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摘要 利用1980—2019年邯郸16个国家基本气象站地面观测资料，利用线性趋势法和Mann-Kendall突变检验法，重点分析雾霾天气的气候特征。
关键词 邯郸;雾霾;气候特征分析;Mann-Kendall突变检验
中图分类号：X513 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）03–0064–02
随着国民经济发展，良好的生活环境成为社会关注的重点，而气象条件的变化会对环境带来直接影响，雾霾天气可以对环境产生不利影响，而且对经济生活都会带来较大损失。黄向荣等[1]认为要加强对灾害性天气的监测和预警。单宝臣[2]认为总结灾害性天气的规律，可以为预报提供可靠的依据和着眼点。因此深入分析邯郸市雾霾天气的特征分析，对开展气象预报和做好气象服务工作，具有很重要的意义。
1 资料与方法
气象资料来源于1980—2019年邯郸市16个国家基本观测站地面观测资料，采用线性方程对气象要素序列进行拟合，得出的回归系数称为气候变量倾斜率，反映气候变量的趋势变化。利用Mann-Kendall突变检验可以反映出气象要素变化趋势的大小，同时曲线交点位置反映出气候突变的时间节点[3];分析雾霾天气要素场结构特征，为雾霾天气预报和消散提供依据。
2 邯郸市雾霾天气统计特征
2.1 雾
雾是近地面水平能见度降到1 000 m以下的天气现象，邯郸常见的大雾天气为平流雾和辐射雾。大雾具有高度局地性和危害性，是造成交通事故最严重的灾害性天气之一，同时大雾会严重危害人们的身体健康，长期处于大雾环境下会引发心肺疾病，降低机体免疫力，大雾多发天气上呼吸道感染疾病明显增多[4]。因此，研究邯郸地区大雾气候特征具有重要的意义。
2.1.1 邯郸雾日的空间分布特征 通过克里金插值可以得出，雾日分布与地形有明显的关系，呈平原多、山区少的趋势。高值中心位于邯郸东部平原，广平雾日最多达55 d/a，主要由于影响河北的冷空气以西北路径和偏西路径为主，河北北部的燕山、西面的太行山对天气系统起到了阻挡的作用，造成河北平原处于静稳天气形势下，易出现雾霾天气[5]。
2.1.2 邯郸雾日年代际变化特征 纵观邯郸市近40 a大雾天气，雾日呈减少趋势，递减率为0.03 d/ a。20世纪80年代雾日偏少，90年代到21世纪初明显增多，21世纪10年代雾日明显减少。
利用Maan-Kendall突变检验对邯郸大雾进行分析（图1），雾日在1980—1983年呈减少趋势，1984—2013年呈增加趋势，1989—2007年增长趋势通过了0.05显著性检验（P0.05=1.96），1990—2004年通过了0.01显著性检验（P0.01=2.56），表明20世纪90年代到本世纪初，大雾天气增多是十分显著的。2014—2019年呈波动状态，但增加和减少趋势不明显。根据UKk和UBk曲线交点位置可看出，邯郸雾日在2010年、2013年、2014年、2015年、2018年均存在突变。
2.1.3 邯郸大雾天气要素场特征 （1）气压场、风场特征：邯郸秋冬季大雾地面形势场一般表现为平原受弱气压场控制，河北省最大气压差小于5 hPa，地面以微风为主，风速一般小于5 m/s，有利于大雾的形成。最常见的形势为冷高压位于蒙古东部，冷空气受地形阻挡和削弱，以扩散形式南下，造成华北平原处于弱气压场控制。弱冷空气东移至东北平原，受长白山阻挡，在低层南下扩散至华北平原，近地层大气降温，使大气相对湿度增加，有利于大雾生成。（2）温度场特征：秋冬季大雾发生时， 850 hPa及925 hPa通常为一暖脊或暖中心，而近地层为冷温槽。一般温度结构为中层受暖脊控制，近地面层有弱冷空气扩散南下，导致近地层大气降温。这种温度场配置有利于逆温形成、加强和维持，在秋冬季逆温差可达18℃，从而有利于大雾的生成和维持。（3）湿度场特征：大雾天气发生前，常常存在降水或明显的水汽输送，近地面层湿度较大，相对湿度达到100%或接近100%，而925 hPa以上高度湿度较小，具有“上干下湿”的结构;中高层湿度小使天空不利于云的生成，有利于近地面层辐射降温，从而容易形成低层逆温。
