霾与清洁天气的特征及气象影响因素分析

张莹，唐迪,赵燕华，等.霾与清洁天气的特征及气象影响因素分析[J].江苏农业科学,2017,45(4) =244 -250.

d o i：10.15889/j.is s n.1002 - 1302.2017. 04. 071

霾与清洁天气的特征及气象影响因素分析

张莹，唐迪，赵燕华，庞礴，周航，吴新胜

(江苏省宿迁市气象局，江苏宿迁223800)

摘要:利用江苏省宿迁市气象观测资料和空气污染物浓度数据，分析了霾与清洁天气的气候变化特征、霾天气过 程的污染物特征以及两者的气象影响因素。结果表明：（1)宿迁市2000年之前霾日相对平稳，之后突增,2008—2010 年为下降期。10月至翌年1月及6月霾日较多，由于夏收秋收期间秸秆燃烧的影响，导致6月、10—11月霾日和污染 事件增多。2006—2009年清洁天气较多，2010年以后清洁天气相对较少。夏季清洁天气最多，冬、秋季次之，春季最 少。（2)霾天气过程发生时空气质量良至严重污染,空气质量越差，出现频率越小。10月至翌年3月及6月出现霾天 气过程时，空气质量能达到中度污染及以上级别,其他月份出现霾天气过程时，空气质量均为良或轻度污染。霾天气 过程首要污染物有PM2.5、PM1()、03和N02,PM25贡献最大，其次是PM:。和03。（3)静风出现霾的频率最高,其次为SE 风,NE风出现清洁天气的频率最高,其次为ENE风。风速越小，霾出现频率越高，风速大,清洁天气出现频率高。降 水日与霾日的变化基本呈反位相,而与清洁天气日数的变化有较好的一致性。相对湿度<90%时,相对湿度越大，霾 出现频率越高，相对湿度大，清洁天气出现频率也高。（4)宿迁地区出现重度霾时，高空多受西北或偏西气流控制，地 面处于均压场中。77. 3%的重度霾伴有低层逆温，逆温层的高度很低,对污染物的扩散起抑制作用，其他5、6月的重度霾低层多为相对稳定的等温层结。

关键词:霾;清洁天气;气候特征;污染物;秸秆燃烧;气象影响因素

中图分类号：S165 文献标志码：A文章编号=1002 -1302(2017)05 -0244 -07

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霾是指大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水 平能见度<10 km的空气普遍混浊现象[1]。随着我国经济的 快速发展、城市化进程的加快，大气气溶胶污染日趋严重，人

类活动直接排放的气溶胶或气态污染物通过光化学反应产生 的细粒子二次气溶胶，可形成霾。20世纪80年代以后中国 霾日明显增加m，我国中东部地区霾日数呈现明显的阶段性 上升趋势，特别是2000年后上升更为显著，年平均霾日数有 3.69 d/10年的上升趋势[3]。霾天气增多除与大气污染物排 放的增多密切相关外，气象或气候条件变化也是重要的原 因[4]。气象条件是霾天气出现与否的决定性控制条件，近地 层输送条件即地面流场与大气污染物的扩散稀释密切相关[5]。在不同气象条件下，同一污染源排放所造成的地面污 染物浓度可相差几十倍乃至几百倍M。

霾出现时不仅使能见度下降、空气质量恶化，组成霾的气 溶胶粒子还能反射或吸收太阳辐射[7<，从而造成到达地面 的太阳总辐射和日照时数减少[9“2]。商兆堂等研究表明，江 苏省冬小麦生长发育期间日照时数减小等气候变化，可能会 增加冬小麦生产的脆弱性[13]。张佩等指出在气候变化背景 下，淮北地区自20世纪90年代初，油菜全生育期日照总体呈 减少趋势[14]。因此，由于霾引起的太阳辐射和日照时数减 少，将降低农作物的光合作用，影响其产量和品质。

宿迁市地处黄淮海平原，是我国霾区之一[15]，因此开展

收稿日期:2016 -09 -05

基金项目：江苏省气象局预报员专项（编号:JS Y B Y201312)。

作者简介:张莹(1984—），女，贵州长顺人，硕士,工程师，主要从事 农业气象、环境气象研究。E- m a il:w ttz y y@g m a il.c o m。霾的相关研究意义重大。本研究将重点分析霾与清洁天气的 气候变化特征、霾天气过程的污染物特征以及两者的气象影 响因素，为宿迁市霾的预报预警、科学防治和影响评估提供基 础，从而减小霾对农作物生长的影响。

1数据及判识标准

1.1 数据

采用的数据有：1981 —2015年宿迁市逐日08:00、14:00和20:00的相对湿度、能见度和日天气现象等观测资料，以及 其他地面气象观测资料和Micaps数据。2006—2015年宿迁 市逐日S02、N02和？1^。空气污染物浓度数据，以及2013— 2015年宿迁市逐日03、C0和PM2.5空气污染物浓度数据，均 来自于宿迁市环境监测中心站的空气质量日报。

1.2判识标准

查阅宿迁市地面气象观测记录发现，霾的观测记录比较 混乱。吴兑等指出，使用长期气候资料统计霾日，需要有统一 的定量标准，使用能见度、天气现象、相对湿度来综合判断，而 且要将其他视程障碍现象剔除[2'16]，就是说要自己处理资料，不能直接使用报表的霾日资料。

