南京市能見度變化趨勢及其影響因素

吳珂++秦奔奔++吳俊梅++周慧敏++夏蘊(yùn)玉++牛利++郁泰立++汪婷

摘要： 利用1980～2013年南京國家基本氣象站的地面常規(guī)氣象要素和能見度觀測資料，剔除相對(duì)濕度和天氣現(xiàn)象對(duì)能見度的影響，采用等級(jí)分析法、“非常好”能見度出現(xiàn)頻率法、累積百分率法、Ridit中值分析等方法，分析了南京地區(qū)大氣能見度的年際和季節(jié)變化趨勢；并利用偏相關(guān)分析法分析了能見度與氣溫、氣壓、平均風(fēng)速和相對(duì)濕度的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，能見度有明顯日變化和季節(jié)變化，一天中，8：00最差，14：00最好；一年之中，能見度夏季最好，冬季最差。1980～1984年南京能見度呈上升趨勢，1985～2004年呈波動(dòng)下降趨勢，2005～2013年則呈緩慢上升趨勢；“較差”和“一般”能見度出現(xiàn)頻率呈現(xiàn)上升趨勢，“較好”能見度出現(xiàn)頻率則明顯下降。能見度水平逐年代下降但降幅減小；能見度等級(jí)分布的季節(jié)差異逐年代減小。能見度與平均風(fēng)速呈正相關(guān)，與相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)。由于南京地區(qū)氣候條件的影響，能見度與氣壓和氣溫均存在季節(jié)性差異，能見度與氣壓在冬季呈較好的正相關(guān)，與氣溫夏季呈正相關(guān)、冬季呈負(fù)相關(guān)。

關(guān)鍵詞：能見度；變化趨勢；等級(jí)分析法；Ridit中值分析法；相關(guān)系數(shù)

中圖分類號(hào)：P427.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）18-4691-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.18.017

大氣能見度，又稱氣象能見度，最開始由氣象部門提出[1]。它是指擁有正常視力的人，在所處的天氣條件下，從天空背景中能夠看到和辨認(rèn)的適宜大小的黑色目標(biāo)物輪廓的最大水平距離[2]。大氣能見度是體現(xiàn)大氣透明度的一個(gè)重要的指示性變量，也是常規(guī)的氣象觀測項(xiàng)目之一。

一個(gè)地區(qū)大氣能見度的好壞，直接關(guān)系到當(dāng)?shù)鼐用裆钯|(zhì)量的好壞。惡劣能見度狀況下的多霧霾、沙塵和揚(yáng)塵等天氣現(xiàn)象，除了造成海陸空交通的阻礙外，空氣中的顆粒物和污染物增多，會(huì)引起多種呼吸道疾病和肺部不適，若長期處于這樣惡劣的能見度，人們的健康將受到巨大的威脅。

20世紀(jì)初期，國外就已經(jīng)展開了有關(guān)大氣能見度的研究。Koschmieder樹立了大氣能見度研究史中一個(gè)重要的里程碑，即Koschmieder定律[3]，該定律將能見度與大氣消光系數(shù)相聯(lián)系，成為當(dāng)今大氣能見度計(jì)算的理論基礎(chǔ)。大氣消光系數(shù)指在大氣中電磁波輻射傳播單位距離時(shí)的相對(duì)衰減率[4]。Horvath[5]提出能見度大多是由氣溶膠顆粒的消光系數(shù)決定的觀點(diǎn)，認(rèn)為大氣消光系數(shù)可作為指示空氣污染程度的一個(gè)良好指標(biāo)。Sloane[6，7]評(píng)估了氣象條件對(duì)能見度變化趨勢的影響，發(fā)現(xiàn)能見度變化與空氣質(zhì)量有很好的相關(guān)性，即能見度較差時(shí)，空氣質(zhì)量也較差，反之則相反，并且在研究中對(duì)累積百分率法和Ridit分析法進(jìn)行了詳細(xì)的比較，列出了兩種方法的特點(diǎn)。Lee[8]和Doyle等[9]研究發(fā)現(xiàn)能見度數(shù)據(jù)的變化趨勢與不斷變化的燃料消耗量和當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件有關(guān)。Husar等[10]基于1994～1998年期間7 000個(gè)地面氣象站觀測的日均能見度，建立了全球大陸霧霾評(píng)估模式。Schichtel等[11]評(píng)估了美國霧霾的長期變化，這些研究都為全球的霧霾治理提供了依據(jù)。

