暴雪,西南地区干旱持续。     

湖南省近46年雾霾天气时空分布特征分析

挑选出1971～2016年湖南省97个气象站出现大雾和霾的日期,然后对其时间、空间分布特征进行分析,得出以下结论：湖南省大雾天气先升后降再急速上升,霾天气前期稍下降后期迅速上升;雾霾天气均霾天气12月最多,7月最少,季节从多到少以此为冬季、秋季、春季、夏季;大雾天气湘西北、湘西南、湘东北多,湘南少,霾天气湘西北、湘中多,湘南、湘东北少;持续3日及以上雾霾天气过程分别为349次、551次,持续天气最多分别为15天、57天,11月最多,7月最少。     

2013年11月大气环流和天气分析

2013年11月大气环流主要特征是：北半球极涡呈单极型分布,主体位于北极圈内,强度较常年同期偏强;欧亚中高纬环流经向度较小;南支槽平均位置大致位于80°E附近,同时,副热带高压较常年同期偏强,位置偏西、偏北。11月,全国平均降水量为22.5 mm,较常年同期（18.8 mm）偏多19.7%。全国平均气温为3.6℃,较常年同期（2.9℃）偏高0.7℃。月内,我国出现3次冷空气过程和6次较强降水过程。东北地区出现了两次强降雪过程,部分地区出现暴雪到大暴雪;台风海燕给华南地区带来较大风雨影响;北方冬麦区及江南大部出现明显降水,干旱缓解;由于冷空气势力弱,中东部地区雾霾天气频发,全国平均雾霾日数为4.3天,为1961年以来历史同期最多。     

关于霾与雾的区别和灰霾天气预警的讨论

由于经济规模的迅速扩大和城市化进程的加快,大气气溶胶污染日趋严重,霾与雾的区分成为一个非常现实,又迫切需要解决的问题。而过去东南沿海各省不成规定的用相对湿度区分的标准普遍偏低。区分霾和雾,应该根据影响天气系统的变化,结合各种判据来确定。考虑到近几年对气溶胶研究的新成果,大气中0．1μm以下的水溶性粒子主要是硫酸铵等组成的,大于1μm的粒子主要是氯化钠等组成的。这些物质的相变湿度大都在80％左右。建议将相对湿度小于80％时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化的天气现象确定为霾,相对湿度大于90％时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化确定为雾,相对湿度介于80％～90％之间时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合物共同造成的,但其主要成分应该是霾。建议尽快制定灰霾指数和预警办法,开展灰霾天气预测预报预警方法的研究和业务平台建设,拓展气象服务领域,使环境气象产品更好地为社会公众服务,为政府实行动态调控的环保措施的决策服务。     

一次持续性雾霾天气过程的阶段性特征及影响因子分析

应用常规与非常规气象观测资料及PM2.5浓度监测资料,对2013年1月20~24日山西区域一次持续性雾霾天气过程进行分析。研究发现：（1）本次雾霾天气过程具有明显的阶段性特征。2013年1月20日14时至23日11时,由于相对湿度的变化导致了3次轻雾转大雾过程;23日14~20时,由于PM2.5浓度的增大经历了1次轻雾转霾的天气过程。（2）地面弱的气压场和较小的风速以及PM2.5浓度的上升和相对湿度的增大为本次持续性雾霾天气过程的形成和发展提供了有利条件。（3）边界层逆温的存在是雾霾低能见度过程形成的必要条件,边界层有逆温层而不出现雾霾天气的条件是：相对湿度〈50%,PM2.5日均值浓度〈75μg·m-3;逆温层下相对湿度的大小是区别雾和霾天气的指标。（4）相对湿度和PM2.5是决定能见度大小的关键因子,其对能见度的影响体现出明显的阶段性特征,当相对湿度〈90%时,PM2.5浓度对能见度的作用强于相对湿度,是影响能见度变化的主要因子,但随着相对湿度的增大,其对能见度的影响相对增强,当能见度降至1 km以下时,相对湿度成为影响能见度变化的主要因子。     

