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城市雾

城市雾

城市雾是城市气候的主要特征之一,也是最有害的现象之一。 城市雾的分布,以市中心区和工业区为最多,且有随着城市规模的不断扩大而增加的趋势。

目录

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1 概述
2 城市雾的特点
3 城市雾的致灾原因
4 城市雾的影响和危害
  1. 4.1 (1)雾对交通运输的危害
  2. 4.2 (2)加重空气污染
  3. 4.3 (3)危害人体健康
  4. 4.4 (4)影响供电、通信系统
5 城市雾的防御
  1. 5.1 减灾气象服务
  2. 5.2 开展人工消雾作业

城市雾 - 概述

城市雾城市雾(urban fog)是城市气候的主要特征之一,也是最有害的现象之一。由于城市空气中含有大量的凝结核,故城市中雾的频率较大,这与城市和工业区上空大气污染的加剧有关。城市雾以冬季早晨出现的频率最大,通常从日落后就开始有雾出现,一直要持续到次日清晨日出以后,有时则要到中午前后才消散。城市雾的分布,以市中心区和工业区为最多,且有随着城市规模的不断扩大而增加的趋势。城市雾的出现,使能见度大下降低,城市交通事故增加,并且阻滞了空气中有害气体和固体微粒的消散,太阳辐照度和日照时数也大大减少。持续而稳定的城市雾,使空气中二氧化硫、烟尘的含量大大增加,危害居民的身体健康。例如1952年12月英国伦敦的毒雾,曾造成数千人死亡。、

城市雾 - 城市雾的特点

“城市雾”一词在19世纪初对伦敦雾的研究中被首次提出,指发生在受人类活动影响最集中的城市及机场、港口及公路等相关设施附近的雾。20世纪80年代有人专门从城市气候特征角度分析巴黎城市雾及其变化,我国的上海和重庆等城市也做过城市雾的专门研究。
随着城市规模扩大和工业、交通的发展,大气污染日趋严重,由气溶胶造成的能见度恶化事件越来越多,使霾也成为一种常见的城市天气现象。因此,城市雾除具有一般概念上“雾”的特征外,还表现出其他特点:(1)先雾后霾,雾霾交替或混合现象使得城市雾、霾的观测标准需要重新规范,同时也使城市雾、霾的预报难度加大。(2)城市雾受到气象条件、地形、城市下垫面热、动力条件以及城市气溶胶分布的综合影响,表现出更加明显的局地性。

城市雾 - 城市雾的致灾原因

浓雾下交通城市雾或霾多产生在大陆高压区,气团性质比较均匀,有弱下沉气流产生微风,天气晴朗,夜间辐射冷却明显使水汽凝结成雾。城市各种污染物进入低层大气而产生雾霾共存现象,使大气污染危害加重。
大雾出现时相对湿度通常高于95%。相对湿度越大,空气中雾滴越多,能见度越差,所造成的影响和危害也越大。
研究发现,城市中大气污染物对雾的微结构影响较大。20世纪80年代以来城市大气污染加剧,气溶胶粒子明显增多,大部分气溶胶粒子可成为雾滴凝结核,使雾滴数密度增大,进而改变雾滴性质,形成酸雾。气溶胶和污染气体的净辐射效应阻碍白天混合层的发展,气溶胶粒子数的增多,可能导致大气稳定度的增加,由此造成城市雾可能会持连续数天不散。
对2001年2月北京及周边地区罕见大雾过程的大气污染物观测表明,在持续大雾形成前期,城市及周边大气中烟尘污染物SO2及NO2在城市低空积聚。起雾前,随着SO2及NO2浓度的增加,凝结度迅速增长;大雾期间,随着凝结度增长,SO2及NO2浓度反而下降。表明城市大气污染物作为凝结核在低空堆积,对触发凝雾起到了重要作用。

