常州市PM2.5與氣象因子間相互關(guān)系的探討

徐杰+匡漢祎+王國強(qiáng)

摘 要：通過對常州市2015—2016年P(guān)M2.5連續(xù)的觀測，統(tǒng)計同時期相關(guān)天氣現(xiàn)象概率情況，基本掌握了常州市PM2.5濃度值與天氣現(xiàn)象間的相互關(guān)系，并以同時期的氣溫、相對濕度、降水現(xiàn)象為研究對象，總結(jié)出PM2.5與氣象因子間的相互關(guān)系。

關(guān)鍵詞：PM2.5；氣象因子；相互關(guān)系

中圖分類號：X16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170631060

引言

PM2.5，能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴(yán)重，PM2.5粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)，且在空氣中停留時間長、輸送距離遠(yuǎn)，這就助推了霧霾天氣的形成和頻率的增加，研究PM2.5與視程天氣現(xiàn)象、氣象因子間的相互規(guī)律，這對視程天氣現(xiàn)象的預(yù)報有較大意義。

1 資料來源

通過提取常州市國家基本氣象觀測站2015—2016年持續(xù)觀測的PM2.5數(shù)據(jù)資料，利用同時期觀測到的氣溫、相對濕度、風(fēng)、降水天氣、視程障礙天氣現(xiàn)象霧、霾、輕霧觀測記錄，統(tǒng)計其相互關(guān)系。并參照GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》將PM2.5濃度將空氣質(zhì)量分成5級，分析每級空氣質(zhì)量下視程障礙天氣的發(fā)生概率。

2 PM2.5與各氣象因子關(guān)系分析

2.1 PM2.5與氣溫關(guān)系分析

圖1是近2a間逐月平均氣溫值與PM2.5值相對應(yīng)關(guān)系圖，從圖中可看出，氣溫與PM2.5值間呈顯著反相關(guān)，8月是常州市1a中氣溫最高的月份，而此時PM2.5值卻是1a中的最低，8月后氣溫持續(xù)下降，此時PM2.5值也相關(guān)的持續(xù)上升，到12月時是常州市1a中最寒冷的月份，此時卻是1a中PM2.5峰值最高的時間。

2.2 PM2.5與相對濕度關(guān)系分析

圖2是統(tǒng)計的近2a逐月平均相對濕度值與PM2.5月平均值相對應(yīng)關(guān)系圖，從矢量圖中可以看出，相對濕度值與PM2.5值之間呈顯著反相關(guān)，當(dāng)逐月平均相對濕度屬上升趨勢時，PM2.5月平均值卻屬下降趨勢，當(dāng)逐月平均相對濕度屬下降趨勢時，PM2.5月平均值亦相反上升，夏季是常州市1a中相對濕度最高的季度，相反此時相對應(yīng)的PM2.5值卻是1a中最低的月份，到冬季時是常州市1a中相對濕度最低的季度，相反也是PM2.5值最高的季度。

2.3 PM2.5與風(fēng)關(guān)系分析

就平均量而言，風(fēng)速的大小與PM2.5濃度呈顯著反相關(guān)，如圖3所示，風(fēng)速矢量上升的過程是PM2.5濃度下降的過程，在統(tǒng)計的空氣質(zhì)量指數(shù)為1級的日期，日平均風(fēng)速為3.4 m/s，質(zhì)量指數(shù)2級時日平均風(fēng)速為2.2 m/s，3～5級分別為1.6 m/s、12.0m/s、0.7m/s。這證明風(fēng)速越大，PM2.5的濃度越低，風(fēng)速越小，PM2.5濃度越高，這為佐證了城市建設(shè)規(guī)劃中增加通風(fēng)廊道的必要性。

2.4 PM2.5與天氣現(xiàn)象的關(guān)系分析

PM2.5濃度與視程障礙天氣現(xiàn)象密切相關(guān)，如圖4，PM2.5濃度與天氣現(xiàn)象霾、輕霧、霧的出現(xiàn)頻率呈顯著正相關(guān)，PM2.5濃度的多少直接關(guān)系到空氣渾濁度，影響到空氣的能見度，所以當(dāng)PM2.5濃度增加時，霾、輕霧、霧出現(xiàn)的概率明顯增加，反之則減少。

根據(jù)統(tǒng)計，PM2.5濃度的變化對霾天氣的影響明顯大于對輕霧和霧天氣的影響，在統(tǒng)計的與天氣現(xiàn)象中，輕霧的發(fā)生概率區(qū)域變化并不明顯，但隨著PM2.5濃度的增加，空氣質(zhì)量的惡化，霾天氣出現(xiàn)的概率明顯增加。

空氣質(zhì)量1～5級的統(tǒng)計中，PM2.5濃度對輕霧、霧、霾天氣現(xiàn)象出現(xiàn)概率的影響如圖中所示，PM2.5濃度低，空氣質(zhì)量優(yōu)良時，PM2.5對霾天氣的影響不顯著如圖5a～b，但當(dāng)PM2.5濃度增加，空氣質(zhì)量達(dá)到污染如圖5c～e時，輕霧、霧出現(xiàn)的概率明顯低于霾。

2.5 PM2.5與降水量關(guān)系分析

圖6是近2a間逐月降水總量值與PM2.5值相對應(yīng)關(guān)系圖，從矢量圖中可看出，降水量與PM2.5值間呈顯著反相關(guān)，如圖6中，3月份起，降水逐月增加，PM2.5值卻相關(guān)逐月呈下降趨勢，7月份反相關(guān)性不顯著，這是樣本較少，因6月份降水總量明顯偏多，造成矢量圖顯示連續(xù)性較差，但其余月份反相關(guān)相對顯著，8月起降水總量逐月減少，但PM2.5值卻持續(xù)上升。降水日數(shù)也與PM2.5值呈反相關(guān)，3月起降水日數(shù)增多時，PM2.5值呈下降趨勢，9月后，降水日數(shù)逐月減少，而PM2.5值卻明顯上升。

3 結(jié)論

氣溫、相對濕度、風(fēng)速、降水量及降水日數(shù)與PM2.5濃度均呈顯著反相關(guān)，當(dāng)氣溫、濕度、風(fēng)速、降水量重升高或增加時，PM2.5的濃度將呈降低趨勢，反之則濃度升高。

在對視程障礙天氣的影響中，PM2.5對霾的影響比對霧、輕霧的影響更為顯著，當(dāng)PM2.5濃度增加的時候，霾出現(xiàn)的頻率將增多。

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作者簡介：徐杰（1980-），男，工程師，從事氣象觀測、環(huán)境監(jiān)測和氣象服務(wù)。