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摘要 利用常規气象资料、地面自动站数据和大气环境监测等资料，从环流形势、地面气象要素变化、维持机制等方面，对2015年12月23—25日河南濮阳一次严重雾霾天气成因进行分析。结果表明，雾霾期间高空以纬向环流为主，无明显冷空气影响。中低空下沉气流的存在有助于近地层弱风条件和稳定层结的建立，中低层弱的冷暖平流的交替出现以及持续稳定的地面均压场分布，为此次严重雾霾天气提供了有利的环流形势；在持续较低气压和较小地面风速的大背景下，PM2.5浓度稳定升高，以及入夜后气温降低而相对湿度增大的地面气象条件，是此次严重雾霾天气过程产生和维持的主要原因；边界层逆温的长时间存在是这次严重雾霾天气得以维持近60 h的重要原因，雾顶高度与逆温层顶的高度变化有很好的对应关系，对雾霾天气形成、发展、维持、消散的预报具有较好的指示意义；受地形阻挡作用，冷空气在东移南下过程中，分股扩散南下，造成华北平原气压梯度小；能见度下降和持续性污染与PM2.5和PM10浓度增长有关，较高的PM2.5、PM10值的同时出现和长时间维持是导致严重雾霾天气的又一原因。
关键词 严重雾霾；环流形势；地面气象要素；边界层逆温；PM2.5和PM10浓度
中图分类号 S16 文献标识码
A 文章编号 0517-6611（2016）34-0183-05
Cause Analysis of aSerious Fog and Haze Weather in Puyang City of Henan Province
XU Qing-e （Puyang Meteorological Bureau，Puyang，Henan 457000）
Abstract Using conventional meteorological data， ground automatic station data and atmospheric environmental monitoring data， the cause of a serious fog and haze weather in Puyang during December 23-25 in 2015 were analyzed from the synoptic situation，surface meteorological factors change and maintaining mechanism.The results showed that the high altitude zonal circulation was dominant in the fog and haze period， and the influence of the cold air was not obvious. In the middle and lower layer the downdraft had contributed to the formation of weak wind conditions near and the establishment of stable stratification.The alternation of cold and warm advection in the middle and lower layers and the stable ground pressure distribution provided a favorable circulation for the severe fog and haze weather.The PM2.5 concentration increased steadily in the background of a persistent lower air pressure and small ground wind speed， and the ground meteorological conditions that the temperature decreasedd and relative humidity increased， which was the main reason for the production and maintenance of the severe fog and haze weather process. Long time boundary layer inversion was an important cause of the severe fog and haze weather keeping nearly 60 h， the fog top height and the change