城市雾 - 城市雾的影响和危害

雾对交通运输、电网安全、城市环境和人体健康都具有很大危害。

(1)雾对交通运输的危害


浓雾是影响交通的最危险灾害性天气,以“雾都”重庆为例,20世纪90年代以前每年因雾造成交通事故、堵车、断航、停航的经济损失都在3000万元以上。
1) 对航空的影响
大雾天气飞机无法正常起落。有些号称“全天候”的机场和飞机尽管装备了先进导航系统和着陆设施,一般情况下可以盲降,但机场被浓雾覆盖时仍然需要关闭。北京首都机场几乎每年都要出现几天“雾港”。如2002年12月1—2日首都机场因大雾有1400多架次航班延误,上万名旅客滞留。1986年重庆机场因大雾笼罩机场,有18个外国经济代表团取消了对重庆的访问。1996年12月27—31日上海受大雾影响,9次关闭虹桥国际机场,取消和延误642个航班,滞留旅客6万余,善后费用至少1000万元。
2)对公路、铁路运输的影响
大雾笼罩时各种车辆只能低速行驶,尤其是高速公路在大雾天气通常都要关闭。1997年12月17日京津塘高速公路进京路段因浓雾连续发生两起40辆汽车追尾事故,9人死亡,34人受伤。美国由于浓雾引起的车辆碰撞,每年损失超过3亿美元。铁路交通事故也有不少是浓雾引起的。
3)对航运的影响
浓雾也是港口城市最危险的天气。海口和港口附近水道狭窄,明沙暗礁星罗棋布,来往船只特别频繁。大雾时很容易迷失航向造成海损事件。长江口的航行事故中以大雾迷航者最多,尽管有雷达等现代导航设备,仍难根除大雾引起的海难。

(2)加重空气污染

雾出现时地面风速一般较小,近地层气层稳定,不利于污染物的扩散和稀释。近年来随着城市的发展,工厂和汽车排放污染物增多,在风力微弱、相对湿度较大、大气层结稳定或有逆温层存在的晴朗夜晚,大量烟气和极细微的粉尘漂浮在城市上空常形成烟尘雾,城市雾、霾日数增多已成为大气污染的一个标志。

(3)危害人体健康

雾危害人体健康

雾危害人体健康城市雾、霾中的污染物质和致病微生物是危害人体健康的根本原因,酸、氨、酚、苯等有毒有害物质及各种病原微生物滞留其中,积聚到一定浓度就会刺激人体的某些敏感部位,引起气管炎、喉炎、结膜炎和一些过敏性疾病,甚至危及年老体衰者的生命。浓雾天气凝结核与水结合使病菌异常活跃,肺结核、脑膜炎、脊髓灰质炎、感冒等传染病都可通过呼吸道传染。2004年12月1日京津出现大雾,连续几天空气质量达到中度或重度污染,心脑血管与呼吸道疾病患者明显增加,尤以体质较弱的老年人居多。1952年12月5—8日英国的伦敦毒雾事件,4天中死亡人数较常年同期多4000人,因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰竭死亡人数分别为前一周的9.3、2.4、5.5和2.3倍。
据测定,使人精神愉快的相对湿度是60%左右。有雾时由于湿度大使人精神不佳感到沉闷,有的人甚至喜怒无常。人在雾中长时间锻炼或劳动,汗液蒸发缓慢,常因热量不易散发而感到不适。

(4)影响供电、通信系统

浓雾中由于空气湿度大且许多污染物颗粒以离子形态漂浮,雾滴沾在输变电设备表层会使绝缘能力迅速下降,超过其抗污能力时会出现线路闪络、微机失控、开关跳闸,从而发生停电、断电故障,严重影响各业生产和生活用电,造成严重经济损失和政治影响。雾滴沾在通信线路表层还会影响微波及卫星通信,使信号锐减、杂音增大、通信质量下降。
城市环境对雾的影响编辑本段回目录城市环境对雾、霾的影响包括周围地理环境、大气污染物与气溶胶、城市热岛。

