四川盆地霾天气过程水汽演化特征及与大气能见度的关系

doi:10.11755/j.issn.1006-7639-2025-06-0967

干旱气象 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (6): 967-975.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639-2025-06-0967

四川盆地霾天气过程水汽演化特征及与大气能见度的关系

朱瑶¹^,²(), 唐露¹^,², 倪长健¹^,², 李娜¹^,², 唐得智¹^,², 李昕翼³()

1.成都信息工程大学大气科学学院，四川成都 610225
2.成都平原城市气象与环境四川省野外科学观测研究站，四川成都 610225
3.成都市气象局，四川成都 611130

收稿日期:2025-06-10 修回日期:2025-09-30 出版日期:2025-12-31 发布日期:2026-01-19
通讯作者: 李昕翼（1987—），女，高级工程师，主要从事短时临近预报与气象环境相关研究。E-mail： 493423102@qq.com。
作者简介:朱瑶（2000—），女，硕士生，主要从事大气环境与大气物理相关研究。E-mail： zyao0929@163.com。
基金资助:
四川省科技教育联合基金项目(2024NSFSC1983);与国家重点研发计划项目(2023YFC3709301)

Evolution characteristics of water vapor and its relationship with atmospheric visibility during haze processes in Sichuan Basin

ZHU Yao¹^,²(), TANG Lu¹^,², NI Changjian¹^,², LI Na¹^,², TANG Dezhi¹^,², LI Xinyi³()

1. School of Atmospheric Sciences， Chengdu University of Information Technology， Chengdu 610225， China
2. Chengdu Plain Urban Meteorology and Environment Observation and Research Station of Sichuan Province， Chengdu 610225， China
3. Chengdu Meteorological Bureau， Chengdu 611130， China

Received:2025-06-10 Revised:2025-09-30 Online:2025-12-31 Published:2026-01-19

摘要/Abstract

摘要：

霾的形成与演化涉及多尺度大气物理、化学过程。“高湿”是四川盆地的典型污染气象特征，也是灰霾发展的重要因素。基于2015—2018年欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料及地面常规环境气象观测数据，系统分析了四川盆地冬季霾天气过程水汽演变特征及其与大气能见度的关系。结果表明：1）霾天气过程中四川盆地平均区域净水汽收支为（3.40±2.92）×10⁶kg·s^-1，整体呈水汽盈余；西、南边界为主要水汽输入通道，东边界表现为净输出，北边界输送具有不确定性。2）霾天气过程从形成、发展到持续阶段，对流层低层（700 hPa以下）水汽含量持续增加，水汽高值舌向北伸展、覆盖范围逐渐扩大。3）对流层低层水汽的增加有利于增强气溶胶吸湿增长，导致质量消光系数增大，从而加剧大气能见度降低。

关键词: 霾, 水汽, 演化特征, 大气能见度, 四川盆地

Abstract:

The formation and evolution of haze involve multi-scale atmospheric physical and chemical processes. “High humidity” is a typical pollution-related meteorological characteristic of the Sichuan Basin and an important influencing factor for haze development. Based on ERA5 reanalysis data from 2015 to 2018 and ground-based conventional environmental meteorological observations, this study systematically analyzed the evolution characteristics of water vapor and its relationship with atmospheric visibility during winter haze processes in the Sichuan Basin. The results show that: 1) The mean regional net water vapor budget during winter haze processes in the Sichuan Basin is (3.40±2.92)×10⁶ kg·s^-1, indicating an overall water vapor surplus; the western and southern boundaries are the main water vapor input pathways, the eastern boundary shows net output, and water vapor transport across the northern boundary exhibits uncertainty. 2) As the haze processes evolve from the formation to the development and persistence stages, the lower-tropospheric (below 700 hPa) water vapor content increases continuously, and the water-vapor high-value tongue extends northward with an expanding coverage. 3) The increase in lower-tropospheric water vapor facilitates the hygroscopic growth of near-surface aerosols, thereby increasing the mass extinction coefficient and consequently reducing atmospheric visibility.

Key words: haze, water vapor, evolution characteristics, atmospheric visibility, Sichuan Basin

中图分类号:

朱瑶, 唐露, 倪长健, 李娜, 唐得智, 李昕翼. 四川盆地霾天气过程水汽演化特征及与大气能见度的关系[J]. 干旱气象, 2025, 43(6): 967-975.

ZHU Yao, TANG Lu, NI Changjian, LI Na, TANG Dezhi, LI Xinyi. Evolution characteristics of water vapor and its relationship with atmospheric visibility during haze processes in Sichuan Basin[J]. Journal of Arid Meteorology, 2025, 43(6): 967-975.