of inversion layer top had a good corresponding relationship which had well indication significance to the formation， development， maintenance and dissipation of the fog and haze weather.Under the terrain blocking effect，in the process of cold air moving to the southeast， the pressure gradient in plain of North China was small because of the split southward cold air. Decreased visibility and persistent pollution were related to the growth of PM2.5 and PM10 concentrations， the higher PM2.5 and PM10 values appear at the same time and long time maintenance was another reason lead to severe fog and haze weather. Key words Serious fog and haze weather；Synoptic situation；Surface meteorological factors；Boundary layer inversion； PM2.5 and PM10 concentration
雾霾是比较常见的灾害天气，对交通、人体健康、航运和环境等均有严重的影响。近年来，随着我国城市化和工业化建设的加快，人口的迅速增加，汽車保有量不断上升，城市中雾霾天气逐渐增多。特别是强雾霾天气出现时，常伴有重度的空气污染，直接影响着大气环境，且影响和危及到人们的生活和健康。因此，加强雾霾天气的成因分析及预报研究对促进社会经济良性发展和人民生活质量的提高具有重要意义。
近几年，不少学者对雾霾天气的时空分布、边界层特征及发生的环流形势等方面进行了研究并取得了一定的成果[1-4]。曹伟华等[1]研究表明，边界层逆温是低能见度过程形成的必要条件，但并不最终决定雾、霾低能见度强度；相对湿度和PM2.5浓度是决定能见度大小的2个关键因子，对能见度的影响体现出阶段性特征。于庚康等[3]分析表明，高空形势变化平稳、中低层的暖平流配合稳定少动的地面气压场为雾霾天气的发生提供了有利的环流形势。以上研究结果说明，不同地区，由于所处地理位置及影响因子不同，雾霾天气成因存在明显差异。笔者利用常规气象资料、地面自动站数据、大气环境监测资料等，分析2015年12月23—25日河南濮阳严重雾霾天气过程中的高低空环流形势、地面气象要素变化特征、层结结构及空气质量状况等，探讨此次雾霾持续多日的主要原因，为雾霾天气预报提供思路和参考。
1 资料与方法
1.1 资料来源 地面气象要素资料来自濮阳所辖县局地面气象记录月报表。空气质量浓度数据来自于濮阳市区3个环境监测站数据的平均值。
1.2 雾霾的观测规范标准 根据中国气象局（气预函[2014]4号）的通知及河南省气测函[2014]2号的紧急通知，对能见度（V）人工观测的台站，判别雾、霾的能见度阈值仍保持不变，即V<1.0 km（雾）、V<10.0 km（霾），空气相对湿度（U）在V<1.0 km时，U≥80%作为雾的判别标准，U<80%作为霾的判别标准。在1.0 km≤V<10.0 km、U≥80%时，定义为轻雾；当65%≤U<80%时，如PM2.5质量浓度≥75 μg/m3，定义为霾，PM2.5<75 μg/m3，则定义为轻雾。当U<65%时，定义为霾。对能见度自动观测的台站，轻雾、霾的能见度判别阈值调整为7.5 km，雾的能见度判别阈值调整为0.75 km，相对湿度参照以上标准执行。
2 天气实况及环流形势分析
2.1 天气实况 2015年12月23—25日，河南濮阳地区出现严重雾霾天气，PM2.5峰值浓度超过500 μg/m3，全市大部分地区均出现了能见度<50 m的强浓雾天气。15个省辖市（包括濮阳市）达到并启动了重污染天气预警及响应，多地幼儿园、中小学停课，城区机动车单双号限行。25日白天起，受西路冷空气影响，地面风增大，大气扩散能力增强，PM2.5浓度明显下降，能见度转好，此次严重雾霾天气过程趋于结束。
2.2 大气环流形势
2.2.1 500 hPa环流形势。
