内蒙古典型草原区低能见度天气大气能见度微观影响因子分析

2018年第5期31内 蒙 古 气 象

文章编号 1005-8656（2018）05-0031-02

doi:10.14174/j.cnki.nmqx.2018.05.008中图分类号 X513 文献标识码 A 内蒙古典型草原区低能见度天气大气能见度微观影响因子分析

闫宾1,2

（1.内蒙古气象局，内蒙古 呼和浩特 010051；2.中国气象局北京城市气象研究所，北京 100089）

摘要 对2010年1月到2015年12月锡林浩特地区低能见度天气条件下（能见度＜10km）气溶胶的光学特性观测资料进行计算，分析大气能见度微观影响因子。结果显示，近年来内蒙古典型草原区低能见度天气条件下，主要污染物是PM10，气溶胶散射是最主要的影响大气能见度的微观因子（对能见度衰减贡献比例为75.19%），水汽对大气能见度影响非常明显（对能见度衰减贡献比例为21.55%）。关键词 内蒙古典型草原区；低能见度；大气能见度；微观影响因子

引言

大气能见度是重要的常规气象观测要素之一，低

能见度天气（大气能见度<10km）不但影响人们正常生

产生活，还影响人们身心健康，近年来越来越引起大

众的关注，也成为大气科学领域的热点研究问题[1-5]。

气溶胶是指悬浮在气体中的固体和(或)液体

微粒与气体载体共同组成的多相气体系，大气能见

度的好坏取决于气溶胶的光学性质。20世纪60年代

以来，国内外学者就已经着手开展大气能见度影响

机制方面的研究[6-17]。从微观上讲，影响大气能见度

的因子是大气气溶胶粒子散射和吸收、气溶胶组分、

空气分子散射、污染性气体的吸收[1，5，17]。

本文使用内蒙古典型草原区的锡林浩特国家气候

观象台所测得的气溶胶散射系数和吸收系数、PM10浓

度等资料，对内蒙古典型草原区低能见度天气条件下

大气能见度的微观影响因素进行分析，以期为内蒙古

典型草原区低能见度发生机理提供科学依据。

1 资料来源

锡林浩特国家气候观象台地理位置位于43°57′N，116°7′E，海拔高度1003m，位于锡林浩

特市东郊25km，下垫面为典型草原生态类型，观测

场周围无高大建筑，无污染源，受人类活动扰动很小。

本文所用资料为2010年1月到2015年12月锡林浩

特观象台每日02、05、08、11、14、17、20、23时（北

京时）观测到相对湿度、能见度、天气现象等常规气

象资料；与常规气象资料时间匹配的气溶胶散射系数

和吸收系数、PM10浓度等资料，取得气溶胶资料的

观测仪器、方法、规范可以参见文献[18]，大气能见

度微观因素观测项目及仪器类型见表1。本文所述低能见度天气即大气能见度＜10km。经过筛选，共得

到研究时间段内匹配数据1350组。从季节变化看，

锡林浩特地区90%以上的低能见度天气发生在冬春

两季，夏季发生频率最低；从日变化看，88%以上

的低能见度天气条件发生在午后，上午的能见度要远好于午后。

观测要素仪器备注散射系数M9003积分浊度仪吸收系数A31黑碳仪PM2.5和气态污染物GRIMM 180颗粒物监测仪气态污染物无观测表1 锡林浩特国家气候观象台影响大气能见度微观 因素观测要素及仪器

2 方法概述

可见光波段,低能见度天气大气气溶胶对能见度

的影响主要通过5个因素作用实现：分别是（1）气

态污染物的吸收作用；（2）干气溶胶散射作用；（3）

干气溶胶吸收作用；（4）水汽分子的散射作用；（5）

干洁空气的散射作用。

而上述作用可简单表述如下：大气能见度与消

光系数（Ea）有简单的反比例关系[5，17]，而Ea受干

结空气散射（Egs）、干气溶胶散射（Eas）、气溶胶

吸收（Eaa）、水汽分子散射（Ews）、气态污染吸收（Epa）

等5个微观因素影响，公式(1—3)。Ea=Egs+Eas+Eaa+Ews+Epa （1）

Eas=0.0173×m10 （2）

Epa=3.3Y （3）

式（1）中，Egs可取常数0.1×10-4m-1。Eas通过（2）

式计算，m10为PM10质量浓度。锡林浩特国家气候

观象台的Magee两通道黑碳仪可以观测得到Eaa。近似认为锡林浩特国家气候观象台的浊度仪观测得到

资助项目：中国气象局北京城市气象研究所城市气象科学基金项 目（UMRF201107）资助。2018年第5期32内 蒙 古 气 象

Analysis on Microcosmic Impact Factors on Atmosphere

Visibility during Low Visibility weather

in Inner Mongolia Typical Steppe

Yan Bin1,2(1. Inner Mongolia Climate Centre, Inner Mongolia Hohhot 010051；2. Institute of Urban Meteorological, China Meteorological Administration, Beijing 100089)Abstract The observational data of aerosol optical properties in low visibility weather conditions (visibility less than 10km) in Xilinhaote area from January 2010 to December 2015 were calculated, and the microcosmic impact factors of atmospheric visibility were analyzed. The results show that in recent years in Inner Mongolia typical steppe area during low visibility weather conditions, the main pollutant was PM10. The aerosol scattering was the main influence factor (the attenuation contribution ratio was 75.19%). The water vapor effect was very obvious (the attenuation contribution ratio was 21.55%). Key words Inner Mongolia Typical Steppe；Low Visibility；Atmospheric Visibility；Microcosmic Impact Factors 最主要措施。

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用占13.03%，水汽分子散射作用占21.55%。大气气溶胶的散射和吸收对能见度的衰减比例占到75.19%,是大气能见度的首要影响因子。水汽分子的散射作用（对能见度衰减比例高达21.55%）是大气能见度的次要影响因子。水汽分子散射作用的显著性，主要有两个原因：第一，高湿度环境下，水汽帮助气溶胶吸湿长大，从而间接影响了能见度；第二，水汽分子本身尺度较大，对能见度的直接衰减也有显著影响。

4 结论微观角度讲，低能见度天气条件下，气溶胶的散射与吸收是衰减大气能见度的首要因素，水汽分子散射是衰减大气能见度的次要因素。治理内蒙古典型草原区低能见度天气，控制大颗粒的气溶胶的浓度是