2.1.4 雾的消散预报 大雾消散的条件与生成条件相反，一般大雾在日出后，地表逐渐升温，逆温层被破坏，相对湿度迅速减小，大雾将会消散。当出现锋面雾或大范围平流雾时，可维持较长时间，只有当强冷空气入侵，逆温层破坏，风力加大，大雾天气才会消散。一般大雾消散有以下几种情况：（1）当有中低云移至雾区，则大雾将明显减弱或消散;（2）当有明显降水天气过程时，大雾将逐渐减弱消散;（3）若有偏西路径冷空气，在太行山脉形成焚风效应，地面气温迅速升高，大雾将减弱消散;（4）有强冷空气过境，风速加大，大雾将迅速减弱消散。
2.2 霾
霾是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10 km，空气普遍有混浊现象，使远处光亮物微带黄、红色，使黑暗物微带蓝色的天气现象。
雾和霾最大的区别在于相对湿度，一般定义相对湿度低于80%的低能见度天气为霾天气。霾的危害主要有3点：一是影响身体健康，包括人体健康和心理健康;二是影响交通安全;三是霾天气光照不足，影响农作物生长[6]。
2.2.1 霾日时空分布特征 从空间分布来看，雾日分布与地形没有明显的关系，霾日的地域分布与重工业发展有着密切的联系，高值中心位于武安，年均霾日较其他地区偏高3～4倍。武安是邯郸重工业最发达地区，分布着大小钢铁企业和煤炭企业，其他地区年均霾日数差异不大，这也充分证明霾的地区差异与重工业发展有着密不可分的关系。
统计邯郸近40 a霾日数，年平均霾日为28 d/a，呈增加趋势，递增率为1.2d/a。从霾日月分布来看，霾天气季节性明显，冬季最多，12—2月平均霾日为213 d，占全年霾日47%，春秋两季霾日分别占全年的21%和22%，夏季最少，仅占全年的10%。全年霾日最多的月份为1月，平均霾日为82 d，占全年霾日的18%。
利用Maan-Kendall突变检验对邯郸霾日数进行分析（图2），霾日在1980—1984年呈增长趋势，但增长趋势不明显;1985—2002年呈减少趋势，1989—1996年通过了0.01显著性检验（P0.01=2.56），表明20世纪90年代霾天气减少是十分显著的。2003年至今呈增加趋势，且增加趋势逐渐明显;2015年至今增长趋势通过了0.01显著性检（P0.01=2.56）。根据UKk和UBk曲线交点位置可看出，邯郸霾日数在1990年、1999年、2014年、2010年均存在突變。
2.2.2 霾天气风场特征 研究发现，霾天气与环境风场联系密切，当大气湿度较差，风力较弱，没有明显冷空气活动时，易形成霾天气。对比霾日和非霾日最大风速，霾日平均风速在2 m/s左右或以下，而非霾日平均风速一般在2 m/s以上。
3 总结与讨论
邯郸近40 a大雾天气呈减少趋势，递减率为0.03 d/a;大雾日数地域分布呈明显“平原多、山区少”的趋势;利用Maan-Kendall突变检验对邯郸大雾进行分析发现，雾日在2010年后多次发生气候突变，雾日明显下降。
邯郸霾日数呈增加趋势，递增率为1.2 d/a。季节性明显，12—2月平均霾日数占全年的47%。霾的地区分布与重工业发展有着明显的联系，重工业越发达，霾日数就相对偏多。
本文也证明了雾和霾的地区分布和年代变化大不相同，证明雾的产生更多是辐射降温，水汽凝结而形成，与地形有很大的关系，且随着工业水平发展，雾日呈递减趋势，证明雾与气候变化有更多的联系;霾的地区分布和年代际变化证明，霾的形成与空气中凝结核数量有密切关系，也就是与重工业发展有关。
通过雾日和霾日月份变化分析，共同点是冬季偏多，证明雾霾形成与冬季静稳天气多，风速较小，大气扩散条件差有关系。
参考文献
[1] 黄向荣，邓斌，孙亚东.合肥市主要灾害性天气特征分析[J]气象与环境学报， 2010，26（1）：46-48.