12月22日08：00，北支槽位于40°N以北，南支槽较为平浅，中纬度 30°～40°N地区环流较平直，高度槽和温度槽基本重合，无明显冷空气；20：00，濮阳位于500、700 hPa短波槽前的西南气流中，38°N以北有弱冷空气扩散南下。23日08：00 500 hPa受弱的西西北气流控制，20：00濮阳处在40°N以南小槽前的西南气流中。24—25日，500 hPa受弱脊前的西北气流控制；25日，随着环流经向度的加大，在较强西北气流作用下，能见度逐渐转好，维持多日的雾霾天气结束。
2.2.2 850 hPa环流形势。22日08：00，低槽位于40°N以北，太原到邢台有一切变线，郑州、南阳、徐州、阜阳和济南之间有一低涡切变线，濮阳处于低涡切变线北部；20：00，河套地区有一弱高压环流生成，低涡南压，切变线东南移，濮阳处在弱高压前部、低涡北侧，并受弱切变影响。23日08：00，濮阳处在弱高压前的偏北气流中，中低空下沉气流的存在有助于近地层的弱风条件和稳定层结的建立[5]，在静稳天气背景下，受弱冷空气与西南暖湿气流共同作用，濮阳全区出现强浓雾天气；20：00，在我国西北部有一闭合高压，郑州、阜阳、徐州有一气旋式涡旋，濮阳受高压前部偏北气流与涡旋北部的东南气流共同影响，再加上不断加强的西南低空急流向雾区输送水汽，有利于逆温层顶抬升，湿层增厚，因而濮阳地区的浓雾天气维持。24—25日，西北地区的高压东南移，濮阳受高压前部偏北气流控制。此外，22日20：00—24日08：00河套地区有一冷槽，濮阳基本处在-4～0 ℃温度线，受弱的冷暖平流交替影响。24日20：00—25日08：00温度槽东移，25日08：00温度0 ℃线已东南压至长江以南地区，而河套及以西地区有温度脊发展，即在此时段，濮阳逐渐转受暖性的偏西气流影响，随着温度升高、湿度减小，持续多日的雾霾天气趋于结束。
2.2.3 地面形势。22日08：00，冷高压中心位于贝加尔湖西南部（96.4°E、49.8°N），濮阳处在鞍型场南部的低压倒槽中；20：00濮阳处在倒槽后部、冷锋前的均压场中；23日08：00濮阳位于锋面附近，冷高压在东移南压过程中，于24日08：00分裂成2个高压，一个位于我国西北部，一个位于蒙古国中部，由于冷高压主体偏西偏北，一直到24日20：00，濮阳处在高压前部的均压场中。 24日05：00，由于在贝加尔湖西部有暖空气切入，08：00在蒙古国西部有一弱低压环流生成，随着暖空气的南压，暖低压不断加强东南伸，受暖空气影响，冷空气势力有所减弱；20：00，低压带已南压至内蒙古中北部，而位于蒙古国的冷高压在南压至内蒙古中东部时变性减弱。25日08：00，西北地区高压带已东南伸至东南沿海地区，华北平原大部受暖低压控制，濮阳处在暖低压南部、东南伸高压北侧的偏西气流中；11：00前后，受南压暖空气和西路冷空气共同影响，濮阳地区气压梯度加大，地面风力加大，持续多日的雾霾天气结束。 3 地面气象要素特征分析
濮阳是此次严重雾霾天气过程中重点影响地区之一，12月22日17：00—25日10：00濮阳大部分地区能见度一直维持在3.0 km以下，尤其是小于1.0 km的低能见度阶段从22日晚一直持续到25日白天，累计持续时间达60 h左右。分析此次持续性雾霾过程中濮阳地区逐时能见度变化发现，严重雾霾过程从23日00：00前后开始，到08：00濮阳全区均出现能见度<50 m的強浓雾天气，午后能见度稍有好转，但大部分地区能见度仍在500 m以下，24日午后全区除濮阳县能见度上升至1 km上下，其他地区维持在600 m以下，到20：00时，出现能见度<200 m区域性浓雾天气，部分县区不足50 m；25日08：00加强为强浓雾，09：00以后自西向东能见度逐渐转好，12：00前后，能见距离明显加大，除偏东的台前县在傍晚到夜里出现短时大雾，全市大部分地区大雾天气趋于结束。
由图4可见，此次过程期间，地面气压呈现先升后降多次交替出现，且一直维持一个较小的梯度变化；相对湿度与能见度和气温呈一致的反相位变化关系，能见度降至最低时，相对湿度最高，气温最低；PM2.5浓度整体呈先升高后降低的变化特点，且保持在100 μg/m3以上，在过程前期浓度持续升高，23日17：00达730 μg/m3的最大值，之后，PM2.5浓度随着雾霾的消散而迅速减小。在此次过程中地面平均风速偏小，仅1 m/s左右，过程风速持续稳定在0.1～2.9 m/s，为此次雾霾天气过程的持续稳定提供了有利条件。综合各地面气象要素随时间的变化特征表明，在持续较低气压和较小地面风速的大背景下，PM2.5浓度稳定升高，相对湿度>70%，以及入夜后气温降低而相对湿度增大的地面气象条件，是此次严重雾霾天气产生和维持的重要原因。
4 严重雾霾维持机制分析
