城市霧

城市霧（urbanfog），是城市氣候的主要特徵之一，也是最有害的現象之一。由於城市空氣中含有大量的凝結核，故城市中霧的頻率較大，這與城市和工業區上空大氣污染的加劇有關。城市霧以冬季早晨出現的頻率最大，通常從日落後就開始有霧出現，一直要持續到次日清晨日出以後，有時則要到中午前後才消散。

城市霧的分佈，以市中心區和工業區為最多，且有隨着城市規模的不斷擴大而增加的趨勢。城市霧的出現，使能見度大下降低，城市交通事故增加，並且阻滯了空氣中有害氣體和固體微粒的消散，太陽輻照度和日照時數也大大減少。持續而穩定的城市霧，使空氣中二氧化硫、煙塵的含量大大增加，危害居民的身體健康。例如1952年12月英國倫敦的毒霧，曾造成數千人死亡。、

“城市霧”一詞在19世紀初對倫敦霧的研究中被首次提出，指發生在受人類活動影響最集中的城市及機場、港口及公路等相關設施附近的霧。20世紀80年代有人專門從城市氣候特徵角度分析巴黎城市霧及其變化，我國的上海和重慶等城市也做過城市霧的專門研究。

隨着城市規模擴大和工業、交通的發展，大氣污染日趨嚴重，由氣溶膠造成的能見度惡化事件越來越多，使霾也成為一種常見的城市天氣現象。因此，城市霧除具有一般概念上“霧”的特徵外，還表現出其他特點：（1）先霧後霾，霧霾交替或混合現象使得城市霧、霾的觀測標準需要重新規範，同時也使城市霧、霾的預報難度加大。（2）城市霧受到氣象條件、地形、城市下墊面熱、動力條件以及城市氣溶膠分佈的綜合影響，表現出更加明顯的局地性。

濃霧下交通城市霧或霾多產生在大陸高壓區，氣團性質比較均勻，有弱下沉氣流產生微風，天氣晴朗，夜間輻射冷卻明顯使水汽凝結成霧。城市各種污染物進入低層大氣而產生霧霾共存現象，使大氣污染危害加重。

大霧出現時相對濕度通常高於95%。相對濕度越大，空氣中霧滴越多，能見度越差，所造成的影響和危害也越大。

研究發現，城市中大氣污染物對霧的微結構影響較大。20世紀80年代以來城市大氣污染加劇，氣溶膠粒子明顯增多，大部分氣溶膠粒子可成為霧滴凝結核，使霧滴數密度增大，進而改變霧滴性質，形成酸霧。氣溶膠和污染氣體的淨輻射效應阻礙白天混合層的發展，氣溶膠粒子數的增多，可能導致大氣穩定度的增加，由此造成城市霧可能會持連續數天不散。

對2001年2月北京及周邊地區罕見大霧過程的大氣污染物觀測表明，在持續大霧形成前期，城市及周邊大氣中煙塵污染物SO2及NO2在城市低空積聚。起霧前，隨着SO2及NO2濃度的增加，凝結度迅速增長；大霧期間，隨着凝結度增長，SO2及NO2濃度反而下降。表明城市大氣污染物作為凝結核在低空堆積，對觸發凝霧起到了重要作用。

城市霧的出現往往疊加了城市環境和人類活動的影響。霧本身就具有局地性的特徵，而城市霧則是發生在局地性極強的城市環境中的霧。 ^[1] 

霧對交通運輸、電網安全、城市環境和人體健康都具有很大危害。

濃霧是影響交通的最危險災害性天氣，以“霧都”重慶為例，20世紀90年代以前每年因霧造成交通事故、堵車、斷航、停航的經濟損失都在3000萬元以上。

（1）對航空的影響

大霧天氣飛機無法正常起落。有些號稱“全天候”的機場和飛機儘管裝備了先進導航系統和着陸設施，一般情況下可以盲降，但機場被濃霧覆蓋時仍然需要關閉。北京首都機場幾乎每年都要出現幾天“霧港”。如2002年12月1—2日首都機場因大霧有1400多架次航班延誤，上萬名旅客滯留。1986年重慶機場因大霧籠罩機場，有18個外國經濟代表團取消了對重慶的訪問。1996年12月27—31日上海受大霧影響，9次關閉虹橋國際機場，取消和延誤642個航班，滯留旅客6萬餘，善後費用至少1000萬元。

