灰霾天气变化特征及垂直交换系数的预报应用

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1、万方数据第28卷第3期2012年06月热带气象学报JOURNALOFTROPICALMETEOROLOGY、bI．28．No．3Jun．．2012廖碧婷，吴兑，陈静，等．灰霾天气变化特征及垂直交换系数的预报应用[J】．热带气象学报，2012，28(3)：417-424．文章编号：1004-4965(2012)03．0417-08灰霾天气变化特征及垂直交换系数的预报应用廖碧婷1一，吴兑1一，陈静3，李菲2，陈欢欢2，刘运策4，黄晓莹4(1．中国气象科学研究院．北京100081；2．中国气象局广州热带海洋气象研究所，广东广州510080；3．北

2、京大学物理学院大气与海洋科学系，北京100871；4．广东省气象局，广东广州510080)摘要：利用1998--2008年广东省广州、东莞和增城的常规气象资料及2004年6月10日—2008年12月30日Micaps3．0的K指数、沙氏指数和L指数资料，重点分析了这三个地方10一12月的灰霾天气变化特征。研究结果表明，增城的能见度比例主要集中在大于10km的范围内，空气质量最好，东莞的空气质量最差。广州和东莞10—12月的能见度等级百分比分布形态类似，轻微灰霾天气所占频率较大，其中10月占的比例最高。并提出垂直交换系数试图对污染物的垂直输送

3、能力进行评估，进而尝试对灰霾天气进行预报。结果表明当垂直交换系数小于15000时。城市容易出现灰霾天气，反之则说明该地的空气质量较为良好。关键词：大气环境学；空气质量；灰霾天气；矢量和；垂直交换系数；广州；东莞；增城中图分类号：X16文献标识码：ADoi：10．3969／j．issn．1004—4965．2012．03．0141引言灰霾天气定义为日均能见度小于10km，日均相对湿度小于90％，大气浑浊视野模糊导致的能见度恶化的天气现象事件【11。自1980年开始，广州地区的能见度急剧恶化，灰霾天气显著增加【21。广东省大气成分公报显示，20

4、04--2008年广州灰霾天数超过100天，2009年达97天。灰霾天气被新闻界称作“地毯式的污染”、“是气溶胶污染问题的显著证据”【3-4]。易诱发如呼吸道疾病、心血管病和肺癌等[5】，对城市的经济活动和居民生活影响巨大。因此研究灰霾天气变化特征，预测和控制灰霾天气是十分重要和紧迫的研究课题。国内对广州及周边地区的灰霾天气变化特征已有不少研究，如沈家芬等[6荆用广州市200l一2003年大气能见度及同期地面气象要素观测资料和空气污染监测数据。对广州市能见度特征及其影响因子进行了分析。陈欢欢等[7】利用天气学分析方法、矢量和分析方法分析了珠

5、三角200l一2008年灰霾天气过程特征。刘新罡等【8】通过污染性气体N02等观测资料初步研究了广州能见度的影响因子。吴兑等191从气溶胶的光学厚度以及天气形势等方面对2003年l1月一次大气能见度极低的现象进行了报道。过去的研究主要讨论典型重污染过程的灰霾变化特征，而本文则主要研究1998--2008年亚运会同期灰霾天气的平均变化特征。吴兑等【10】利用矢量和方法研究得出区域霾天气过程与区域内静小风过程有关，而清洁对照过程则与强平流输送有关。矢量和的提出可应用于空气污染物水平输送能力的评估，但仍无法评估其垂直输送能力。本文利用Micaps

6、3．0系统的K指数、沙氏指数和L指数资料得出垂直交换系数，对空气污染物的垂直输送能力进行评估，从收稿日期：2010-12-12：修订日期：2011．04．11基金项目：国家自然科学基金(U0733004)；“973”课题(201ICB403403)；“863”课题(2006AA06A306、2006AA06A308)共同资助通讯作者：吴兑。男(满族)，北京市人，二级研究员，博士生导师。研究方向：大气物理化学与大气环境。E-maih删@grme．gov．cn万方数据418热带气象学报28卷而尝试对灰霾天气和无视程障碍天气进行预报，为政府部门空

7、气质量整治及气象业务部门灰霾天气预报提供科学依据。2资料(1)1998--2008年广州五山气象站、东莞、增城一天24个时次的常规气象资料。(2)Micaps3．02004年6月10日一2008年12月30日的K指数、沙氏指数、L指数资料。3亚运同期灰霾天气变化特征分析利用广州、东莞、增城三地的1998--2008年10—12月能见度24时次资料计算出日平均能见度，根据气象行业标准QX／T113．2010“霾的观测和预报等级”中关于预报分级11f句标准[111，将能见度划分为>10、5～10(轻微灰霾天气)、3～5(轻度灰霾天气)、2～3(

8、中度灰霾天气)、<2(重度灰霾天气)五个等级，分别统计出三地11年来与亚运会同期对应等级的能见度日数百分比。但由于三地能见度<3km的百分比较小，故将2—3和<2两个等级合并为<