4.1 近地层水汽特征 由图3可见，这次严重的雾霾过程开始前到结束长江以南及濮阳东部地区有连续降水过程，由于地面湿度大，在偏南与偏东气流作用下，湿区不断向雾区输送水汽，加上地面弱冷空气影响，濮阳出现持续的雾霾天气。分析探空资料发现，1 000 hPa 22日20：00—25日08：00 T-Td值呈现先减小后增大趋势，即在22日20：00开始减小，雾霾持续期间T-Td为1～3 ℃，24日20：00以后逐渐增大，到25日08：00达15 ℃以上。说明雾霾期间近地层一直维持浅薄湿层，随着湿层的减弱消失，雾霾天气结束。
4.2 边界层逆温特征 从图5可以看出 ，濮阳严重雾霾形成前（22日20：00），邢台站和郑州站在3 000 m上下均出现了强度分别为7 ℃/30 hPa、6 ℃/10 hPa的逆温层结，并在逆温层下有较厚的等温层存在，说明中低空温度层结比较稳定，为濮阳后期大雾的形成和加强奠定了好的基础[6]。随着夜间辐射降温和平流降温的共同作用，23日00：00左右，濮阳全区已由轻雾加强为雾，能见度逐渐降低，06：00前后濮阳全区均出现能见度<50 m的强浓雾天气。08：00，邢台站出现4 ℃/75 hPa和3 ℃/20 hPa的双层逆温，郑州站出现强度为2 ℃/25 hPa、1 ℃/35 hPa、3 ℃/50 hPa的3层逆温结构，逆温的稳定层结使水汽抑制在低层不易向上扩散，利于雾的形成和发展维持，也为雾形成后暴发性加强提供了很好的条件[7]。在这次雾霾天气过程中，逆温层厚度虽然有所变化，但一直伴随雾霾的存在，在多层逆温出现时段浓雾达最强，且逆温厚度也最大，逆温层的长时间存在是这次严重雾霾天气得以维持近60 h的重要因素。另外，通过对比发现，这次雾霾发展过程中，23日08：00起，雾顶高度开始不断下降，与逆温层顶高度变化有很好的对应关系。在雾霾发展、维持过程中，200 m以下雾层内平均风速一般不大于4 m/s，说明适当的微风有利于雾霾的形成和发展。当较大风速由雾顶向近地面渗透时，稳定层结被破坏，大雾天气结束。
4.3 地形作用
濮阳市位于河南省东北部、华北平原南部，冬季影响华北的冷空气以西北或偏西路径为主，由于群峰林立的燕山和太行山半环抱华北平原，对西北或西来的冷空气起阻挡和削弱作用[8]。濮阳在这次严重雾霾天气过程中，受地形作用，冷空气分股扩散南下，造成等压线西北梯度大、东南梯度小。华北平原从22日开始到25日始终处于弱气压场控制下，易出现静稳形势，有利于雾霾天气出现。从12月22—25日850 hPa平均风，华北大部受西北、偏西气流控制，冷空气越过近似南北走向的太行山，下沉增温，有利于平原地区逆温层的维持或加强，这也是导致濮阳地区出现持续多日严重雾霾天气的原因之一。
4.4 大气污染状况
能见度下降和持续性污染与PM2.5和PM10浓度增长有关[9]。由图7可见，濮阳严重雾霾过程中PM2.5和PM10浓度增长时段与能见度降低时段基本一致。受前期冷空气势力偏弱、持续无降水、空气污染扩散气象条件差等影响，濮阳已有6 d左右轻雾、雾、霾天气交替出现，特别是在12月23日05：00—24日22：00， PM10、PM2.5浓度分别在500和230 μg/m3以上，根据空气质量指数划分标准，此时段内为重度污染或严重污染天气，尤其在23日12：00—20：00 PM10浓度>1 000 μg/m3，PM2.5浓度>600 μg/m3，且在17：00 PM10、PM2.5均达最大值，浓度分别为1 357、730 μg/m3，这也是濮阳地区出现严重雾霾天气的原因之一。25日10：00以后，濮阳地区受华北暖低压和西路冷空气的共同影响，地面风力加大，大风将低层的污染物清除，PM2.5和PM10浓度迅速下降，能见度转好，雾霾天气结束。
5 小结
（1）雾霾期间高空以纬向环流为主，无明显冷空气影响。中低空下沉气流的存在有助于近地层的弱风条件和稳定层结的建立，中低层弱的冷暖平流的交替出现以及持续稳定的地面均压场分布，为此次严重雾霾天气发生、发展、维持提供了有利的环流形势。 （2）地面气象要素变化特征表明，在持续较低气压和较小地面风速的大背景下，PM2.5浓度稳定升高、相对湿度>70%以及入夜后气温降低而相对湿度增大的地面气象条件，是此次严重雾霾天气过程产生和维持的主要原因。
（3）边界层逆温的长时间存在及近地层浅薄湿层维持，是这次严重雾霾天气得以维持近60 h的重要原因，雾顶高度与逆温层顶的高度变化有很好的对应关系，对雾霾天气的形成、发展、维持、消散预报具有较好的指示意义。
（4）受地形阻挡作用，冷空气在东移南下过程中，分股扩散南下，造成华北平原大部气压梯度小。冷空气越过太行山，下沉增温，有利于平原地区逆温层的维持或加强。这也是导致严重雾霾天气持续多日的主要原因。
（5）能见度下降和持续性污染与PM2.5和PM10浓度增长有关，较大的PM2.5、PM10值的同时出现和长时间维持是导致严重雾霾天气的又一原因。
参考文献
[1] 曹伟华，梁旭东，李青春.北京一次持续性雾霾过程的阶段性特征及影响因子分析[J].气象学报，2013，71（5）：940-951.