1980年以來中國也開展了一系列針對(duì)能見度變化的研究[12，13]。范引琪等[14，15]分別對(duì)河北省1960～2002年11個(gè)城市和1980～2003年京津冀地區(qū)大氣能見度變化趨勢進(jìn)行了分析；黃健等[16]探究了1954～2004年珠江三角洲地區(qū)的大氣能見度趨勢；張浩等[17]統(tǒng)計(jì)分析了安徽省1955～2005年城市大氣能見度變化趨勢；葉香等[18]研究了南京市大氣能見度的變化趨勢和特征。這些地區(qū)的大氣能見度總體呈現(xiàn)下降趨勢。王淑英等[19]對(duì)1990～2000年北京的能見度進(jìn)行了變化規(guī)律與影響因子的分析表明，北京地區(qū)春、夏、秋三季以相對(duì)濕度為能見度的主要影響因子，冬季則以PM10為主導(dǎo)因子，相對(duì)濕度次之；侯靈等[20]探究了1980～2005年南京地區(qū)能見度的變化規(guī)律及其與影響因子的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)南京能見度與相對(duì)濕度呈較好的負(fù)相關(guān)，與風(fēng)速呈正相關(guān)，與氣壓和氣溫的相關(guān)性不顯著，此外，PM10是影響南京能見度的首要污染物，兩者呈負(fù)相關(guān)。施紅等[21]對(duì)上海浦東地區(qū)的能見度的變化特征和影響因子的研究發(fā)現(xiàn)，能見度與相對(duì)濕度和空氣污染指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與風(fēng)速呈正相關(guān)，與氣溫相關(guān)性時(shí)正時(shí)負(fù)，春季以相對(duì)濕度為主導(dǎo)因子，其他三季以PM10為主導(dǎo)因子。

本研究在借鑒國內(nèi)外能見度研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用等級(jí)分析法、“非常好”能見度出現(xiàn)頻率法、累積百分率法、Ridit中值分析法等方法，對(duì)1980～2013年南京市大氣能見度及相關(guān)地面氣象要素資料進(jìn)行分析，并利用偏相關(guān)分析法，研究能見度與其影響因素的相關(guān)關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 資料

采用南京國家基準(zhǔn)氣候觀測站1980～2013年的常規(guī)氣象觀測資料，包括每日2：00、8：00、14：00和20：00的水平能見度、平均氣溫、平均氣壓、平均風(fēng)速和平均相對(duì)濕度等。因?yàn)槟芤姸荣Y料中，2000年1～6月的資料全部缺失，所以本研究剔除2000年全年的數(shù)據(jù)，不作分析。

1.2 方法

能見度多為人工觀測的資料，儀器觀測較少，屬于邊緣變量，又稱序數(shù)變量。一般邊緣變量都可被定性地劃分為若干個(gè)等級(jí)，如較輕、中度、嚴(yán)重，也可用具體的數(shù)值進(jìn)行定量劃分。邊緣變量不適用？字2檢驗(yàn)和t檢驗(yàn)分析法，適宜用等級(jí)劃分進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.2.1 等級(jí)分析法 根據(jù)中國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能見度通常分為6個(gè)等級(jí)[2]。本研究為了便于分析能見度的變化趨勢，將大氣能見度分為5個(gè)等級(jí)[22]（表1）。通過對(duì)能見度進(jìn)行分級(jí)，能直觀地看清能見度的分布狀況，有助于更加深入研究能見度的變化趨勢和特征。

1.2.2 “非常好”能見度出現(xiàn)頻率分析法 在本研究中，“非常好”能見度定義為大于19 km的能見度，因?yàn)?9 km可作為用于判斷外來大氣污染物影響夏季能見度水平的指標(biāo)[21]。因此，利用每年夏季（6～8月）的能見度資料計(jì)算“非常好”能見度出現(xiàn)頻率，以此分析總體能見度變化趨勢和特征。

1.2.3 累積百分率法 人工觀測能見度時(shí)，不是精確地測量具體的數(shù)值，而是由觀測員根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)定的目標(biāo)建筑物的距離而大致估計(jì)能見度的值，其準(zhǔn)確性很大程度上取決于觀測員的技術(shù)水平、視力狀況等。觀測員的主觀判斷也會(huì)增大能見度的隨機(jī)誤差。計(jì)算第i段的累積百分率，即計(jì)算能見度值等于或超過第i段的次數(shù)（ni）占統(tǒng)計(jì)時(shí)段的觀測總次數(shù)（n）的百分比，即ni/n。

