【doc】广州灰霾天气的气候特征分析

【doc】广州灰霾天气的气候特征分析 广州灰霾天气的气候特征分析 ?llllllllllllllll1 ..气象与城市环境;llllllllllllllll? 广州灰霾天气的气候特征分析? 刘爱君杜尧东王惠英 (广东省气候与农业气象中心,广州510080) 提要 根据广州气象观测站1961--2002年观测资料,对广州市灰霾天气的气候特征及 其成因进行了分析.结果表明,广州灰霾日数12月最多,6月最少,秋冬两季占全年 灰霾日总数的70%以上.年灰霾日数总体呈上升趋势,年灰霾日数变化可分为5个 阶段,其中,70年代未期至80年代中期,80年未期至90年代中后期是灰霾的两个急 剧上升阶段.灰霾日数年际变化多与大气中的污染物浓度有关,而月,季的分布多受 天气形势和气象条件所控制.灰霾能够降低到达地面的太阳总辐射,减少日照时数. 关键词:灰霾气候特征形成原因太阳总辐射日照时数 引言 灰霾是指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10.0km,空气普遍出现混浊的天气现 象,国际组织称这种现象为"亚洲棕色云". 1995,1999年,美国,欧洲和印度等国的200 多位科学家在印度和印度洋开展了一项国际 大气科学试验.他们通过对飞机,船舶和卫 星等携带设备观测资料的分析发现,在12月 至4月,有一约三公里厚,面积达美国本土大 小的偏棕色气溶胶污染云层笼罩在印度洋, 南亚和东亚上空,并将之称为亚洲棕色云(英 文AsianBrownCloud,简称为ABC).灰霾 不仅使公路,水路和机场的能见度降低,增加 交通事故的次数,而且还能诱发鼻炎,支气管 炎,d,JL佝偻病等多种疾病,危害人体健康. 广州作为珠江三角洲城市群的中心城市,改 革开放以来城市化,工业化发展迅猛,机动车 拥有量,建筑工地扬尘量和工业耗煤量,工业 废气排放量都在不断增加,使广州成为我国 ?广东省科技计划项目"全球气候变化对广东省经济发展的影响与对策研究 "(2004B32601001)资助 TemperatureVariationsofQiqiharCity forLast100Years LouDejun'SunWeiguoLiZhimin (1.NaniingInstituteofMeteorology,210044;2QiqiharMeteorologicalOffice,Heilongjian gProvince) Abstract Themulti— timescalestructureandlocalizationcharactersofQiqihar'Stemperaturevariation areanalyzedbyMorletwavelettransformationTheresultsshowthattherearenotonlyquasi —bi— ennial,4一year,4-6一yearand8一yearannualscaleperiodicchangeand40—60一 yeardecadesscalepe— riodicchange,butalsomarkedabruptchangecharactersinQiqihar'Stemperaturevariation.T he 40—60一 yearscaleperiodicalterationofcoldnessandhotnessoccursin1924.1955and1989. KeyWords:temperaturevariationtimescaleabruptchange 一 68— 气象第30卷第12期 四个明显的灰霾区之一.1996年,广州市大 气中的悬浮颗粒物为世界卫生组织的3 , 4倍,曾被列为世界上10个大气污染最严 重的城市之一L2.在美国卫星资料反演的 2001年秋季气溶胶光学厚度图上可以看到, 广州市气溶胶型污染的指标值已明显超过了 国际上认定的污染临界值0.4.灰霾的形 成,发展和消散与气象,气候条件密切相 关.本文根据广州40多年的灰霾,太阳总 辐射,日照实际观测资料,分析灰霾的年内, 年际变化及其原因,讨论灰霾对太阳辐射和 日照时数的影响,以期为广州市灰霾的预测, 防治及其影响评估提供科学依据. 1资料来源 广州地面气象观测站1961,2002年的 气象资料,包括灰霾日数,太阳总辐射,日照 时数.花都(1961,2002年),从化(1966, 2002年)地面气象观测站灰霾天气日数.大 气中总悬浮颗粒物资料来源于广东省志?环 境保护志及广州市环境状况公报. 2灰霾的气候特征及成因 2.1灰霾的月,季变化及成因 图1是广州市1961,2002年各月平均 灰霾日数.可以看出,广州市不同月份灰霾 日数明显不同.灰霾日数最多为12月,平均 达5.9天,其次是1月份,平均灰霾日数5.0 天,灰霾日数最少的为6月,仅0.7天.