2011年12月下旬新乡持续雾霾天气成因分析

王砚硕，段中夏

(1.中国海洋大学海洋环境学院，山东青岛 266100;2.河南省新乡市气象局，河南新乡 453000)

雾和霾均是漂浮在大气中的粒子，使能见度恶化，从而形成灾害性天气［1］。随着我国城市化和工业化进程的加快，雾霾天气有增加的趋势［2-5］，不仅导致空气质量下降［6-8］，引起大气气溶胶光学特性改变［9-11］，而且影响到地气系统的辐射收支状况，进而对地球的气候效应产生影响［12］。2011年12月26～31日新乡地区出现了持续雾霾天气，其中28和31日大部分市县还出现了大雾。这种长时间持续的雾霾天气给交通运输和人民的生活造成了较大的影响，受到了极大的关注。笔者通过对此次雾霾天气成因的分析，进一步加深对此类灾害性天气的认识。

1 前期气候背景分析

2011年河南省秋季雨水偏多，降水量达到近50年来历史同期最大。新乡市1980～2010年秋季平均降水为105.4 mm，而2011年秋季新乡市总降水量却达312.4 mm，约是历史均值的3倍。2011年11月份新乡市的降水量是89.8 mm，比历史均值(15.4 mm)多出近5倍。前期充足的降水有效地补偿了土壤水分，同时进入冬季后气温降低，减少了水汽蒸发，使近地面长期保持较大的湿度。

2 稳定的环流形势

从2011年12月26～31日500 hPa平均环流场(图1a)可以看出，中高纬为典型的阻塞形势，且深厚稳定，新乡处于脊前受西北气流影响，以晴好天气为主，晚上地面辐射冷却达到最强;同时分析12月26～31日海平面平均气压场(图1b)可以看到，在雾霾天气持续期间冷高压中心偏北，整个华北地区等压线稀疏，梯度小，风力较小，而气压值较大，说明地面气温较低。上述条件对于雾霾天气的形成均是十分有利的。

图12011年12月26～31日500 hPa平均环流场(a，10 gpm)和海平面平均气压场(b，hPa)

3 逆温层分析

一般认为雾霾天气持续期间近地面上空均有逆温层存在，且逆温层越厚，雾霾天气持续时间越长。分析2011年12月26～31日逐日925 hPa和地面08:00、20:00温度(表1)发现，除29日有弱冷空气影响，29～30日新乡上空不存在逆温层外，其他时间新乡上空高达925 hPa均存在深厚的逆温层，特别是28和31日新乡出现大雾天气时，逆温层更是高达850 hPa。逆温层的存在不利于空气垂直对流，不利于地面尘埃的向上扩散，致使大气颗粒物和水汽在近地面聚集，从而形成一定厚度的持续性雾霾天气。

4 近地层湿度分析

分析Micaps物理量资料相对湿度实况发现，在2011年12月26～31日雾霾持续期间新乡近地层平均相对湿度为70% ～75%(图2a)，尤其是31日08:00新乡出现大雾时近地层相对湿度高达90%左右(图2b)，接近饱和。进一步分析12月26～31日期间近地层的实况发现，925～1 000 hPa东部沿海到新乡地区以持续的偏东风为主，有利的风向将东部海上的湿润空气源源不断地输送到新乡上空，有效地增强了新乡地区近地层的空气湿度。

表1 2011年12月26～31日逐日08:00和20:00地面温度和925 hPa温度分析 ℃

5 结论

(1)2011年秋季大量的降水增加了土壤的水分，使进入初冬的地面湿度条件比较好。12月26～31日雾霾天气持续期间低层从东部沿海至新乡地区一致的偏东风将海上的水汽源源不断地输送过来，进一步加大了新乡近地层的相对湿度。新乡近地层的平均相对湿度为70% ～75%，大雾发生时相对湿度更是接近饱和。

(2)雾霾持续期间500 hPa环流形势显示，大气层结稳定，垂直对流较弱，不利于尘埃的扩散。另外新乡市上空以西北气流为主，天气晴好，晚上地面辐射冷却较强，有利于水汽的凝结。

(3)雾霾天气发生时段整个华北地区等压线稀疏，梯度小，风力不大，不利于尘埃的水平扩散。同时新乡地区气压值较大，均在1 032.5～1 035 hPa，再次说明新乡地区受冷高压控制，气温较低。

图2 2011年12月26～31日(a)和31日08:00(b)1 000 hPa相对湿度分布

(4)除了12月29～30日有弱冷空气影响新乡地区没有出现逆温层外，其他几天新乡上空高达925 hPa均有逆温层存在。特别是28和31日出现大雾时逆温层更是高达850 hPa。逆温层的存在不利于地面尘埃向上扩散，从而容易在地面聚集，易形成雾霾天气。

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