[2] 劉梅，严文莲，张备，等.2013年1月江苏雾霾天气持续和增强机制分析[J].气象，2014，40（7）：835-843.
[3] 于庚康，王博妮，陈鹏，等.2013年初江苏连续性雾-霾天气的特征分析[J].气象，2015，41（5）：622-629.
[4] 花丛，张碧辉，张恒德.2013年1-2月华北雾、霾天气边界层特征对比分析[J].气象，2015，41（9）：1144-1151.
[5] 何立富，李峰，李泽椿.华北平原一次持续性大雾过程的动力和热力特征[J].应用气象学报，2006，17（2）：161-168.
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[7] 张礼春，朱彬，耿慧，等.南京一次持续性浓雾天气过程的边界层特征及水汽来源分析[J].气象，2013，39（10）：1284-1292.
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[9] 姚青，韩素琴，蔡子颖.天津一次持续低能见度事件的影响要素分析[J].气象，2012，38（6）：688-694.
关键词 严重雾霾；环流形势；地面气象要素；边界层逆温；PM2.5和PM10浓度
中图分类号 S16 文献标识码
A 文章编号 0517-6611（2016）34-0183-05
Cause Analysis of aSerious Fog and Haze Weather in Puyang City of Henan Province
XU Qing-e （Puyang Meteorological Bureau，Puyang，Henan 457000）
Abstract Using conventional meteorological data， ground automatic station data and atmospheric environmental monitoring data， the cause of a serious fog and haze weather in Puyang during December 23-25 in 2015 were analyzed from the synoptic situation，surface meteorological factors change and maintaining mechanism.The results showed that the high altitude zonal circulation was dominant in the fog and haze period， and the influence of the cold air was not obvious. In the middle and lower layer the downdraft had contributed to the formation of weak wind conditions near and the establishment of stable stratification.The alternation of cold and warm advection in the middle and lower layers and the stable ground pressure distribution provided a favorable circulation for the severe fog and haze weather.The PM2.5 concentration increased steadily in the background of a persistent lower air pressure and small ground wind speed， and the ground meteorological conditions that the temperature decreasedd and relative humidity increased， which was the main reason for the production and maintenance of the severe fog and haze weather process. Long time boundary layer inversion was an important cause of the severe fog and haze weather keeping nearly 60 h， the fog top height and the change of