牡丹江地区一次雾霾过程的成因分析
摘 要：利用观测数据和相关气象资料对 2015 年 11 月 1-3 日牡丹江地区出现的一次中度雾霾天气过程进行简单分析，探讨此次雾霾形成的原因。结果表明，相关气象因素对雾霾天气的形成有着至关重要的影响，特别是风力的大小及逆温层的影响。
关键词：雾霾；气象影响因素
1、引言
霾是一种大量极细微的干尘粒等均匀的浮游在空中， 使水平能见度小于 10 km 的空气普遍混浊的天气现象。 研究表明， 霾中的物质成分除了细尘以外，还包括硫酸与硫酸盐、硝酸与硝酸盐、碳氢化合物、黑碳等粒子，因此其发生的频数与人类活动所造成的气溶胶污染密切相关[1-2]。
近年来，随着工业的快速发展、污染物排放和城市悬浮物的大量增加，空气质量、大气污染和城市状况越来越引起人们的关注。 特别是霾的出现对人类的影响很大，不仅导致大气能见度降低，增加交通事故的次数， 而且还能诱发鼻炎、 支气管炎等多种疾病，危害人类身体健康。 因此，研究和掌握雾霾的变化特征及其生成的主要影响因素， 对进一步做好相关气象服务工作有着重要的意义。
2、天气实况
2015 年 11 月 1-3 日牡丹江地区出现了一次雾霾天气过程。 本文选用牡丹江地区的相关资料进行个例分析。 图 1 为 1 日 20 时-3 日 23 时的 PM2.5 浓度变化， 其平均值在 295 ug/m3左右， 浓度偏高。
PM2.5 的浓度变化具有一定的峰值变化规律，夜间明显偏高于白天。 从 2 日凌晨开始能见度明显降低，一直持续到 3 日夜间，平均能见度小于 5 km，在 3 日早晨能见度达到最小值，只有 0.7 km。
图 1 2015 年 11 月 1 日 20 时-3 日 23 时 PM2.5 的浓度变化曲线
3、环流背景
高空 500 hPa 中高纬地区由前期的经向环流逐渐转为纬向平直气流， 无明显的冷暖平流活动。 同时，地面受大陆弱高压控制，无明显降水过程，大气层结相对稳定， 较易于低层大气中气溶胶粒子的富集，为霾的形成提供了有利的大尺度环流背景。
4、气象要素分析
4.1、风向风速
能见度的高低与风速大小呈正相关， 当地面风速较大时，能见度也有所提高；风速很小时，能见度有所降低。 这是因为弱的地面风不利于污染物的平流输送，对污染物的扩散影响很小，导致污染物在同一地区长时间堆积，能见度降低。 当 3 日午后地面风速变大时，有利于污染物的水平扩散，能见度开始变好，雾霾的影响开始减弱。 可见，地面风速的大小对污染物的扩散有着至关重要的影响。
4.2、相对湿度
气象学上定义当相对湿度小于 80%时出现的视程阻碍现象为霾，80-90%之间时为雾霾共存。 3 日凌晨相对湿度大于 80%， 此时是雾霾的混合物造成的低能见度,其他时段是霾。当相对湿度小时，能见度略有提升；当相对湿度变大时，能见度有所降低。
4.3、大气层结稳定性
逆温的存在对污染物的扩散起到阻挡作用，对雾霾的形成有利。 由于本站无探空资料，因此利用上游哈尔滨站的高空探测资料进行分析。
在 2 日 08 时，逆温层还没有形成，整层以偏北风为主，风力不大。 当到 2 日 20 时在近地面层开始有逆温层的存在，高度较低，厚度较薄，下干上湿。 此时逆温层的存在，不利于污染物的扩散。 同时近地面的风力很弱， 几乎为静风， 不利于污染物的水平输送，导致污染物的堆积，能见度大幅度降低。 到了 3日 08 时逆温层厚度增加， 更不利于污染物的扩散。
能见度应该降低， 但是由于近地面风的风速有所增大，污染物水平输送方面相对较好，因此能见度有所改善。 至 3 日 20 时逆温层高度抬升至 850 hPa，厚度变薄。 近地层的风速明显增大，水平输送作用开始增强，不利于污染物的堆积，能见度开始变好。
5、小结
通过对这次过程的简单分析， 发现雾霾天气的形成与气象条件密切相关。 风力条件的变化对霾天气的增减趋势的影响很显着， 说明风力条件是大气污染物稀释扩散的主要动力源。
其次，近地面层形成的逆温层，阻挡了大气垂直方向的运动， 进而令空气中悬浮微粒难以向高空飘散而被阻滞在低空或近地面，不利于雾霾的消散。 另外，逆温层的高低、深厚与否对雾霾天气过程的形成与消散也有着至关重要的影响。
当然， 雾霾天气的形成除了与以上相关气象要素有关外，还与本地的地理特征、气候环境有关。 牡丹江地处盆地，四面环山，当水平方向风速较小时，山脉的阻挡使污染物堆积，不易于扩散稀释。 其次，北方正直冬季取暖期，排放大量的 CO2等污染物，不能及时消散，也容易形成雾霾天气。
参考文献
[1]中国气象局.地 面气象观测规范[M].北 京: 气 象出版社,2003:21-27.
[2] 吴兑. 关于霾与雾的区别和灰霾天气预警的讨论[J].气象,2005,31(4):3-7.
