2013年1月开原市持续性雾霾天气成因分析

２０１３年１月开原市持续性雾霾天气成因分析

陈光辉

（辽宁省开原市气象局， 辽宁开原　112300）

摘　要　笔者结合辽宁省开原市2013年1月持续性雾霾天气，对其形成原因进行分析得出，极端不利的气象条件是形成此次雾霾天气重污染的直接诱因，其中阿留申强度和位置的异常对出现雾霾有重要影响，近地层出现逆温层有利于雾霾生成并维持；东北地区高低空环流形势呈纬向型，地面弱辐合不宜于大气污染物扩散，前期降水致使空气湿度偏大，更有利于雾霾天气的发生和维持；城市特殊地形及污染物排放大均是空气重污染、污染物难以扩散的重要原因。关键词　雾霾； 气候背景； 环流特征； 逆温层中图分类号　X 513　　　　文献标志码　B

霾指空气中的灰尘、硫酸、硝酸以及有机碳氢化合物等粒子使大气混浊，视野模糊并导致能见度恶化的非水成物。霾厚度较厚，可达1～3 km，霾粒子分布均匀，与晴空区之间没有明显边界，由于其散射波较长，因而霾呈黄色或橙灰色，出现霾时空气相对湿度小于80%。在形成雾的条件中，气温越低，空气中所能容纳的水汽越少，越容易形成雾霾。雾霾组成成分复杂，包括数百种大气颗粒物，灰霾粒子尺度较小，从0.001到10.000 μm，平均直径1.000～2.000 μm，其中危害人类健康的主要是直径小于10.000 μm的气溶胶粒子，这种粒子能直接进入并粘附在人体上下呼吸道和肺叶中，引起鼻炎、支气管炎等，长期处于这种环境还会引发肺癌。雾霾中的一些病原体可导致头痛、血管痉挛、血压波动以及心脏负荷加重等，甚至造成心肌缺血或损伤，引发心肌梗死、脑溢血等。80年代后，我国城市化进程的加快，使雾霾天气趋于增多，直接威胁人类健康。因此，加强雾霾灾害性天气研究分析已成为人类高度关注

作者简介：陈光辉（1970-），工程师，从事天气预报类工作。收稿日期：2013-09-16

的问题。

１　雾霾天气过程

2013年1月，辽宁开原市出现了近20个雾霾天气，共出现4次大范围雾霾天气过程，其中7～13日雾霾天气较为严重，部分地区能见度不足100 m。与常年雾霾天气天数不超过100 d相比，此次持续雾霾天气情况较为罕见，而相较近15 a来平均整个冬季17个雾天，该雾霾天气过程影响范围广、持续时间长、污染程度重，在近几年较少见。受雾霾气象条件影响，开原市1月日照时间相对较短，能见度差，白天最高气温较低，由于风速小，逆温现象严重，导致污染物扩散极差，污染物在大气中逐渐积累，空气质量差，出现环境空气质量中度及重度污染，对人们日常生活、农业生产等造成很大影响。

２　雾霾天气形成原因分析

２．１　不利的气象条件

2.1.1　气候背景　阿留申低压是一个深厚的冷性低压，作为冬季影响东亚地区的主要副极地气旋，同时也是北半球半永久性大气活动中心之一，阿留申强度和位置的异常在东亚天气、气

是处于-12×10-3hpa至-24×10-3hpa中。强烈的上升运动有利于黎川县产生较强降水。

３　小结

（1）这次暴雨过程是在高空低槽、中低层切变、低空西南风急流共同作用下发生的。

（2）在本次暴雨过程中，低空急流是起主导作用的。它不仅为这次暴雨的持续提供源源不断的水汽，也造成了上下层大气温湿特征的显著差异，形成了有利于产生的湿对流不稳定。

（3）在这次暴雨天气过程中，低层辐合高层辐散相互耦合加剧了低层暖湿气流的垂直上升运动，为暴雨的产生提供了非

图４　２０１２年６月２２日２０时、２３日０８时、

２４日０８时、６月２５日０８时Ｋ指数

常有利的动力条件。

（4）如果副热带高压西伸脊点位于东经120０附近，100百帕南亚高压脊线位于25°～28°N范围内，在这种环流背景下，若高空有低槽东移，就有利于黎川县产生降水。如果配合中低层切变和低空急流就有利于产生暴雨。