（2）對公路、鐵路運輸的影響

大霧籠罩時各種車輛只能低速行駛，尤其是高速公路在大霧天氣通常都要關閉。1997年12月17日京津塘高速公路進京路段因濃霧連續發生兩起40輛汽車追尾事故，9人死亡，34人受傷。美國由於濃霧引起的車輛碰撞，每年損失超過3億美元。鐵路交通事故也有不少是濃霧引起的。

（3）對航運的影響

濃霧也是港口城市最危險的天氣。海口和港口附近水道狹窄，明沙暗礁星羅棋佈，來往船隻特別頻繁。大霧時很容易迷失航向造成海損事件。長江口的航行事故中以大霧迷航者最多，儘管有雷達等現代導航設備，仍難根除大霧引起的海難。

（2）加重空氣污染 霧出現時地面風速一般較小，近地層氣層穩定，不利於污染物的擴散和稀釋。近年來隨着城市的發展，工廠和汽車排放污染物增多，在風力微弱、相對濕度較大、大氣層結穩定或有逆温層存在的晴朗夜晚，大量煙氣和極細微的粉塵漂浮在城市上空常形成煙塵霧，城市霧、霾日數增多已成為大氣污染的一個標誌。

霧危害人體健康城市霧、霾中的污染物質和致病微生物是危害人體健康的根本原因，酸、氨、酚、苯等有毒有害物質及各種病原微生物滯留其中，積聚到一定濃度就會刺激人體的某些敏感部位，引起氣管炎、喉炎、結膜炎和一些過敏性疾病，甚至危及年老體衰者的生命。濃霧天氣凝結核與水結合使病菌異常活躍，肺結核、腦膜炎、脊髓灰質炎、感冒等傳染病都可通過呼吸道傳染。2004年12月1日京津出現大霧，連續幾天空氣質量達到中度或重度污染，心腦血管與呼吸道疾病患者明顯增加，尤以體質較弱的老年人居多。1952年12月5—8日英國的倫敦毒霧事件，4天中死亡人數較常年同期多4000人，因支氣管炎、冠心病、肺結核和心臟衰竭死亡人數分別為前一週的9.3、2.4、5.5和2.3倍。

據測定，使人精神愉快的相對濕度是60%左右。有霧時由於濕度大使人精神不佳感到沉悶，有的人甚至喜怒無常。人在霧中長時間鍛鍊或勞動，汗液蒸發緩慢，常因熱量不易散發而感到不適。

（4）影響供電、通信系統 濃霧中由於空氣濕度大且許多污染物顆粒以離子形態漂浮，霧滴沾在輸變電設備表層會使絕緣能力迅速下降，超過其抗污能力時會出現線路閃絡、微機失控、開關跳閘，從而發生停電、斷電故障，嚴重影響各業生產和生活用電，造成嚴重經濟損失和政治影響。霧滴沾在通信線路表層還會影響微波及衞星通信，使信號鋭減、雜音增大、通信質量下降。

城市環境對霧的影響

城市環境對霧、霾的影響包括周圍地理環境、大氣污染物與氣溶膠、城市熱島。

（1）地理環境的影響

城市的地理位置、地形地貌、氣候水文條件和大氣污染程度對霧和霾的發生產生影響。一般説來沿海城市霧出現頻率較高，內陸特別是高原和沙漠地區的城市極少出現，如西寧和拉薩幾乎全年沒有霧日。重慶雖地處內陸，但位於兩江交匯之處，寬闊的江面為霧的生成提供了必要的水汽條件；作為大工業城市，排入空氣的大量污染物又為霧的形成提供了充足的凝結核；加之地形閉塞風速較小，早以“霧都”聞名於世，平均霧日數多達69.3天，僅比倫敦少5天。北京三面環山、東南為平原的“馬蹄型”地形在特定氣象條件下也容易形成霧，加上週邊地形“山谷風”及郊區風的綜合作用，本地與周邊大氣污染物易在城近郊區堆積旋迴，極易出現霧霾天氣。蘭州市地處羣山環抱的黃河谷地，冬季受蒙古高壓控制，風速小，氣層穩定，逆温層如同鍋蓋嚴實籠罩，使霧霾天氣頻繁發生。上海市區不在江邊或海邊，由於濃霧集中在江邊海邊，市區反而不容易成霧。此外，城市郊區的高速公路也容易出現霧堤現象。