本研究中霾日的标准为:对每天08:00、14:00和20:00 的3个观测时次的能见度、相对湿度进行判断，当满足任一时 次能见度<10 km,且相对湿度<90%，记为1个霾日。但当 同时有降水、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟幕、吹雪、雪暴等能导致低 能见度的天气现象时，剔除该日。2014年起宿迁市能见度开 始自动观测，由于仪器的系统偏差，2014年以后将霾的能见 度标准调整为<7.5 km。按照此标准，重建了 1981年以来宿 迁市的霾日序列。霾持续3 d以上称为1次霾天气过程。达

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到国家环境空气质量一级标准定义为清洁天气。2

宿迁市霾与清洁天气的气候特征

2.1霾的气候特征

图1为1981 —2015年宿迁市霾日的年变化，常年 (1981 —2010年，下同）年霾日数为112.7 d ，2009年霾日最 少，仅62 d ，2015年霾日最多，达231 d 。1981年以来宿迁市 霾日变化经历了 4个阶段:2000年之前霾日数相对平稳，在 常年值上下浮动;2000—2007年霾日突增，均超过常年值； 2008—2010年下降至相对较少的天数，每年霾日仅有60〜 70 d ;2〇ll — 2〇15年霾日又急剧增力卩，成为1981年以来的顶 峰。总体而言，1981 —2015年宿迁市霾日的年变化有2个峰 值，分别为2000—2007年和2011 —2015年。符传博等的研究 也表明，我国中东部地区霾日数在2000年后上升更为显著[3]。

霾日数。从图2-a 可知，宿迁市秋冬季节平均霾日较多，均 为32 d 左右，占全年霾日的57%，其中秋季略多于冬季，宿迁 市秋冬季降水少，且易出现静稳天气形势，有利于污染物在近 地面集聚，所以霾日较多。春夏季节平均霾日相对较少，均为 24 d 左右，其中春季略少于夏季。由图2-b 可知，10月至翌 年1月以及6月平均霾日较多，均在10 d 以上，这5个月的 霾日占全年霾日的51%，其中12月最多，平均霾日达 12.6 d ;2 —5月、7 —9月平均霾日相对较少，其中7月最少， 平均霾日仅6.4 d 。

许多研究指出，6月、10—11月江苏省进入夏收、秋收时 节，农民因为抢收抢种、保持土壤肥力、减轻病虫害等原因往 往就地焚烧农作物秸秆，排放大量的颗粒物、C 0、V 0C 、S 02、

N 02以及PAHs 等有毒有害物质进入大气，在静稳气象条件

下，直接导致霾天气和重污染事件的发生[17_2°]。此类由秸秆 燃烧引起的霾并不是偶然的，特别是近年来随着农村生活水 平的普遍提高，秸秆已不再作为农村的生活燃料，而成了多余 的副产品，秸秆燃烧造成江苏省及周边地区夏收秋收时期霾 日出现几率显著变大[18]。

我国农作物秸秆每年产量超过7亿t ，宿迁市为农业大 市，每年都会有大量的稻麦类秸秆产生，因此亟须综合开发利 用作物秸秆资源，使之符合减量化、再使用、再循环原则[21]。 王志春研究显示，大量的秸秆在经过预处理后还田，不仅可以 完全替代化肥实现作物高产，还能显著增加土壤氮磷钾及有 机质的含量，改良土壤，实现农业的可持续发展;同时，能有效 减少因焚烧秸秆所造成的霾污染[22]。

图2为宿迁市常年季节（图2 - a )和逐月（图2 - b )平均

U

春季夏季秋季 冬季 w

1 2 3 4 5

(3—5 月）（6—8 月）（9一11月）（12—2 月）

图2

宿迁市常年季节⑻和逐月(b )平均霾日数

2.2清洁天气的气候特征

图3为2006—2015年宿迁市清洁天气日数的年变化，近 10年平均清洁天气年日数为37. 4 d ，2007、2008年清洁天气 最多，均为57d ，2012、2013年清洁天气最少，仅15 d 。近10 年来，2006—2009年宿迁市清洁天气较多，超过平均日数；2010年以后清洁天气相对较少，均少于平均日数，尤其是在 2012—2013年降到低谷。

图4为宿迁市近10年季节和逐月平均清洁天气日数。从图4 - a 可知，宿迁市夏季清洁天气最多，为16. 2 d ，占全年 的43 %，由于宿迁市季风气候特征明显，夏季雨水集中，降雨 使空气中的污染物沉降，导致清洁天气增多。冬季、秋季清洁 天气次之，春季最少，仅4. 4 d 。从逐月分布（图4 - b )来看，7 —9月清洁天气较多，均在5 d 以上，占全年清洁天气日数的 51%，其中8月最多，平均清洁天气日数达7. 8 d ;2月和12

6 7月份

8 9 10 11 12

月还有2个清洁天气的小高峰;其余各月清洁天气相对较少， 平均日数在1〜2 d ，其中10月最少，平均清洁天气日数 仅1 d 。

12

门

1L

5

11.

门

9.5门

7.6

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10.4

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6.4门

8.0

门

7.1门

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11.门

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