阴霾天气的研究状况.pdf

1 有关霾天气的研究状况 在各类词典上 霾 被解释为一种非水成物造成视程障碍的自然现象 近年来由于人类 活动使大气气溶胶细粒子污染日趋严重 进而出现 灰霾 阴霾 一词 其主要指由人类 活动造成的 霾 现象 即悬浮在大气中的大量微小尘粒 烟粒或者盐粒的集合体 使空气 浑浊 水平能见度降低到 10km 以下的一种天气现象 它是在逆温 静风 降温前 相对 湿度较大等气象条件下出现的一种物理现象 是近地面层出现了逆温层所引起的 从1951 年开始 我国的气象台站就把 霾 这种天气现象列为固定观测内容 但由于始终没有统一 的标准 灰霾与轻雾在观测上极易混淆 使得多年来 霾 作为天气现象的观测资料因缺乏 客观性和准确性而难以被综合利用 根据灰霾日的日均能见度大小 可将灰霾划分为不同的 等级 表1 灰霾天气指数表 RH 80 95 等级 能见度 vis km 对人体健康的影响及防护提示 轻度 5 vis 10 无明显影响 无需特别防护 中度 2 vis 5 易加重呼吸系统疾病 外出时可戴口罩 重度 Vis 2 易引发或加重呼吸系统疾病 避免户外活动 霾 与 雾 一直是个很难区分的概念 只有很好的区分两者不同才能较好的研究霾 天气 对历史资料进行统计时 在排除降水 吹雪 雪暴 沙尘暴 扬沙 浮尘 烟幕等视 程障碍现象的情况下 通过调试相对湿度 RH 使 雾 与 轻雾 反映自然的年际与年 代际气候波动 而 霾 反映由于人类活动而引起的趋势性变化 其限值大体在 90 左右 与美国和英国在讨论霾影响能见度 vis 的长期变化趋势中使用的限值 RH 90 相同 20世纪 80 年代以来大幅增加的霾日 绝大部分是由于人类活动影响的气溶胶细粒子污染造 成 2 对于阴霾天气的研究 吴兑吴兑依据国际和我国通用的气象标准 提出了三种适用于长期历 史资料的灰霾统计方法 国内主要用的方法是 使用日均值 定义当日能见度小于 10km 日均相对湿度小于90 并且排除降水 沙尘暴 扬沙 浮尘 烟幕 吹雪 雪暴等其它能 导致能见度事件的情况为一个灰霾日 刘宁微刘宁微等通过这种定义方法研究 1980 2009 年近 30 年沈阳的灰霾日 进而统计沈阳灰霾的长期变化趋势及分布特征 最终得出 沈阳的灰霾日 在上世纪 80 年代的居高不下 经历了自 80 年代末开始的骤减 持续和本世纪初的递增 其演变特征与沈阳的工业转型模式相吻合 同时还得出 冬季平均灰霾日最多 可达17 6 天 秋季次之 夏季最少 当年 10 月至次年 3 月是灰霾的高发期 吴兑吴兑 2008 年对沿海工业城市灰霾天气增多与海盐气溶胶粒子的关系进行过研究 他认 为沿海工业城市灰霾天气增多与海盐气溶胶粒子的氯损耗机制关系密切 当海盐巨粒子存在 于未污染沿海大气中时 由于其尺度远大于可见光波长 而数量又非常少 几乎不对 vis 有 可察觉的影响 但海盐巨粒子处于沿海城市污染大气中时 海盐巨粒子会与污染物发生反应 生成硫酸盐与硝酸盐细粒子并放出氯气 造成气溶胶中氯的亏损 而 1 个 10 m 的海盐 巨粒子可以生成数千个次微米的细粒子气溶胶 少量的海盐巨粒子并不影响vis 但大量的 细粒子会使 vis 明显恶化 同时他还认为高质量浓度细粒子气溶胶导致的 vis 降低及其相 关联的灰霾天气现象 是珠江三角洲城市群及周边区域亟待解决的主要的大气环境问题 灰 霾天气的本质是细粒子气溶胶污染 还与大气扩散能力 湿度等气象因子密切相关 Vis 与 大气粒子的散射能力密切相关 那么散射光强主要与入射光波长和粒子截面积 即粒子的尺 度和质量浓度有直接关系 而大气中巨粒子与次微米粒子数量相差10 倍 因而 vis 的恶化 主要与细粒子的质量浓度关系比较大 尤其是较严重气溶胶污染导致低 vis 事件出现时 细粒子的比例会更大 而与气溶胶的质量浓度关系不大 其最终认为灰霾天气导致 vis 恶 化的实质是细粒子气溶胶污染 李金娟李金娟等则认为阴霾天气可能与大气中 PM10 浓度有关系 其课题组研究了北京 2004 年 12月份的一次严重的阴霾天气下 PM10 样品的微观特征 包括微观形貌 主要颗粒物类 型和粒度分布 和生物活性 并与非阴霾天气条件下采集到的 PM10 样品的生物活性进行 了对比 研究表明 从微观特征来看 阴霾天气条件下 PM10 样品中以细粒子为主 主要 成分为烟尘及其集合体 呈湿状 且呈现出双峰分布 它的一个显著特征是出现较多的二次 颗粒和残余的有机液滴 3 近年来由于人类活动 使大气气溶胶污染日趋严重 1980 年以来大幅增加的霾日 绝 大部分是由于人类活动影响的气溶胶细粒子污染造成的 而我国现行的空气质量评价体系 不能描述现在的粉尘污染 硫酸盐 硝酸盐的复合污染类型 尤其是不能描述细粒子气 溶胶污染 而影响能见度恶化的气溶胶粒子是比 PM1 还要细小的 0 3 0 8 m 的细粒子 所以必须建立新的空气质量评价体系 才能描述灰霾天气 而能见度与 PM2 5 尤其是 PM1 有非常好的关系 因而目前用能见度来描述灰霾天气是最好的指标 吴兑吴兑 霾天气研究专家 享受国务院政府特殊津贴专家 广东省 五一劳动奖章