据实 测资料统计,12月有64%以上的年份,1月 有57%以上的年份都出现了灰霾天气. 1983年12月,1986年1月的灰霾日数最多 达18天和20天.而6月有近62%的年份 都没有出现灰霾天气.从表1各季平均灰霾 日数分布中可以看出,冬季(12,2月)灰霾 日数占全年的42.6%,秋季占27.5%,秋冬 两季占全年灰霾日总数的70%以上,夏季(6 , 8月)仅占全年的11.1%.表现出秋冬季 出现多,春夏季少的分布特征.这主要是由 于是秋冬季节冷空气活动频繁,广州市多位 于变性高压脊内,空气干燥,气压稳定,风力 微弱,地面附近的灰尘,汽车尾气难以扩散或 稀释,从而导致灰霾天气的出现.而春夏季 广州雨水充沛,雨水对空气中的灰尘等污染 物起冲刷作用,不利于灰霾天气的形成. l2345678910lll2 月 图1广州市各月平均灰霾日数 表1广州各季平均灰霾日数 2.2灰霾的年代际变化及成因 表2是广州市不同年代灰霾出现日数. 可以看出,灰霾出现日数20世纪60年代平 均只有2.0天,70年代虽有所增加,但也只 比60年代多7.3天,80年代和90年代灰霾 出现日数显着上升,平均日数分别达46.4天 和71.9天. 表2广州市不同年代灰霾出现日数 年代6070809o 出现日数2093464719 年平均2.09.346.471.9 图2是广州市逐年灰霾日数的分布情 况.为滤去年际间的随机变化,采用五年滑 动平均对原灰霾日数序列进行了处理,同时 用线性倾向估计分析了不同阶段灰霾日数的 趋势系数(表3). 1o0 罩80 盏60 —40 20 0 一 … . i'IlIl至至篁塞至莹至塞量嬖至至至耄 年份 图2广州站1961,2002年逐年霾日数图 从图2可以看到,广州市40多年来年 灰霾日数总体呈上升趋势,年灰霾日数趋势 系数为2.0天/年.灰霾日数最低值为0天, 分别出现在1961,1967,1968,1972,1975年, 最高值为99天,出现在1994年. 一 69— 气象第30卷第12期 表3广州灰霾日数年趋势系数 时段趋势系数(天/年) 1961,2002正 1961,1977正 1978,1984正 1985,1989正 1990,1996正 1997,2002正 2.0 0.6 8.0 16.6 5.5 14.7 根据5年滑动平均曲线可以把年灰霾日 数变化分成以下几个阶段(表3): (1)60年代后期到70年代末期灰霾日 数少而缓慢上升的阶段.该时段由于各种因 素的综合影响,工业和交通运输的发展受到 限制,环境的人为因素影响较轻,故灰霾日数 很少,上升也比较缓慢l5,年灰霾日数趋势系 数仅0.6天/年. (2)70年代末期至80年代中期的第一 个急剧上升阶段.70年代末期开始,广州国 民经济得到全面发展,人口增长,工业交通运 输兴旺发达j,再加上观测站附近六运会赛 场天河体育中心施工影响(1984,1986年), 人为因素的影响与日俱增,广州市的灰霾日 数出现了第一个急剧上升阶段,1985年灰霾 日数达到84天,年灰霾日数趋势系数高达 8.0天/年. (3)80年代中期至80年代末期的明显 下降阶段.原因在于经强化监督管理和大力 综合治理,环境质量在这一时期明显改善,灰 霾日数呈下降趋势,年趋势系数为一16.6天 /年. (4)80年代末期至90年代中后期的第 二个急剧上升阶段.由于城区交通繁忙,机 动车大量增加,机动车尾气污染严重,大气中 总悬浮颗粒物浓度增加,80年代末期灰霾日 数又开始增加,1993年底广州地铁一号线开 始动工,当时的观测站正是在地铁施工天河 段附近,对那段时期(1994,1999年)的霾天 气形成有很大的影响.从图3可以看出,广 州市大气中总悬浮颗粒物浓度与灰霾日数的 变化趋势基本一致.这一阶段灰霾日数的年 趋势系数为5.5天/年. (5)90年代中后期开始的的下降阶段. 广州市积极实施"青山,碧水,蓝天"计划,治 一 70一 理整顿污染源,搬迁城区工厂,增加绿地面 积,努力建设绿色花园城市,有效地控制了污 染物浓度,大气中总悬浮颗粒物浓度开始下 降,灰霾日数也呈现出下降趋势.从1997至 2002年的年趋势系数为一14.7天/年.但值 得注意的是,虽然这一时期灰霾日数呈现下 降趋势,但仍保持在较高的水平. ?『 ;}一毒 0.25【p, 15 \一 ol 0】1......1},,l,9921.'994l9961.998ZlH^J200"2 年份 图3广州市大气总悬浮颗粒物浓度变化 此外,灰霾天气的产生与城市化,工业化 的发展密切相关.广州,花都,从化是三个相 邻的城市,广州城市化,工业化的发展最快, 花都次之,从化最慢.年灰霾日数也表现出 广州最多,从化最少,花都居中的区域分布特 征(图4). 