inversion layer top had a good corresponding relationship which had well indication significance to the formation， development， maintenance and dissipation of the fog and haze weather.Under the terrain blocking effect，in the process of cold air moving to the southeast， the pressure gradient in plain of North China was small because of the split southward cold air. Decreased visibility and persistent pollution were related to the growth of PM2.5 and PM10 concentrations， the higher PM2.5 and PM10 values appear at the same time and long time maintenance was another reason lead to severe fog and haze weather. Key words Serious fog and haze weather；Synoptic situation；Surface meteorological factors；Boundary layer inversion； PM2.5 and PM10 concentration
雾霾是比较常见的灾害天气，对交通、人体健康、航运和环境等均有严重的影响。近年来，随着我国城市化和工业化建设的加快，人口的迅速增加，汽車保有量不断上升，城市中雾霾天气逐渐增多。特别是强雾霾天气出现时，常伴有重度的空气污染，直接影响着大气环境，且影响和危及到人们的生活和健康。因此，加强雾霾天气的成因分析及预报研究对促进社会经济良性发展和人民生活质量的提高具有重要意义。
近几年，不少学者对雾霾天气的时空分布、边界层特征及发生的环流形势等方面进行了研究并取得了一定的成果[1-4]。曹伟华等[1]研究表明，边界层逆温是低能见度过程形成的必要条件，但并不最终决定雾、霾低能见度强度；相对湿度和PM2.5浓度是决定能见度大小的2个关键因子，对能见度的影响体现出阶段性特征。于庚康等[3]分析表明，高空形势变化平稳、中低层的暖平流配合稳定少动的地面气压场为雾霾天气的发生提供了有利的环流形势。以上研究结果说明，不同地区，由于所处地理位置及影响因子不同，雾霾天气成因存在明显差异。笔者利用常规气象资料、地面自动站数据、大气环境监测资料等，分析2015年12月23—25日河南濮阳严重雾霾天气过程中的高低空环流形势、地面气象要素变化特征、层结结构及空气质量状况等，探讨此次雾霾持续多日的主要原因，为雾霾天气预报提供思路和参考。
1 资料与方法
1.1 资料来源 地面气象要素资料来自濮阳所辖县局地面气象记录月报表。空气质量浓度数据来自于濮阳市区3个环境监测站数据的平均值。
1.2 雾霾的观测规范标准 根据中国气象局（气预函[2014]4号）的通知及河南省气测函[2014]2号的紧急通知，对能见度（V）人工观测的台站，判别雾、霾的能见度阈值仍保持不变，即V<1.0 km（雾）、V<10.0 km（霾），空气相对湿度（U）在V<1.0 km时，U≥80%作为雾的判别标准，U<80%作为霾的判别标准。在1.0 km≤V<10.0 km、U≥80%时，定义为轻雾；当65%≤U<80%时，如PM2.5质量浓度≥75 μg/m3，定义为霾，PM2.5<75 μg/m3，则定义为轻雾。当U<65%时，定义为霾。对能见度自动观测的台站，轻雾、霾的能见度判别阈值调整为7.5 km，雾的能见度判别阈值调整为0.75 km，相对湿度参照以上标准执行。
2 天气实况及环流形势分析
2.1 天气实况 2015年12月23—25日，河南濮阳地区出现严重雾霾天气，PM2.5峰值浓度超过500 μg/m3，全市大部分地区均出现了能见度<50 m的强浓雾天气。15个省辖市（包括濮阳市）达到并启动了重污染天气预警及响应，多地幼儿园、中小学停课，城区机动车单双号限行。25日白天起，受西路冷空气影响，地面风增大，大气扩散能力增强，PM2.5浓度明显下降，能见度转好，此次严重雾霾天气过程趋于结束。
2.2 大气环流形势
2.2.1 500 hPa环流形势。