本研究結(jié)合南京能見度的特點(diǎn)，選取10%、60%和90%的能見度累積百分率分別作為能見度高值、中值和低值，代表較好、平均和較差的能見度水平的趨勢分析依據(jù)[20]。

1.2.5 能見度與影響因素的偏相關(guān)分析 影響能見度的氣象因素包括氣壓、氣溫、平均風(fēng)速、相對(duì)濕度等。在分析能見度與其中一個(gè)氣象因子的相關(guān)性時(shí)，要剔除其他幾個(gè)因子的影響，僅分析能見度與某個(gè)特定因子之間的相關(guān)性。因此，偏相關(guān)分析也被稱為凈相關(guān)分析。偏相關(guān)用于衡量兩個(gè)變量之間的密切相關(guān)程度，獲得的r值需要經(jīng)過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，采用統(tǒng)計(jì)t檢驗(yàn)法，獲得p值作為衡量兩個(gè)變量是否具有相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 南京地區(qū)能見度總體特征

2.1.1 日均能見度和四季分布特征 表2是1980～2013年南京日均能見度（2：00、8：00、14：00和20：00的能見度平均值）和四季的相關(guān)統(tǒng)計(jì)量，其中日均能見度的分布峰度大于0，表示能見度分布較集中在平均值的周圍，且峰度值越大，分布越趨向于尖峰狀態(tài)；反之，峰度值小于0，則說明能見度分布較為平滑。日均能見度的分布偏度則描述了能見度分布相對(duì)于正態(tài)分布的不對(duì)稱程度，偏度大于0，表示分布左偏，對(duì)應(yīng)能見度分布集中在較低值區(qū)域；偏度小于0，表示能見度分布相對(duì)于正態(tài)分布右偏，對(duì)應(yīng)能見度分布向高值區(qū)域集中。

通過對(duì)1980～2013年南京的日均能見度統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，33年間（2000年除外），日均能見度最小值為0.35 km，最大值為30.00 km，平均值為9.79 km，分布峰度為0.12，分布偏度為0.76，表明年日均能見度分布主要集中在平均值附近，分布的尖峰狀態(tài)較為平緩，分布較為分散；能見度分布相對(duì)于正態(tài)分布稍左偏，說明能見度集中在中等偏低能見度附近。春季的分布和33年平均分布較為接近，夏季和秋季的分布偏度較接近，并與其他有較大差別，說明夏季和秋季日均能見度分布較為集中，且集中區(qū)域在較好能見度附近。此外，冬季日均能見度分布偏度為0.68，說明冬季能見度主要分布在低值區(qū)，夏秋季能見度分布偏度均小于0，表明夏秋季能見度在中高值區(qū)域居多，且夏季能見度為一年之中最好，秋季次之，冬季最差。

2.1.2 每日不同時(shí)刻能見度狀況分析 對(duì)南京1980～2013年的每日4個(gè)時(shí)刻的能見度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，大氣能見度的日變化特征十分明顯，8：00的能見度最差，平均值為7.24 km，2：00的能見度次之，平均值為8.50 km，14：00的能見度最好，平均值為12.64 km，20：00能見度平均值為10.84 km。該結(jié)果與廣州能見度變化特征相同[17]。

8：00的能見度最低的主要原因：一是早晨大氣層較為穩(wěn)定，不利于低層大氣中的污染物的垂直向上輸送，影響了能見度；二是夜間至清晨的低風(fēng)速和高濕度引起的輻射霧也會(huì)降低能見度；三是8：00是上班高峰期，家用油煙機(jī)和汽車排放的廢氣也會(huì)降低能見度。

2.2 能見度年際變化趨勢

選擇14：00的能見度資料分析南京能見度的變化趨勢，因?yàn)樵摃r(shí)刻觀測值比其他時(shí)刻更具代表性。2：00和20：00分別是在夜間和黃昏觀測，所選的參考目標(biāo)物（采用發(fā)光物體）與白天（采用黑色物體）不同，造成晝夜觀測的能見度數(shù)據(jù)資料不一致[14]。而在8：00的能見度，一方面容易受輻射霧影響，另一方面此時(shí)在夜間形成的地面逆溫還沒有被破壞，大氣中的顆粒物濃度偏高可能會(huì)影響到能見度值。