[2] 单宝臣.威海几种灾害性天气统计特征与个例分析[D].兰州：兰州大学，2012.
责任编辑：黄艳飞
关键词 邯郸;雾霾;气候特征分析;Mann-Kendall突变检验
中图分类号：X513 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）03–0064–02
随着国民经济发展，良好的生活环境成为社会关注的重点，而气象条件的变化会对环境带来直接影响，雾霾天气可以对环境产生不利影响，而且对经济生活都会带来较大损失。黄向荣等[1]认为要加强对灾害性天气的监测和预警。单宝臣[2]认为总结灾害性天气的规律，可以为预报提供可靠的依据和着眼点。因此深入分析邯郸市雾霾天气的特征分析，对开展气象预报和做好气象服务工作，具有很重要的意义。
1 资料与方法
气象资料来源于1980—2019年邯郸市16个国家基本观测站地面观测资料，采用线性方程对气象要素序列进行拟合，得出的回归系数称为气候变量倾斜率，反映气候变量的趋势变化。利用Mann-Kendall突变检验可以反映出气象要素变化趋势的大小，同时曲线交点位置反映出气候突变的时间节点[3];分析雾霾天气要素场结构特征，为雾霾天气预报和消散提供依据。
2 邯郸市雾霾天气统计特征
2.1 雾
雾是近地面水平能见度降到1 000 m以下的天气现象，邯郸常见的大雾天气为平流雾和辐射雾。大雾具有高度局地性和危害性，是造成交通事故最严重的灾害性天气之一，同时大雾会严重危害人们的身体健康，长期处于大雾环境下会引发心肺疾病，降低机体免疫力，大雾多发天气上呼吸道感染疾病明显增多[4]。因此，研究邯郸地区大雾气候特征具有重要的意义。
2.1.1 邯郸雾日的空间分布特征 通过克里金插值可以得出，雾日分布与地形有明显的关系，呈平原多、山区少的趋势。高值中心位于邯郸东部平原，广平雾日最多达55 d/a，主要由于影响河北的冷空气以西北路径和偏西路径为主，河北北部的燕山、西面的太行山对天气系统起到了阻挡的作用，造成河北平原处于静稳天气形势下，易出现雾霾天气[5]。
2.1.2 邯郸雾日年代际变化特征 纵观邯郸市近40 a大雾天气，雾日呈减少趋势，递减率为0.03 d/ a。20世纪80年代雾日偏少，90年代到21世纪初明显增多，21世纪10年代雾日明显减少。
利用Maan-Kendall突变检验对邯郸大雾进行分析（图1），雾日在1980—1983年呈减少趋势，1984—2013年呈增加趋势，1989—2007年增长趋势通过了0.05显著性检验（P0.05=1.96），1990—2004年通过了0.01显著性检验（P0.01=2.56），表明20世纪90年代到本世纪初，大雾天气增多是十分显著的。2014—2019年呈波动状态，但增加和减少趋势不明显。根据UKk和UBk曲线交点位置可看出，邯郸雾日在2010年、2013年、2014年、2015年、2018年均存在突变。
2.1.3 邯郸大雾天气要素场特征 （1）气压场、风场特征：邯郸秋冬季大雾地面形势场一般表现为平原受弱气压场控制，河北省最大气压差小于5 hPa，地面以微风为主，风速一般小于5 m/s，有利于大雾的形成。最常见的形势为冷高压位于蒙古东部，冷空气受地形阻挡和削弱，以扩散形式南下，造成华北平原处于弱气压场控制。弱冷空气东移至东北平原，受长白山阻挡，在低层南下扩散至华北平原，近地层大气降温，使大气相对湿度增加，有利于大雾生成。（2）温度场特征：秋冬季大雾发生时， 850 hPa及925 hPa通常为一暖脊或暖中心，而近地层为冷温槽。一般温度结构为中层受暖脊控制，近地面层有弱冷空气扩散南下，导致近地层大气降温。这种温度场配置有利于逆温形成、加强和维持，在秋冬季逆温差可达18℃，从而有利于大雾的生成和维持。（3）湿度场特征：大雾天气发生前，常常存在降水或明显的水汽输送，近地面层湿度较大，相对湿度达到100%或接近100%，而925 hPa以上高度湿度较小，具有“上干下湿”的结构;中高层湿度小使天空不利于云的生成，有利于近地面层辐射降温，从而容易形成低层逆温。