北京地区一次持续性雾霾天气分析

2015年11月27日至12月1日,北京地区出现了一次十分严重的雾、霾天气过程。综合分析此次雾、霾天气过程的天气形势、加密自动站、探空、风廓线雷达以及连续观测的PM2.5资料,结果表明:本次雾、霾过程,能见度的恶化与天气形势、PM2.5持续性波动增长、相对湿度增加、逆温出现频率高、近地层风速小及近地面偏南风输送有密切关系:(1)此次雾、霾过程期间,华北地区较长时间被地面高压后部的弱气压场和低压辐合区控制,地面风速和近地层风速较小,北京大部分地区处于弱的偏南风或偏东风控制中,很不利于污染物的水平扩散;(2)地面增湿趋势明显,低层偏南和偏东气流将水汽和上游污染物向北京地区输送,加之29日气温明显回升,导致地面积雪融化,近地面相对湿度增加,有时接近饱和;(3)边界层逆温一直存在,很不利于污染物的垂直扩散。     

我国近年雾研究方法及研究热点综述

在过去的几十年里,我国关于雾的各项研究已取得了丰硕的成果。对近年来该领域研究的最新进展和研究成果进行总结和概括,包括气候统计方法对雾特征的研究、数值模拟方法对雾的机制研究、雾微物理结构研究、雾的监测识别与预报技术研究。在此基础上,针对目前雾研究领域的热点和未来可能的研究方向进行了分析,包括高速公路大雾天气的研究、霾研究、雾与城市化相互作用以及沿海和复杂地形地区雾的研究。     

北京地区大雾日大气污染状况及气象条件分析

雾是北京地区秋冬季节常见的一种灾害性天气 ,对大气中污染物的扩散极其不利。该文着重分析了 1 998年北京地区出现大雾天气时的污染物浓度变化以及形成大雾的气象条件。     

北京地区静稳天气综合指数的初步构建及其在环境气象中的应用

静稳天气与大气重污染的发生有紧密联系,为定量描述大气的静稳程度,文章研发了静稳天气综合指数。结合统计和预报经验,挑选发生大气污染的气象要素及其阈值条件,通过权重求和得到初步构建静稳天气指数(SWI)。此后,基于近13年的气象数据,分段统计各气象要素不同区间内雾-霾天气出现概率相对气候态的倍数作为分指数,根据分指数最大值和最小值的比值排序,得到10个对静稳天气具有较强指示意义的气象要素,对这10个要素的分指数求和得到静稳天气指数。改进后的指数和PM_(2.5)浓度有更好的相关性。以2015年1月一次重污染过程为例,分析不同阶段SWI和AQI指数的变化,两者具有较好的一致性,均表现出发展阶段稳定增长,消散阶段迅速降低的特征。应用静稳天气指数评估发现,APEC减排期间京津冀地区大气静稳程度和减排之前相当,但污染持续时间和峰值强度较减排前明显降低。SWI可以在重污染天气预报和重大活动减排措施评估中得到有效应用。     

北京雾和霾临界气象条件的气候变化特征

近年来北京市频繁遭受雾和霾天气的影响,表现为天数增多、持续时间增长的特点,这一变化越来越受到专家学者的重视。气象条件是雾和霾污染形成的客观因素。利用北京市观象台多年雾和霾天气(2013-2015年)和气象要素(1961-2015年)观测资料,从气候变化角度出发,研究雾和霾临界气象条件的气候变化特征。研究结果表明:对雾和霾的形成有促进作用的临界气象条件是日平均风速≤1.9 m/s,日相对湿度≥76%,偏南方向的风向;对雾和霾的形成有抑制作用的临界气象条件是日平均风速≥2.6 m/s,日相对湿度≤69%,日降水量≥0.5mm。1961-2015年北京市观象台低风速日数呈增加趋势,且多为西南方向,高风速日数呈减小趋势,污染物清除能力下降,对污染物的累积起关键性作用;相对湿度较高的日数呈减小趋势,相对湿度较低的日数呈增加趋势;日降水量较大的日数呈下降趋势。三种气象条件中相对湿度条件随年代的变化有利于雾和霾的消散,而风速风向和降水量条件随年代的变化不利于雾和霾的扩散和沉降。但有研究表明,在雾和霾污染的形成消散过程中,风速条件起决定性作用,故北京地区较低风速日数的增加是导致大气污染的重要原因。此外,不利的风向条件加重了北京地区污染物的积累聚集。     