本研究進(jìn)行趨勢分析時(shí)，選擇能夠滿足以下3個(gè)條件的作為能見度的分析資料：①時(shí)間為14：00；②相對(duì)濕度小于90%；③無大雨、大霧、大風(fēng)、沙塵暴、揚(yáng)塵和揚(yáng)沙等天氣現(xiàn)象。

2.2.1 等級(jí)分析結(jié)果 圖1為1980～2013年南京14：00能見度等級(jí)1～4級(jí)的出現(xiàn)頻率圖，因等級(jí)5（大于40 km），在33年間只出現(xiàn)過1次（1981年），因此在圖中不予表示。等級(jí)1（0～1.9 km）在1980～1991的12年間只有1981年出現(xiàn)，而在1992～2013年之間，出現(xiàn)年份增加到14個(gè)，且出現(xiàn)頻率有緩慢上升趨勢。等級(jí)2（2.0～9.9 km）和等級(jí)3（10.0～19.9 km）在1980～2013年間都呈現(xiàn)上升趨勢，等級(jí)2的總體上升幅度要大于等級(jí)3，2004年之后，等級(jí)2出現(xiàn)頻率又呈現(xiàn)出略微的下降趨勢。等級(jí)4（20.0～39.9 km）在1980～1984年間為上升趨勢，1985年以后呈現(xiàn)迅速下降趨勢，到2004年出現(xiàn)頻率達(dá)到最低值（僅有2.9%），2005年開始又略有回升，等級(jí)4出現(xiàn)頻率增大（圖1）。

由上分析可見，1980～2013年間南京能見度在1980～1984年間逐年好轉(zhuǎn)，1985～2013年能見度水平呈波動(dòng)下降趨勢，且2005年之后，能見度水平有所回升。

2.2.2 “非常好”能見度出現(xiàn)頻率分析結(jié)果 圖2為1980～2013年“非常好”能見度出現(xiàn)頻率變化情況。結(jié)果表明，“非常好”能見度出現(xiàn)頻率在1980～1984年大致呈上升趨勢，說明這幾年間南京能見度狀況不斷好轉(zhuǎn)；1985～2004年呈現(xiàn)下降趨勢，且下降趨勢較為迅猛，說明能見度狀況漸見惡化，這與南京的現(xiàn)代化的迅速發(fā)展息息相關(guān)?！胺浅：谩蹦芤姸瘸霈F(xiàn)頻率在2003年達(dá)到最低值，2004年之后略有回升，但變化不大，這可能與南京2005年第十屆全國運(yùn)動(dòng)會(huì)的召開有關(guān)。而2010～2013年“非常好”能見度出現(xiàn)頻率上升幅度稍有所變大，可能與南京為舉辦2014年青年奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)而實(shí)施的一系列減排和停工措施有關(guān)。

2.2.3 累積頻率法分析結(jié)果 1980～2013年南京的累積百分率10%、60%和90%對(duì)應(yīng)的能見度高、中、低值的變化趨勢如圖3所示。結(jié)果表明，能見度高、中值的變化趨勢基本一致，1980～1984年基本呈現(xiàn)上升趨勢，1985年開始，能見度呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢，2005年之后能見度水平略有回升，2005～2013年能見度呈波動(dòng)上升趨勢，而能見度低值變化沒有高、中值的變化明顯，但也大體呈現(xiàn)下降趨勢。能見度高值為30 km，且在1984～1990年基本維持不變（1989年除外），1991年之后開始下降，到2003年僅有15 km左右，之后能見度又開始回升至20 km左右；能見度中值較好地反映總體的能見度變化趨勢，1980～1984年呈現(xiàn)上升趨勢，1985～1994年呈現(xiàn)下降趨勢，1995～1998年維持穩(wěn)定，1999～2003年又開始下降，但下降趨勢較之前趨于平緩，2004～2013年呈現(xiàn)緩慢上升趨勢；能見度低值變化幅度小于其他兩者，但總體還是趨于下降趨勢。本研究的累積百分率對(duì)應(yīng)的能見度，是由各等級(jí)累積百分率進(jìn)行外推得到的，誤差不可避免，因此適用于對(duì)能見度進(jìn)行基本的變化趨勢分析。

