一 引言

雾霾是指各种排放源产生的污染物（气体和颗粒物，如CO、SO₂、NO_x、NH₃、VOCs、PM），在特定的大气环境条件下，经过一系列物理、化学过程形成的细粒子，并与水汽相互作用导致的大气消光现象。大气污染中涉及的颗粒物，一般指粒径介于0.01～100微米的粒子，其中空气动力学直径等于或小于10微米的大气颗粒物（气溶胶）统称为PM10，而等于或小于2.5微米的大气颗粒物总称为PM2.5。PM2.5组成极其复杂，几乎包含元素周期表中的所有元素，涉及30000种以上有机和无机化合物（包括硫酸盐、硝酸盐、氨盐、有机物、碳黑、重金属等）。

雾霾天气是一种大面积低能见度天气现象，雾霾天气一般形成于近地面层水汽条件较好、大气层结稳定、风力较小的气象条件下。当空气中的污染物不断积累，污染物含量较大时，大气中凝结核较多，如果大气层结较为稳定，污染物不能很快地扩散出去，就会形成雾霾天气。中国雾霾天气成因具有明显的季节性变化。在冬季，北方的采暖加上稳定的大气边界层结构和较低的混合层高度很容易导致雾霾现象。在夏季，高温、高辐射气候加上高湿天气会促进污染物的光化学反应和吸湿性增长，导致易出现雾天气。在秋季，白天的强烈辐射和高温会加速光化学气粒转化，而早晚低温和高湿在稳定的天气系统中容易导致霾污染事件。在春季，远程沙尘输送、局地扬尘、城市酸性气体和空气中较多的水分也会方便霾的形成。因此，雾霾天气各月发生频率差不多，其中10月至次年1月发生频率稍多；但霾天气出现频率则是冬半年明显多于夏半年，冬季霾日数占全年的比例为42.3%。

雾霾产生的原因有自然形成和人类活动形成两大类。前者约占雾霾排放的10%，主要是源自火山爆发喷射出的SO₂以及各种微粒状物质和野山烟雾等。而人们更加关注的是人类的社会经济活动所产生的雾霾，这种雾霾形成最根本的原因是空气中的污染物（主要是由煤炭燃烧、汽车尾气排放所致）不断积累。在全球变暖背景下，雾霾形成的气象条件发生了明显的变化，成为雾霾天气形成的直接导火索。在城市雾霾和空气污染中，既有直接从排放源产生的一次粒子，也包括源自工业和民用煤炭燃烧以及汽车尾气排放源一次排放的气体通过物理和化学过程生成的二次粒子。雾霾天气广泛存在于具有工业基础的大城市中，阳光充足、气候温暖、干燥以及汽车使用较多的城市中该情况尤为严重。一般来说，雾霾天气属于局部性空气污染，将主要对造成排放的地区产生影响，但是在一定的气候条件下也会对周边地区特别是下风口地区产生影响。

二 中国雾霾天气的时空变化特征

研究表明，近50年来中国雾霾天气总体呈增加趋势。其中，雾日数呈明显减少，霾日数明显增加，且持续性霾过程增加显著。从空间分布看，霾日数呈现东部增加西部减少，大城市比小城镇增加明显趋势，呈现雾霾持续时间长、范围广、影响大、污染重等特点。

（一）雾霾天气呈霾增雾减、东增西减趋势

1961～2012年，中国中东部地区（100°E以东）平均年雾霾日数总体呈增加趋势，年代际变化特征明显，20世纪80年代前，年雾霾日数呈增加趋势，80年代和90年代，年雾霾日数呈现减少趋势。21世纪以来，年雾霾日数又呈增加趋势（见图1）。近52年来，年雾霾日数最多的是1980年，有35.8天。总的来说，雾日数较霾日数明显偏多，20世纪80年代以前中国中东部平均雾日数基本都在霾日数的3倍以上；20世纪80年代以来，雾日数呈减少趋势，而霾日数呈增加趋势，雾霾日数比例逐渐减小，特别是2011年和2012年的霾日数均超过雾日数。

图1 中国中东部地区平均雾霾日数历年变化（1961～2012年）

中国年雾霾日数变化趋势呈东增西减趋势，东北、西北和西南大部地区雾霾日数每年减少0～0.5天，除新疆北部外，西部地区年雾霾日数基本都在5天以下；华北、长江中下游和华南地区呈增加趋势，其中珠三角地区和长三角地区增加最快，广东深圳和江苏南京平均每年增加4.1天和3.9天。中东部大部地区年雾霾日数为25～100天，局部地区超过100天。

（二）持续性霾过程显著增加

中国中东部地区连续3天以上霾过程站次数在20世纪虽然略有增加，但总体变化不大，但进入21世纪后，连续霾过程站次数增加显著（见图2）。连续3天的霾过程站次数由725.5站次增加到2010站次，连续4天的霾过程由444.4站次增加到1292.1站次，连