2013年底浙西地区一次持续性灰霾天气过程分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年底浙西地区一次持续性灰霾天气过程进行了分析。结果表明,该过程期间存在比较稳定的高、低空和地面环流形势,中低层湿度条件较差;低层以弱辐散和弱垂直运动为主,并且1000 hPa高度层以下浅薄逆温层的持续存在均有利于灰霾天气的维持;干冷空气前锋和主体影响期间,冷平流强度加大且低层有辐合中心和垂直上升运动中心出现,扩散条件好转是灰霾程度减弱的主要原因之一;浙西地区为盆地地形,南北高、中间低的地势不利于污染物的扩散。     

温州地区雾霾气候特征及其预报

利用温州8个气象站点近40年的雾日和霾日统计资料,从时间和空间两方面分析了温州雾、霾日数的气候特征和变化规律。结果表明, 1971—2008年期间,温州市区（平原）地区雾日数显著减少,洞头（海岛）地区雾日数缓慢减少,泰顺（高山）地区雾日数呈波动式缓慢增长,21世纪初有明显增多;温州地区霾日数,除泰顺（高山）地区缓慢增长外,总体呈快速增多趋势,增多开始发生在20世纪70年代后期,21世纪初霾日数显著增加,其中永嘉和瑞安增加最快。温州雾日数冬春多,夏秋少;霾日数冬季最多,夏季最少。同时,利用近年来气象部门与环保部门联合开展的空气质量预报产品,如空气污染指数（API）,建立雾、霾预报方法。统计2004—2009年间的雾、霾与空气污染指数的相关关系,并兼及晴雨天气条件,总结出包含晴雨、空气污染指数及雾、霾3要素的线性公式,作为预报雾、霾工具。经检验,效果较好,预报未来24 h雾、霾准确率达57%～66%。并通过编程实现计算机自动预报。     

都市霾与雾的区分及粤港澳的灰霾天气观测预报预警标准

都市霾与雾的区分是迫切需要解决的问题。霾的出现有重要的空气质量指示意义,而雾的记录,有明确的天气指示意义。通常在平面时已达到饱和的水汽压,对相当于球面的云雾滴来讲就是未饱和的,云雾滴就会蒸发;在水汽条件不变时,云雾滴由于蒸发而变小,导致它的平衡水汽压升高,就更易蒸发掉。在不饱和大气中小于数μm的云雾滴必然蒸发,而且伴随着蒸发云雾滴尺度会进一步变小,导致曲率越来越大,蒸发速率越来越快。过去错误认为凝结核可以在低相对湿度(RH)情况下产生凝结生成雾滴的观点,是忽视了粒子曲率作用的结果,将实验室大颗粒(常常达mm量级)的吸湿性特征,延用至次μm粒子造成的。降温是达到饱和形成雾滴的重要物理过程,云雾是低温下饱和气块的可见标志。在云雾中必然存在凝结或凝华过程,因而必然伴随着潜热释放,这就使云雾内的温度高于环境,在云雾内必然盛行微弱的上升气流,不可能是下沉气流,这些宏观过程在霾层内是不存在的,因而成为识别雾与霾的重要的宏观动力条件。在对历史资料进行统计时,在排除降水、吹雪、雪暴、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟幕等视程障碍现象的情况下,通过调试RH,使雾与轻雾反映自然的年际与年代际气候波动,而霾反映由于人类活动而引起的趋势性变化,其限值大体在90%左右,与美国和英国在讨论霾影响能见度(vis)的长期变化趋势中使用的限值RH<90%相同。20世纪80年代以来大幅增加的霾日,绝大部分是由于人类活动影响的气溶胶细粒子污染造成的。依据上述结果和以前的研究,给出了霾与雾区分的概念模型、霾与雾观测的标准和灰霾天气预警信号发布的标准,并介绍了相关的业务产品。