2.2.4 Ridit中值分析法結(jié)果 用1980～2013年的觀測資料作為整體的能見度代表資料，它的各個(gè)等級(jí)的分布頻率稱為參考分布。用Ridit中值分析法對(duì)每年的能見度進(jìn)行趨勢分析，即利用每年能見度在每個(gè)等級(jí)的分布情況和參考分布作對(duì)比，得到各年的Ridit中值，如圖4所示。由圖4可知，1980～1983年Ridit中值大致呈上升趨勢，1984～2004年21年間呈下降趨勢，且下降趨勢逐漸增大，2005～2013年呈輕微上升趨勢，但并沒有超過0.5。從圖中還可看出，1993年之前，Ridit中值大于0.5，表明這時(shí)期的能見度水平高于總體的能見度水平，1993～1995年在0.5附近上下波動(dòng)，從1996年開始穩(wěn)定小于0.5，表明此后的19年的能見度均差于33年的平均水平。這個(gè)結(jié)果與“非常好”能見度出現(xiàn)頻率分析的結(jié)果大致相符，但可以看出各年份與總體平均水平比較的情況。

綜合以上4種方法表明，南京能見度變化呈總體下降趨勢，具體表現(xiàn)為1980～1984年能見度呈上升趨勢，1985～2004年呈波動(dòng)下降趨勢，2005～2013年又呈緩慢波動(dòng)回升趨勢。等級(jí)分析法和“非常好”能見度出現(xiàn)頻率法都可以分析某一區(qū)間的能見度在1980～2013年的變化趨勢，以部分變化反映整體變化。累積百分率法和Ridit中值分析法都非常適合分析能見度這類序數(shù)變量[25，26]。其中，累積百分率法利用特定累積百分率對(duì)應(yīng)的能見度進(jìn)行總體能見度變化的分析，也可作為粗銅地域和時(shí)段的能見度狀況對(duì)比；Ridit中值分析法則不需要外推，并且對(duì)能見度的影響因子不敏感，但只適用于同一地點(diǎn)的能見度狀況分析。因此，累積百分率法和Ridit中值分析法共同用于能見度的分析，可以相互補(bǔ)充和驗(yàn)證[27]。

2.3 能見度季節(jié)變化趨勢分析

利用1980～2013年每日14：00的能見度資料，算出季節(jié)平均能見度，得到四季的平均能見度的變化趨勢如圖5所示。其中春季為每年的3～5月，夏季為6～8月，秋季為9～11月，冬季為12月至次年2月。

由圖5可見，四季的平均能見度變化和年變化基本一致。1980～1984年南京能見度大致呈上升趨勢，1985～2004呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢，2005年之后又呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢。由各個(gè)季節(jié)能見度變化趨勢可知，四季總體呈下降趨勢，并且趨勢系數(shù)相差不大，線性趨勢分析的結(jié)果基本一致。其中，能見度最好的是夏季，能見度最差的是冬季，春季和秋季能見度水平相差不大，處于冬夏之間。造成季節(jié)變化的主要因素是氣溫，氣溫越高，對(duì)流運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，自由對(duì)流層（也稱混合層，下層空氣湍流強(qiáng)，上層空氣湍流弱，這就造成不連續(xù)面以下能夠發(fā)生強(qiáng)烈的湍流混合，使得位溫、水汽等要素隨高度分布均勻的大氣層[4]）高度升高，這樣就有利于大氣中污染物的擴(kuò)散，從而使能見度狀況變好。

2.4 年代變化特征

為進(jìn)行南京能見度的年代特征分析，將1980～2013年分為20世紀(jì)80年代（1980～1989年）、20世紀(jì)90年代（1990～1999年）和21世紀(jì)初（2001～2013年）3個(gè)時(shí)間段，用14：00的能見度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析年和四季的能見度不同年代的變化特征。

由于各年代等級(jí)1和等級(jí)5出現(xiàn)次數(shù)均小于1%，所以圖示結(jié)果不明顯，等級(jí)5僅在20世紀(jì)80年代出現(xiàn)過（1981年），因此無法分析年代變化特征。等級(jí)1出現(xiàn)頻率如表4所示。由表4可以看出，等級(jí)1出現(xiàn)的頻率隨著年代的增長而增大，且春季20世紀(jì)90年代出現(xiàn)頻率大于21世紀(jì)初，其他三季則都是逐步上升趨勢。