120 1oo 蠢80 暑60 40 20 0 蚕吾襄匿娶誊鐾誊藿荟荟蓉堇……… 图4广州,花都,从化逐年霾日变化曲线图 3灰霾对太阳总辐射及日照时数的影响 从图5可以看出,广州1961,2002年期 间年太阳总辐射及年日照时数呈逐年减少趋 势,与年灰霾日数总体增加的趋势正好相反. 表4是各年代灰霾日数,太阳总辐射,日照时 数平均值.可以看出,各年代灰霾日数平均 值呈上升趋势,80年代比60年代多44.4 天,90年代比60年代多69.9天,而太阳总 辐射80年代比60年代少670.09MJ?1TI, 90年代比60年代少759.09MJ?1TI,,日照时 数80年代比60年代少386.4小时,90年代 比60年代少435.4小时.2001年灰霾日数 较少,年太阳总辐射量及年日照时数有所回 升,但2002年灰霾日数的增加又导致太阳总 气象第30卷第12期 辐射量及年日照数的减少.可见广州灰霾日 数的增减,对太阳总辐射和日照时数的影响 是很大的. ? 拓 鲁 《 皿 年份 图5广州市逐年日照时数,太阳总辐射 (1961,2002年) 表4各年代霾,太阳总辐射,日照时数平均值 4小结 ?广州灰霾日数12月最多,平均达5.9 天,6月最少,仅0.7天.秋冬丽季占全年灰 霾日总数的70%以上,夏季(6,8月)仅占全 年的11.1%. ?广州市年灰霾日数总体呈上升趋势, 年灰霾日数变化分成以下五个阶段:60年代 后期到70年代末期灰霾日数少而缓慢上升 的阶段,70年代末期至80年代中期的第一 个急剧上升阶段,80年代中期至80年代末 期的明显下降阶段,80年末期至90年代中 后期的第二个急剧上升阶段,90年代中后期 开始呈现下降但灰霾日数仍保持较高水平的 阶段. ?灰霾天气的出现既与大气中的污染物 浓度有关,也与天气形势和气象条件有关. 灰霾日数年际变化多与大气中的污染物浓度 有关,而月,季的分布多受天气形势和气象条 件所控制. ?灰霾能够降低到达地面的太阳总辐 射,减少日照时数. 参文献 l中央气象局地面气象观测.北京:气象出版社 1979:22,27 2何惠明广东城市大气污染状况及防治对策.广东行政 学院,2000,12(1):69,71 3吴兑,邓雪娇.环境气象学与特种气象预报.北京:气象 出版社.2001:19,20. 4广东省志?环境保护志广东省地方史志编纂委员会广 州:广东人民出版社.2001:54,61 5黄增明,梁建茵,吴艳标等.广州城市气候.北京:气象出 版社.1994:56,59. ClimaticCharacteristicsofHazeinGuangzhou LiuAijunDuYaodongWangHuiying (ClimaticandAgrometeorolo~icalCenterofGuangdon4~Province,Guangzhou510080) Abstract AccordingtOtheobservationofGuangzhouMeteorologicalObservatoryfrom1961to2002, climaticcharacteristicsandformingcauseofhazeinGuangzhou&reanalyzed.Theresultsshowed thatinGuangzhouhazedayswasmaximuminDecemberandminimuminJune,thehazedaysin autumnandwinteraccountedformorethan70percentofannualtotalhazedays.Ingenera1.an— nualhazedaysrepresentedtheincreasingtrend.Thechangeofannualhazedayscouldbedivided intofivestages,amongwhichhazedaysfromlate1970'Stomiddle1980'Sandfromlate1980'S tOmiddleandlate1990'Swereincreasingrapidly.Inter— annualchangeofhazedayswasassociat— edwithpollutantconcentrationsintheatmosphere,whereasmonthlyandseasonaldistributionof hazedaystendedtObecontrolledbysynopticsituationandweatherconditions.Hazecouldde— creasegloba1solarradiationandreducesunshineduration. KeyW0rds:hazeclimaticcharacteristicsglobalsolarradiationsunshineduration 一 71—