图/表 9

图1 四川盆地边界及城市分布（数字为研究区域边界编号，其中1和5为南边界，2为西边界，3为北边界，4和6为东边界）

Fig.1 The boundaries of the Sichuan Basin and the distribution of cities （The numbers represent the boundaries of the study area， the number 1 and 5 are the southern boundary， 2 is the western boundary， 3 is the northern boundary， and 4 and 6 are the eastern boundary）

表1 2015—2018年四川盆地冬季持续性霾天气过程

Tab.1 Persistent haze processes in the Sichuan Basin during winter from 2015 to 2018

霾天气过程编号	日期	霾天气过程编号	日期
1	2015年1月20—26日	8	2017年1月19—29日
2	2015年2月8—15日	9	2017年2月12—20日
3	2015年12月25日—2016年1月5日	10	2017年12月18日—2018年1月2日
4	2016年1月25日—2016年2月11日	11	2018年1月9—23日
5	2016年2月16—20日	12	2018年2月6—17日
6	2016年12月18—23日	13	2018年12月13—18日
7	2016年12月28日—2017年1月8日

表2 2015—2018年四川盆地冬季霾天气过程边界水汽输送量及区域净水汽收支

Tab.2 Water vapor transportation of the boundaries and net water vapor budget of the Sichuan Basin during the haze processes in winter from 2015 to 2018 单位：106 kg·s-1

霾天气过程	${Q}_{\lambda \mathrm{W}}$	${Q}_{\lambda \mathrm{E}}$	${Q}_{\varphi \mathrm{S}}$	${Q}_{\varphi \mathrm{N}}$	${Q}_{\lambda \varphi }$
1	18.03	-27.00	15.85	-3.25	3.63
2	17.67	-32.60	17.72	-0.77	2.01
3	11.53	-36.36	13.59	8.41	-2.83
4	21.59	-30.39	15.62	-3.70	3.12
5	39.93	-42.03	5.83	1.54	5.27
6	23.94	-37.15	25.38	-6.43	5.73
7	23.36	-50.29	36.81	-7.21	2.67
8	20.83	-33.73	17.00	-2.54	1.56
9	17.85	-30.41	32.70	-12.57	7.58
10	30.87	-44.23	18.60	-2.60	2.64
11	20.64	-28.63	13.07	-2.16	2.92
12	30.62	-41.27	14.24	-2.19	1.40
13	44.78	-63.60	29.30	-1.95	8.54
平均	24.74±9.43	-38.28±10.19	19.67±8.82	-2.72±4.82	3.40±2.92

图2 2015—2018年四川盆地冬季霾天气过程各阶段水汽净输入量和净输出量（a）及区域净水汽收支（b） (图柱上方的误差棒为标准误差)

Fig.2 Net water vapor input and output (a) and net water vapor budget (b) in four stages of the winter haze processes over the Sichuan Basin from 2015 to 2018 (The error bar above the bars represents standard error)

表3 2015—2018年四川盆地冬季霾天气过程各阶段各层次水汽含量

Tab.3 Water vapor content in different layers in four stages of the winter haze processes over the Sichuan Basin from 2015 to 2018

阶段	700 hPa及以下	700~500 hPa	500~300 hPa	1 000~300 hPa
形成期	9.08±1.91	2.63±0.74	0.51±0.17	13.30±4.48
发展期	10.37±2.27	3.01±0.88	0.62±0.21	22.75±8.05
持续期	12.58±2.56	3.81±0.95	0.87±0.39	27.23±9.50
消亡期	12.04±2.12	3.49±1.01	0.67±0.36	25.48±9.08
平均	11.63±2.60	3.44±1.01	0.73±0.36	24.44±9.57

图3 2015—2018年四川盆地冬季霾天气过程形成期（a）、发展期（b）、持续期（c）和消亡期（d）对流层低层水汽含量空间分布（单位：mm）

Fig.3 Spatial distribution of water vapor content in the lower troposphere during the formation stage (a), development stage (b), persistence stage (c), and dissipation stage (d) of the winter haze processes over the Sichuan Basin from 2015 to 2018 （Unit: mm）

图4 2015—2018年四川盆地冬季霾天气过程相对湿度与质量消光系数的散点图

Fig.4 Scatter plot of relative humidity and extinction coefficient per unit mass of particulate matter during the winter haze processes over the Sichuan Basin from 2015 to 2018

图5 2015—2018年四川盆地冬季霾天气过程各阶段质量消光系数的箱线图

Fig.5 Box plot of extinction coefficient per unit mass of particulate matter during four stages of the winter haze processes over the Sichuan Basin from 2015 to 2018

图6 2015—2018年四川盆地冬季霾天气过程相对湿度与大气能见度的散点图

Fig.6 Scatter plot of relative humidity and atmospheric visibility during the winter haze processes over the Sichuan Basin from 2015 to 2018

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