圖6為不同年代各等級(jí)能見度出現(xiàn)頻率的餅狀分布圖。從圖6可以看出，年和四季的能見度水平呈現(xiàn)逐年代下降趨勢，下降速率先大后小，即20世紀(jì)90年代較20世紀(jì)80年代下降明顯，幅度較大，而21世紀(jì)初較20世紀(jì)90年代的下降速率要小于前者，幅度也略有減少。按3個(gè)年代的總體變化情況（圖6a）來看，等級(jí)2和等級(jí)3的出現(xiàn)頻率呈現(xiàn)上升趨勢，而等級(jí)4呈現(xiàn)下降趨勢，由此可見，低等級(jí)能見度出現(xiàn)頻率的增大和“較好”能見度出現(xiàn)頻率的減小，共同導(dǎo)致了南京總體能見度水平的下降。圖6a還可看出，20世紀(jì)80年代等級(jí)2、3、4的出現(xiàn)頻率相當(dāng)，20世紀(jì)90年代，等級(jí)2出現(xiàn)頻率明顯增大，等級(jí)3只增長了3個(gè)百分點(diǎn)，等級(jí)4則呈現(xiàn)下降趨勢；21世紀(jì)初，等級(jí)3的速率迅速增長11個(gè)百分點(diǎn)，等級(jí)2僅增長了4個(gè)百分點(diǎn)，等級(jí)4則穩(wěn)定減少。

觀察3個(gè)年代的四季變化可以看出，等級(jí)分布的變化與年代變化相似，但不同季節(jié)不同等級(jí)出現(xiàn)頻率的變化有所不同。從圖6b所示的春季分布圖看出，等級(jí)2在20世紀(jì)90年代出現(xiàn)頻率明顯大于20世紀(jì)80年代，但在21世紀(jì)初卻保持穩(wěn)定；而等級(jí)3出現(xiàn)頻率卻始終上升，且2001年以后的增長比重要大于20世紀(jì)90年代增長的比重；等級(jí)4則是下降趨勢，下降幅度與等級(jí)3的上升幅度相差無幾。夏季和秋季（圖6c和圖6d）各等級(jí)分布逐年代變化特征相似，20世紀(jì)80年代，都以等級(jí)4為主，到了21世紀(jì)初，以等級(jí)2和等級(jí)3為主，等級(jí)4頻率均小于10%，且3個(gè)等級(jí)增長或減少的速率相當(dāng)。圖6e可以看出，冬季的能見度水平都差于其他3個(gè)季節(jié)和年代的能見度水平，3個(gè)年代都以等級(jí)2為主，且等級(jí)2的出現(xiàn)頻率也呈上升趨勢，上升幅度逐年代減少；等級(jí)3在20世紀(jì)90年代呈下降趨勢，在21世紀(jì)初又回升了10個(gè)百分點(diǎn)；等級(jí)4呈現(xiàn)下降趨勢，降幅約為10個(gè)百分點(diǎn)/10年；另外，20世紀(jì)90年代等級(jí)1出現(xiàn)頻率為2%，且出現(xiàn)頻率在不斷增大。

綜合以上分析，可見1980～2013年間南京能見度狀況呈先快后慢的下降趨勢，由20世紀(jì)80年代等級(jí)2、3、4出現(xiàn)頻率相當(dāng)演變?yōu)?1世紀(jì)初以等級(jí)2為主。年代變化主要側(cè)重于長時(shí)間的能見度變化趨勢，而本研究中的等級(jí)分析法則分析逐年變化，直觀具體的展現(xiàn)能見度變化年份。

2.5 南京能見度影響因子

不同地區(qū)氣象要素的差異導(dǎo)致了能見度水平的差異，一個(gè)地區(qū)的氣壓、風(fēng)速、氣溫、相對(duì)濕度等氣象要素以及自由對(duì)流層高度都與能見度水平密不可分，具有一定的相關(guān)關(guān)系。

利用1980～2013年逐日氣象觀測常規(guī)資料和日均能見度資料，統(tǒng)計(jì)分析得到日均能見度和氣壓、平均風(fēng)速、相對(duì)濕度和氣溫4個(gè)氣象要素之間的相關(guān)系數(shù)。結(jié)果表明，年日均能見度與日均風(fēng)速呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.24，風(fēng)速增大可以加速大氣中的空氣對(duì)流，使大氣中的沙塵、煙霧粒子等迅速擴(kuò)散，降低空氣中污染物的濃度，從而改善能見度狀況。日均能見度與日均相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.47，也均通過統(tǒng)計(jì)t檢驗(yàn)和顯著性水平為0.05的檢驗(yàn)?？諝庵械乃可邥r(shí)，水滴凝結(jié)的速率加快，大量的小液滴一方面反射和散射太陽輻射，另一方面吸附細(xì)小的粒子變成大粒子，從而降低了能見度。而日均能見度和氣壓和溫度的相關(guān)性較小，相關(guān)系數(shù)分別為0.04和0.10。