1) 地理环境的影响
城市的地理位置、地形地貌、气候水文条件和大气污染程度对雾和霾的发生产生影响。一般说来沿海城市雾出现频率较高,内陆特别是高原和沙漠地区的城市极少出现,如西宁和拉萨几乎全年没有雾日。重庆虽地处内陆,但位于两江交汇之处,宽阔的江面为雾的生成提供了必要的水汽条件;作为大工业城市,排入空气的大量污染物又为雾的形成提供了充足的凝结核;加之地形闭塞风速较小,早以“雾都”闻名于世,平均雾日数多达69.3天,仅比伦敦少5天。北京三面环山、东南为平原的“马蹄型”地形在特定气象条件下也容易形成雾,加上周边地形“山谷风”及郊区风的综合作用,本地与周边大气污染物易在城近郊区堆积旋回,极易出现雾霾天气。兰州市地处群山环抱的黄河谷地,冬季受蒙古高压控制,风速小,气层稳定,逆温层如同锅盖严实笼罩,使雾霾天气频繁发生。上海市区不在江边或海边,由于浓雾集中在江边海边,市区反而不容易成雾。此外,城市郊区的高速公路也容易出现雾堤现象。
2) 大气污染物和气溶胶的影响
大气污染物和气溶胶的影响主要表现在两个方面(徐祥德等2002):首先是污染物和气溶胶的存在影响雾的形成和发展。污染大气中存在大量以硫酸盐为主的亚微米可溶性气溶胶,大多通过二次转化而来,比海盐具有更低的饱和水汽压,易于潮解,在大气中充当了凝结核,在污染环境中有助于雾的形成。但雾滴的不同成分会造成折射率的变化,从而影响雾的辐射特性和生命史。另一方面,气溶胶过多对雾的形成也不利,雾层内过饱和度反比于凝结核的数目。气溶胶太多时初始过饱和度不会太大,也不可能形成浓雾,只能形成薄雾或霾。大气污染对雾的另一个影响是雾水的酸化。以西南重要工业城市重庆为例,地面高浓度SO2和TSP与雾有正相关关系,重庆的雾水酸度较高,并与市区SO2的高值区相对应。
3)城市热岛与雾
目前,有关城市热岛与城市雾关系的研究见之较少。总的看,城市热岛对城市雾的形成发展不利。
分析城市热岛与城市辐射雾的关系得出,在反气旋控制的微风晴空天气,在城区和郊区发展起来的中尺度热力环流产生流向城市的郊区风导致辐合型气流。在有利于城市热岛形成的天气条件下出现了辐射雾,而雾出现在发展完好的城市热岛周围的外围郊区,城区则出现“城市晴岛”现象。但随着城市范围的扩大,城市蔓延到郊区甚至外围郊区,结果城市热岛效应进一步增强,城区与外围郊区之间的温度过渡带缩小成为一个强温度梯度区,已经强化了的郊区风得到进一步加强,可促使郊外雾区向城区推进。

城市雾 - 城市雾的防御

减灾气象服务

气象部门对雾霾的防御工作主要是对其监测和进行预报预警。雾、霾监测实际上是通过水平能见度与相对湿度的观测,换算为雾、霾的强度和等级的。除常规气象站的地面监测外,还需要在重点交通干道与枢纽、机场、港口码头及其他城市雾的多发地区建立能见度监测网。另外,开展城市边界层温、湿、风的加密观测,对雾、霾天气进行高时空密度实时监测也十分必要。卫星遥感技术也是监测雾、霾天气的有效手段。
在日常预报中,通过获取各种气象监测信息并应用各种预报方法得出未来是否出现雾、霾天气。中国气象局将大雾灾害天气的预警信号分为三级,分别以黄色、橙色、红色表示。霾的预警信号则分两级,分别以黄色、橙色表示。上述预警信号将通过电话、电台、电视台、手机短信、互联网等不同方式及时向政府和交通管理、供电等部门和旅游景点、建筑工地等专业用户及广大市民发布。

开展人工消雾作业

为减轻雾的危害,美、英、法等发达国家已经开始用科学方法人工消雾。我国在北京、合肥、成都、上海等地也都进行过多次消雾试验。
人工消冷雾的技术比较成熟,最常用的是向云雾区播撒干冰,既可降低云雾温度,增加冰晶数量,又可使水汽凝结在小冰晶上,促使其增大降落。气象部门还经常使用碘化银、丙烷、液氮、盐粉等,经过试验都获得了成功。
消暖雾要比消冷雾困难,但是经过气象工作者的反复试验研究,已经积累了不少经验,主要有三种方法:
(1)吸湿法:在雾中播撒氯化钙溶液或尿素、盐粉等以消除雾中的水汽。
(2)加热法:在雾区安装能喷射高温气体的发动机,加热空气以蒸发雾滴。现代大中型民航客机起飞和着陆时要求能见度大于1 km。为在有雾时能够起飞或着陆,需要4~6台消雾发动机系统组合起来,由计算机自动操作来清除1 km跑道上的浓雾。这一技术还可用于清除江面或高速公路上的雾。
(3)扰动混合法:用螺旋桨搅拌使上下干湿空气混合以消除雾气。
为确保国庆35周年庆典顺利进行,我国空军在北京西郊和南苑机场用飞机播撒盐粉作为吸湿剂消云消雾。
英、美、俄等国利用大功率红外激光器照射浓雾,所发射的红外线能将空气中的小水滴和冰粒温度提高,使之蒸发而改变大气能见度,开辟出一条空中走廊,保障飞机正常的起飞和着陆。
人工消雾从技术上和效果看都是可行的,但目前国内尚无一家机场有消雾系统。许多号称“全天候”的机场在能见度低至350米以下时也只好等老天开眼。法国巴黎的奥利和戴高乐机场装备了先进的消雾设备,真正实现了“全天候”,不会因雾而关闭机场。

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