12月22日08：00，北支槽位于40°N以北，南支槽较为平浅，中纬度 30°～40°N地区环流较平直，高度槽和温度槽基本重合，无明显冷空气；20：00，濮阳位于500、700 hPa短波槽前的西南气流中，38°N以北有弱冷空气扩散南下。23日08：00 500 hPa受弱的西西北气流控制，20：00濮阳处在40°N以南小槽前的西南气流中。24—25日，500 hPa受弱脊前的西北气流控制；25日，随着环流经向度的加大，在较强西北气流作用下，能见度逐渐转好，维持多日的雾霾天气结束。
2.2.2 850 hPa环流形势。22日08：00，低槽位于40°N以北，太原到邢台有一切变线，郑州、南阳、徐州、阜阳和济南之间有一低涡切变线，濮阳处于低涡切变线北部；20：00，河套地区有一弱高压环流生成，低涡南压，切变线东南移，濮阳处在弱高压前部、低涡北侧，并受弱切变影响。23日08：00，濮阳处在弱高压前的偏北气流中，中低空下沉气流的存在有助于近地层的弱风条件和稳定层结的建立[5]，在静稳天气背景下，受弱冷空气与西南暖湿气流共同作用，濮阳全区出现强浓雾天气；20：00，在我国西北部有一闭合高压，郑州、阜阳、徐州有一气旋式涡旋，濮阳受高压前部偏北气流与涡旋北部的东南气流共同影响，再加上不断加强的西南低空急流向雾区输送水汽，有利于逆温层顶抬升，湿层增厚，因而濮阳地区的浓雾天气维持。24—25日，西北地区的高压东南移，濮阳受高压前部偏北气流控制。此外，22日20：00—24日08：00河套地区有一冷槽，濮阳基本处在-4～0 ℃温度线，受弱的冷暖平流交替影响。24日20：00—25日08：00温度槽东移，25日08：00温度0 ℃线已东南压至长江以南地区，而河套及以西地区有温度脊发展，即在此时段，濮阳逐渐转受暖性的偏西气流影响，随着温度升高、湿度减小，持续多日的雾霾天气趋于结束。
2.2.3 地面形势。22日08：00，冷高压中心位于贝加尔湖西南部（96.4°E、49.8°N），濮阳处在鞍型场南部的低压倒槽中；20：00濮阳处在倒槽后部、冷锋前的均压场中；23日08：00濮阳位于锋面附近，冷高压在东移南压过程中，于24日08：00分裂成2个高压，一个位于我国西北部，一个位于蒙古国中部，由于冷高压主体偏西偏北，一直到24日20：00，濮阳处在高压前部的均压场中。 24日05：00，由于在贝加尔湖西部有暖空气切入，08：00在蒙古国西部有一弱低压环流生成，随着暖空气的南压，暖低压不断加强东南伸，受暖空气影响，冷空气势力有所减弱；20：00，低压带已南压至内蒙古中北部，而位于蒙古国的冷高压在南压至内蒙古中东部时变性减弱。25日08：00，西北地区高压带已东南伸至东南沿海地区，华北平原大部受暖低压控制，濮阳处在暖低压南部、东南伸高压北侧的偏西气流中；11：00前后，受南压暖空气和西路冷空气共同影响，濮阳地区气压梯度加大，地面风力加大，持续多日的雾霾天气结束。 3 地面气象要素特征分析
濮阳是此次严重雾霾天气过程中重点影响地区之一，12月22日17：00—25日10：00濮阳大部分地区能见度一直维持在3.0 km以下，尤其是小于1.0 km的低能见度阶段从22日晚一直持续到25日白天，累计持续时间达60 h左右。分析此次持续性雾霾过程中濮阳地区逐时能见度变化发现，严重雾霾过程从23日00：00前后开始，到08：00濮阳全区均出现能见度<50 m的強浓雾天气，午后能见度稍有好转，但大部分地区能见度仍在500 m以下，24日午后全区除濮阳县能见度上升至1 km上下，其他地区维持在600 m以下，到20：00时，出现能见度<200 m区域性浓雾天气，部分县区不足50 m；25日08：00加强为强浓雾，09：00以后自西向东能见度逐渐转好，12：00前后，能见距离明显加大，除偏东的台前县在傍晚到夜里出现短时大雾，全市大部分地区大雾天气趋于结束。
由图4可见，此次过程期间，地面气压呈现先升后降多次交替出现，且一直维持一个较小的梯度变化；相对湿度与能见度和气温呈一致的反相位变化关系，能见度降至最低时，相对湿度最高，气温最低；PM2.5浓度整体呈先升高后降低的变化特点，且保持在100 μg/m3以上，在过程前期浓度持续升高，23日17：00达730 μg/m3的最大值，之后，PM2.5浓度随着雾霾的消散而迅速减小。在此次过程中地面平均风速偏小，仅1 m/s左右，过程风速持续稳定在0.1～2.9 m/s，为此次雾霾天气过程的持续稳定提供了有利条件。综合各地面气象要素随时间的变化特征表明，在持续较低气压和较小地面风速的大背景下，PM2.5浓度稳定升高，相对湿度>70%，以及入夜后气温降低而相对湿度增大的地面气象条件，是此次严重雾霾天气产生和维持的重要原因。
4 严重雾霾维持机制分析