圖7為各季日均能見度與4個(gè)氣象要素之間的相關(guān)系數(shù)分布?？梢?，各相關(guān)系數(shù)均有季節(jié)變化特征，能見度與相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)，與風(fēng)速呈正相關(guān)，而與氣壓和氣溫的相關(guān)性各個(gè)季節(jié)之間差別較大。氣壓與日均能見度的正相關(guān)性存在季節(jié)差異，夏季最不明顯，只有0.04，冬季相關(guān)系數(shù)較高，達(dá)到0.46。平均風(fēng)速與日均能見度的正相關(guān)性在夏季較為明顯，春季較不明顯，秋季和冬季相差不大。氣溫與日均能見度的相關(guān)性在夏季呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.36，在冬季呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.37，而春秋兩季氣溫與日均能見度的相關(guān)性未達(dá)顯著性水平，統(tǒng)計(jì)t檢驗(yàn)的P值分別為0.59和0.49，表明氣溫與能見度在春秋兩季無顯著相關(guān)性。相對(duì)濕度與日均能見度的負(fù)相關(guān)性在冬季最為明顯，春季次之，而夏季相關(guān)性最低。

南京地區(qū)冬季主要受來自西伯利亞冷空氣的影響，氣溫較低，天氣多高壓系統(tǒng)，利于大氣中污染物的擴(kuò)散，即氣溫下降伴隨氣壓升高會(huì)有利于大氣能見度水平的升高。而夏季南京受副熱帶高壓的控制，氣溫較高，地面氣壓較低，大氣狀況極易出現(xiàn)不穩(wěn)定，這也使污染物的擴(kuò)散加快，能見度也隨之好轉(zhuǎn)，因此，冬季氣壓與日均能見度呈現(xiàn)良好的正相關(guān)性，而夏季雖呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性較差。

不同站點(diǎn)的能見度與氣溫的相關(guān)性不同，如杭州地區(qū)能見度與氣溫呈正相關(guān)[28]，而廣州地區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)能見度與溫度呈負(fù)相關(guān)[29，30]，這說明能見度與氣溫的相關(guān)性比較復(fù)雜，既有季節(jié)變化又有地域差異。

3 小結(jié)

1）一天之中，14：00的能見度最好，清晨8：00的能見度最差；四季的平均能見度變化和年際變化基本一致，表現(xiàn)為夏季能見度最好，冬季能見度最差，春秋季水平相差不大。1980～2013年間，南京能見度呈明顯下降趨勢，基本表現(xiàn)為1980～1984年逐年上升，1985～2004年逐年下降，2005年之后能見度又呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢。

2）1980～2013年間，“很差”能見度出現(xiàn)頻數(shù)有所增加，但出現(xiàn)頻率很低；“較差”和“一般”能見度呈上升趨勢，且“較差”能見度上升幅度大于“一般”能見度；“較好”能見度在1980～2004年間呈明顯下降趨勢，2005～2013呈緩慢上升趨勢；“很好”能見度僅在1981年出現(xiàn)過一次，其他時(shí)間并未出現(xiàn)；“非常好”能見度變化趨勢和年變化趨勢基本一致，即1980～1984年逐年上升，1985～2004年逐年下降，2005年之后能見度又呈波動(dòng)上升趨勢。

3）1980～2013年南京年際和四季的能見度隨年代遞增呈下降趨勢，且下降幅度有所減緩，季節(jié)能見度的差異隨年代增加逐漸縮?。?0世紀(jì)80年代“較差”、“一般”和“較好”能見度三者所占比重相當(dāng)；20世紀(jì)90年代以“較差”能見度為主，“一般”能見度次之；21世紀(jì)初“較差”和“一般”能見度比重之和約占93%，“較好”能見度僅占6%。

4）南京能見度和風(fēng)速呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.24；與相對(duì)濕度呈較好的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.47；與氣壓和氣溫的相關(guān)性較小，且有著明顯的季節(jié)變化；能見度與氣壓在冬季呈較好的正相關(guān)，與氣溫夏季呈正相關(guān)、冬季呈負(fù)相關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孔 敏，顧松山.由Mie理論探討大氣能見度[J].知識(shí)經(jīng)濟(jì)，2008（8）：87-88.

[2] 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2007.

[3] 傅 剛，李曉嵐，魏 娜.大氣能見度研究[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，39（5）：855-886.

[4] 盛裴軒，毛節(jié)泰，李建國，等.大氣物理學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2003.