2.1.4 雾的消散预报 大雾消散的条件与生成条件相反，一般大雾在日出后，地表逐渐升温，逆温层被破坏，相对湿度迅速减小，大雾将会消散。当出现锋面雾或大范围平流雾时，可维持较长时间，只有当强冷空气入侵，逆温层破坏，风力加大，大雾天气才会消散。一般大雾消散有以下几种情况：（1）当有中低云移至雾区，则大雾将明显减弱或消散;（2）当有明显降水天气过程时，大雾将逐渐减弱消散;（3）若有偏西路径冷空气，在太行山脉形成焚风效应，地面气温迅速升高，大雾将减弱消散;（4）有强冷空气过境，风速加大，大雾将迅速减弱消散。
2.2 霾
霾是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10 km，空气普遍有混浊现象，使远处光亮物微带黄、红色，使黑暗物微带蓝色的天气现象。
雾和霾最大的区别在于相对湿度，一般定义相对湿度低于80%的低能见度天气为霾天气。霾的危害主要有3点：一是影响身体健康，包括人体健康和心理健康;二是影响交通安全;三是霾天气光照不足，影响农作物生长[6]。
2.2.1 霾日时空分布特征 从空间分布来看，雾日分布与地形没有明显的关系，霾日的地域分布与重工业发展有着密切的联系，高值中心位于武安，年均霾日较其他地区偏高3～4倍。武安是邯郸重工业最发达地区，分布着大小钢铁企业和煤炭企业，其他地区年均霾日数差异不大，这也充分证明霾的地区差异与重工业发展有着密不可分的关系。
统计邯郸近40 a霾日数，年平均霾日为28 d/a，呈增加趋势，递增率为1.2d/a。从霾日月分布来看，霾天气季节性明显，冬季最多，12—2月平均霾日为213 d，占全年霾日47%，春秋两季霾日分别占全年的21%和22%，夏季最少，仅占全年的10%。全年霾日最多的月份为1月，平均霾日为82 d，占全年霾日的18%。
利用Maan-Kendall突变检验对邯郸霾日数进行分析（图2），霾日在1980—1984年呈增长趋势，但增长趋势不明显;1985—2002年呈减少趋势，1989—1996年通过了0.01显著性检验（P0.01=2.56），表明20世纪90年代霾天气减少是十分显著的。2003年至今呈增加趋势，且增加趋势逐渐明显;2015年至今增长趋势通过了0.01显著性检（P0.01=2.56）。根据UKk和UBk曲线交点位置可看出，邯郸霾日数在1990年、1999年、2014年、2010年均存在突變。
2.2.2 霾天气风场特征 研究发现，霾天气与环境风场联系密切，当大气湿度较差，风力较弱，没有明显冷空气活动时，易形成霾天气。对比霾日和非霾日最大风速，霾日平均风速在2 m/s左右或以下，而非霾日平均风速一般在2 m/s以上。
3 总结与讨论
邯郸近40 a大雾天气呈减少趋势，递减率为0.03 d/a;大雾日数地域分布呈明显“平原多、山区少”的趋势;利用Maan-Kendall突变检验对邯郸大雾进行分析发现，雾日在2010年后多次发生气候突变，雾日明显下降。
邯郸霾日数呈增加趋势，递增率为1.2 d/a。季节性明显，12—2月平均霾日数占全年的47%。霾的地区分布与重工业发展有着明显的联系，重工业越发达，霾日数就相对偏多。
本文也证明了雾和霾的地区分布和年代变化大不相同，证明雾的产生更多是辐射降温，水汽凝结而形成，与地形有很大的关系，且随着工业水平发展，雾日呈递减趋势，证明雾与气候变化有更多的联系;霾的地区分布和年代际变化证明，霾的形成与空气中凝结核数量有密切关系，也就是与重工业发展有关。
通过雾日和霾日月份变化分析，共同点是冬季偏多，证明雾霾形成与冬季静稳天气多，风速较小，大气扩散条件差有关系。
参考文献
[1] 黄向荣，邓斌，孙亚东.合肥市主要灾害性天气特征分析[J]气象与环境学报， 2010，26（1）：46-48.
[2] 单宝臣.威海几种灾害性天气统计特征与个例分析[D].兰州：兰州大学，2012.
责任编辑：黄艳飞