500 hpa的垂直运动，可以看出：黎川县上空不仅处于上升气流中，且均有所加强，22日20时700hpa处于-24×10－3 hpa至-48×10-3 hpa中，23日08：00加强到-48×10hpa至-60×10hpa中，500 hpa也-3

-3

候变化方面有着重要的影响。2012年12月以来，盘踞极地的冷空气开始向外扩散，不断南下影响我国北方地区，同时，阿留申低压位置较常年偏南、偏西，强度较强，在这种现象下，影响我国东北地区冷空气势力较强，致使东北大部分地区气温异常偏低，2012年12月开原市平均气温为-13.4℃，明显较常年同期（-7℃）偏低，而2013年1月上旬平均气温-18.8℃，比常年偏低6.4℃左右，1月中下旬平均气温为-12～-13℃，较常年同期约偏低3℃，可见，开原市该年冬季的12月份气温和地表温度偏低，1月平均气温较常年同期偏低1.8℃，且1月上旬气温远低于下旬，后期气温较前期气温有所回升的现象极易使近地面形成逆温，而经大量研究结果得出，近地层出现逆温时有利于生成雾霾天气，逆温层的形成成为雾霾天气持续维持的关键因素。

2.1.2　环流特征　大范围雾霾天气主要出现在冷空气较弱和水汽条件较好的大尺度环流形势下，近地面低空为静风或微风。2012年12月，500 hPa上，不断有极涡分裂南下，盘踞极地的冷空气向外扩散，在乌拉尔山地形及其他因素共同作用下，形成乌拉尔山地区阻塞高压，这一形势的建立有利于来自中高纬地区的冷空气南下影响我国北方地区，致使开原市等北方多地区气温异常偏低，与此同时，来自北太平洋异常的偏东南水汽及中纬度西风带水汽输送的共同影响，使北方冷空气和暖湿气流在此交汇，因而降水显著偏多。2013年1月东北地区高低空环流形势呈纬向型，500 hPa图上，中高纬气流平直，偏西气流盛行，此时该地区被平直西风带控制；地面高压位置偏北，开原市位于两高之间弱辐合区或弱气压场内；整个过程中，影响该地区的冷空气位置偏北，近地面处在高压底部偏东风范围内，地面弱辐合不宜于大气污染物扩散，前期降水致使的空气湿度偏大，更有利于雾霾天气的发生和维持；同时，大气温度结构呈持续稳定的逆温层结特点，受近地面静稳天气控制，空气在水平和垂直方向流动性能差，大气扩散条件有限，导致城市内部交通、生活、生产等所需的能源消耗污染物排放在低空不断积累；较大的湿度条件有利于雾滴提供吸附和反应场所加速反应性气态污染物向液态污染物成分的转化，颗粒物极易作为凝结核加速雾霾生成，在多方面相互作用下迅速形成污染。２．２　污染物排放大　污染物排放大是空气重污染的根本原因。机动车、燃煤、工业污染和扬尘是开原市大气污染的主要来源。随着城市汽车越来越多，汽车排放的尾气造成污染，形成雾霾，工厂制造出的二次污染、冬季取暖排放的二氧化碳等污染物使污染物排放总量居高不下。城市人口集中排放量大的主城区连续3 d的空气污染积累就可达到重度污染程度。

２．３　地形影响　开原市地势东高西低，南北多丘陵地带东南多山，属长白山支脉，为山地丘陵，海拔在200～600 m之间，西部地势低平，为清河、辽河冲积平原一部分，中部属于半丘陵半平原地带，全境总体上分为六山半水三分田。夜间平原发生辐射降温形成逆温层，近地面层存在辐射逆温，逆温层顶部在

参考文献

[1] 孙凤华，李丽光，张耀存. 影响中国东北地区气候的关键区、关键时段

和关键因子[J]. 地理科学，2011，31（8）：912-916

[2] 范绍佳，王安宇，樊琦，等. 珠江三角洲大气边界层概念模型的建立及

其应用[J]. 热带气象学报，2005，21（3）：286-292

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