[5] HORVATH H. Atmospheric visibility[J].Atmospheric Environment，1981，15：1785-1796.

[6] SLOANE C S. Visibility trends I：Methods of analysis（1967）[J].Atmospheric Environment，1982，16（1）：41-51.

[7] SLOANE C S. Visibility trends II：Mideastern United States[J].Atmospheric Environment，1982，16（10）：2309-2321.

[8] LEE D O. Regional variations in long-term visibility trends in the UK（1962-1990）[J].Geography，1994，79：108-121.

[9] DOYLE M，DORLING S. Visibility trends in the UK 1950-1997[J].Atmospheric Environment，2002，36（19）：3161-3172.

[10] HUSAR R B，HUSAR J D，MARTIN L. Distribution of continental surface aerosol extinction based on visual range data[J].Atmospheric Environment，2000，34：5067-5078.

[11] SCHICHTEL B A，HUSAR R B，F(xiàn)ALKE S R，et al. Haze trends over the United States，1980-1995[J].Atmospheric Environment，2001，35：5205-5210.

[12] 鄭景春.上海的能見度[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1985（2）：90-96.

[13] 蘇維瀚，張秋彭，沈 濟(jì)，等.北京地區(qū)大氣能見度與大氣污染的關(guān)系初探[J].大氣科學(xué)，1986，10（2）：138-144.

[14] 范引琪，李二杰，范增祿.河北省1960-2002年城市大氣能見度的變化趨勢[J].大氣科學(xué)，2005，29（4）：526-535.

[15] 范引琪，李春強(qiáng).1980-2003年京、津、冀地區(qū)大氣能見度變化趨勢研究[J].高原氣象，2008，27（6）：1392-1400.

[16] 黃 健，吳 兌，黃敏輝，等.1954-2004年珠江三角洲大氣能見度變化趨勢[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2008，19（1）：61-70.

[17] 張 浩，石春娥，謝 偉，等.安徽省1955-2005年城市大氣能見度變化趨勢[J].氣象科學(xué)，2008，28（5）：515-520.

[18] 葉 香，姜愛軍，張 軍，等.南京市大氣能見度的變化趨勢及特征[J].氣象科學(xué)，2011，31（3）：325-331.

[19] 王淑英，張小玲，徐曉峰.北京地區(qū)大氣能見度變化規(guī)律及影響因子統(tǒng)計(jì)分析[J].氣象科技，2003，31（2）：109-114.

[20] 侯 靈，安俊琳，朱 彬.南京大氣能見度變化規(guī)律及影響因子分析[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，37（1）：91-98.

[21] 施 紅，陳 敏，韓晶晶.上海浦東地區(qū)大氣能見度的變化特征及影響因子分析[J].大氣科學(xué)研究與應(yīng)用，2008（2）：1-7.

[22] 劉曉舟，許瀟鋒，楊 軍.華東三市能見度、氣溶膠和太陽輻射變化特征[J].氣象科技，2013，41（2）：352-359.

[23] QIU J H，YANG L Q. Variation characteristics of atmospheric aerosol optical depths and visibility in North China during 1980-1994[J].Atmospheric Environment，2000，34：603-609.

[24] WU J，F(xiàn)U C B，ZHANG L Y，et al. Trends of visibility on sunny days in China in the recent 50 years[J].Atmospheric Environment，2012，55（5）：339-346.

[25] B？魧UME D，VOGEL B，VERSICK S，et al. Relationship of visibility， aerosol optical thickness and aerosol size distribution in an aging air mass over South-West Germany[J].Atmospheric Environment，2008，42：989-998.

[26] 秦世廣，石廣玉，陳 林，等.利用地面水平能見度估算并分析中國地區(qū)氣溶膠光學(xué)厚度長期變化特征[J].大氣科學(xué)，2010， 34（2）：449-456.

[27] GOMEZ B，SMITH C G. Visibility at Oxford 1926-1985[J].Weather，1987，42：98-106.

[28] 徐鵬煒，譚湘萍，蔡菊珍，等.杭州城市大氣消光系數(shù)和能見度的影響因子研究[J].環(huán)境污染與防治，2005，27（6）：410-413.

[29] 沈家芬，馮建軍，謝 利，等.廣州市大氣能見度的特征及其影響因子分析[J].生態(tài)環(huán)境，2007，16（4）：1199-1204.

[30] 陶 俊，謝文彰，許振成，等.冬季廣州大氣能見度影響因子分析[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2007，20（1）：17-20.