4.1 近地层水汽特征 由图3可见，这次严重的雾霾过程开始前到结束长江以南及濮阳东部地区有连续降水过程，由于地面湿度大，在偏南与偏东气流作用下，湿区不断向雾区输送水汽，加上地面弱冷空气影响，濮阳出现持续的雾霾天气。分析探空资料发现，1 000 hPa 22日20：00—25日08：00 T-Td值呈现先减小后增大趋势，即在22日20：00开始减小，雾霾持续期间T-Td为1～3 ℃，24日20：00以后逐渐增大，到25日08：00达15 ℃以上。说明雾霾期间近地层一直维持浅薄湿层，随着湿层的减弱消失，雾霾天气结束。
4.2 边界层逆温特征 从图5可以看出 ，濮阳严重雾霾形成前（22日20：00），邢台站和郑州站在3 000 m上下均出现了强度分别为7 ℃/30 hPa、6 ℃/10 hPa的逆温层结，并在逆温层下有较厚的等温层存在，说明中低空温度层结比较稳定，为濮阳后期大雾的形成和加强奠定了好的基础[6]。随着夜间辐射降温和平流降温的共同作用，23日00：00左右，濮阳全区已由轻雾加强为雾，能见度逐渐降低，06：00前后濮阳全区均出现能见度<50 m的强浓雾天气。08：00，邢台站出现4 ℃/75 hPa和3 ℃/20 hPa的双层逆温，郑州站出现强度为2 ℃/25 hPa、1 ℃/35 hPa、3 ℃/50 hPa的3层逆温结构，逆温的稳定层结使水汽抑制在低层不易向上扩散，利于雾的形成和发展维持，也为雾形成后暴发性加强提供了很好的条件[7]。在这次雾霾天气过程中，逆温层厚度虽然有所变化，但一直伴随雾霾的存在，在多层逆温出现时段浓雾达最强，且逆温厚度也最大，逆温层的长时间存在是这次严重雾霾天气得以维持近60 h的重要因素。另外，通过对比发现，这次雾霾发展过程中，23日08：00起，雾顶高度开始不断下降，与逆温层顶高度变化有很好的对应关系。在雾霾发展、维持过程中，200 m以下雾层内平均风速一般不大于4 m/s，说明适当的微风有利于雾霾的形成和发展。当较大风速由雾顶向近地面渗透时，稳定层结被破坏，大雾天气结束。
4.3 地形作用
濮阳市位于河南省东北部、华北平原南部，冬季影响华北的冷空气以西北或偏西路径为主，由于群峰林立的燕山和太行山半环抱华北平原，对西北或西来的冷空气起阻挡和削弱作用[8]。濮阳在这次严重雾霾天气过程中，受地形作用，冷空气分股扩散南下，造成等压线西北梯度大、东南梯度小。华北平原从22日开始到25日始终处于弱气压场控制下，易出现静稳形势，有利于雾霾天气出现。从12月22—25日850 hPa平均风，华北大部受西北、偏西气流控制，冷空气越过近似南北走向的太行山，下沉增温，有利于平原地区逆温层的维持或加强，这也是导致濮阳地区出现持续多日严重雾霾天气的原因之一。
4.4 大气污染状况
能见度下降和持续性污染与PM2.5和PM10浓度增长有关[9]。由图7可见，濮阳严重雾霾过程中PM2.5和PM10浓度增长时段与能见度降低时段基本一致。受前期冷空气势力偏弱、持续无降水、空气污染扩散气象条件差等影响，濮阳已有6 d左右轻雾、雾、霾天气交替出现，特别是在12月23日05：00—24日22：00， PM10、PM2.5浓度分别在500和230 μg/m3以上，根据空气质量指数划分标准，此时段内为重度污染或严重污染天气，尤其在23日12：00—20：00 PM10浓度>1 000 μg/m3，PM2.5浓度>600 μg/m3，且在17：00 PM10、PM2.5均达最大值，浓度分别为1 357、730 μg/m3，这也是濮阳地区出现严重雾霾天气的原因之一。25日10：00以后，濮阳地区受华北暖低压和西路冷空气的共同影响，地面风力加大，大风将低层的污染物清除，PM2.5和PM10浓度迅速下降，能见度转好，雾霾天气结束。
5 小结
（1）雾霾期间高空以纬向环流为主，无明显冷空气影响。中低空下沉气流的存在有助于近地层的弱风条件和稳定层结的建立，中低层弱的冷暖平流的交替出现以及持续稳定的地面均压场分布，为此次严重雾霾天气发生、发展、维持提供了有利的环流形势。 （2）地面气象要素变化特征表明，在持续较低气压和较小地面风速的大背景下，PM2.5浓度稳定升高、相对湿度>70%以及入夜后气温降低而相对湿度增大的地面气象条件，是此次严重雾霾天气过程产生和维持的主要原因。
（3）边界层逆温的长时间存在及近地层浅薄湿层维持，是这次严重雾霾天气得以维持近60 h的重要原因，雾顶高度与逆温层顶的高度变化有很好的对应关系，对雾霾天气的形成、发展、维持、消散预报具有较好的指示意义。
（4）受地形阻挡作用，冷空气在东移南下过程中，分股扩散南下，造成华北平原大部气压梯度小。冷空气越过太行山，下沉增温，有利于平原地区逆温层的维持或加强。这也是导致严重雾霾天气持续多日的主要原因。
（5）能见度下降和持续性污染与PM2.5和PM10浓度增长有关，较大的PM2.5、PM10值的同时出现和长时间维持是导致严重雾霾天气的又一原因。
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