（2）大氣污染物和氣溶膠的影響

大氣污染物和氣溶膠的影響主要表現在兩個方面（徐祥德等2002）：首先是污染物和氣溶膠的存在影響霧的形成和發展。污染大氣中存在大量以硫酸鹽為主的亞微米可溶性氣溶膠，大多通過二次轉化而來，比海鹽具有更低的飽和水汽壓，易於潮解，在大氣中充當了凝結核，在污染環境中有助於霧的形成。但霧滴的不同成分會造成折射率的變化，從而影響霧的輻射特性和生命史。另一方面，氣溶膠過多對霧的形成也不利，霧層內過飽和度反比於凝結核的數目。氣溶膠太多時初始過飽和度不會太大，也不可能形成濃霧，只能形成薄霧或霾。大氣污染對霧的另一個影響是霧水的酸化。以西南重要工業城市重慶為例，地面高濃度SO2和TSP與霧有正相關關係，重慶的霧水酸度較高，並與市區SO2的高值區相對應。

（3）城市熱島與霧

目前，有關城市熱島與城市霧關係的研究見之較少。總的看，城市熱島對城市霧的形成發展不利。

分析城市熱島與城市輻射霧的關係得出，在反氣旋控制的微風晴空天氣，在城區和郊區發展起來的中尺度熱力環流產生流向城市的郊區風導致輻合型氣流。在有利於城市熱島形成的天氣條件下出現了輻射霧，而霧出現在發展完好的城市熱島周圍的外圍郊區，城區則出現“城市晴島”現象。但隨着城市範圍的擴大，城市蔓延到郊區甚至外圍郊區，結果城市熱島效應進一步增強，城區與外圍郊區之間的温度過渡帶縮小成為一個強温度梯度區，已經強化了的郊區風得到進一步加強，可促使郊外霧區向城區推進。

減災氣象服務 氣象部門對霧霾的防禦工作主要是對其監測和進行預報預警。霧、霾監測實際上是通過水平能見度與相對濕度的觀測，換算為霧、霾的強度和等級的。除常規氣象站的地面監測外，還需要在重點交通幹道與樞紐、機場、港口碼頭及其他城市霧的多發地區建立能見度監測網。另外，開展城市邊界層温、濕、風的加密觀測，對霧、霾天氣進行高時空密度實時監測也十分必要。衞星遙感技術也是監測霧、霾天氣的有效手段。

在日常預報中，通過獲取各種氣象監測信息並應用各種預報方法得出未來是否出現霧、霾天氣。中國氣象局將大霧災害天氣的預警信號分為三級，分別以黃色、橙色、紅色表示。霾的預警信號則分兩級，分別以黃色、橙色表示。上述預警信號將通過電話、電台、電視台、手機短信、互聯網等不同方式及時向政府和交通管理、供電等部門和旅遊景點、建築工地等專業用户及廣大市民發佈。

開展人工消霧作業 為減輕霧的危害，美、英、法等發達國家已經開始用科學方法人工消霧。我國在北京、合肥、成都、上海等地也都進行過多次消霧試驗。

人工消冷霧的技術比較成熟，最常用的是向雲霧區播撒乾冰，既可降低雲霧温度，增加冰晶數量，又可使水汽凝結在小冰晶上，促使其增大降落。氣象部門還經常使用碘化銀、丙烷、液氮、鹽粉等，經過試驗都獲得了成功。

消暖霧要比消冷霧困難，但是經過氣象工作者的反覆試驗研究，已經積累了不少經驗，主要有三種方法：

（1）吸濕法：在霧中播撒氯化鈣溶液或尿素、鹽粉等以消除霧中的水汽。

（2）加熱法：在霧區安裝能噴射高温氣體的發動機，加熱空氣以蒸發霧滴。現代大中型民航客機起飛和着陸時要求能見度大於1km。為在有霧時能夠起飛或着陸，需要4～6台消霧發動機系統組合起來，由計算機自動操作來清除1km跑道上的濃霧。這一技術還可用於清除江面或高速公路上的霧。

（3）擾動混合法：用螺旋槳攪拌使上下乾濕空氣混合以消除霧氣。

為確保國慶35週年慶典順利進行，我國空軍在北京西郊和南苑機場用飛機播撒鹽粉作為吸濕劑消雲消霧。

英、美、俄等國利用大功率紅外激光器照射濃霧，所發射的紅外線能將空氣中的小水滴和冰粒温度提高，使之蒸發而改變大氣能見度，開闢出一條空中走廊，保障飛機正常的起飛和着陸。

人工消霧從技術上和效果看都是可行的，但目前國內尚無一家機場有消霧系統。許多號稱“全天候”的機場在能見度低至350米以下時也只好等老天開眼。法國巴黎的奧利和戴高樂機場裝備了先進的消霧設備，真正實現了“全天候”，不會因霧而關閉機場。