上高縣氣象條件與空氣質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)分析

宋寬 高建平 周丹紅 袁媛 馬中元

摘 要：利用上高縣環(huán)保局（上高中學(xué)）PM2.5濃度、空氣質(zhì)量指數(shù)、氣溫、濕度、風(fēng)速、降水等資料，結(jié)合上高縣降水、溫度、風(fēng)速、濕度等氣象要素，結(jié)合江西雷達(dá)拼圖資料，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)、滑動(dòng)平均、線性方程等方法，對(duì)上高縣2017年4月～2019年3月（二年）的逐小時(shí)AQI空氣質(zhì)量指數(shù)與氣象要素之間的相關(guān)性進(jìn)行研究，結(jié)果表明：1.夏天氣溫高，近地面對(duì)流活動(dòng)越強(qiáng)，大氣層結(jié)越不穩(wěn)定，污染物易于擴(kuò)散，同理冬天氣溫低，對(duì)流活動(dòng)越弱，大氣層結(jié)越穩(wěn)定，污染物不易擴(kuò)散，堆積使?jié)舛壬摺?.AQI（PM2.5）與風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)性，在風(fēng)速減弱時(shí)，風(fēng)速對(duì)污染物的擴(kuò)散作用減弱，AQI（PM2.5）增大。在風(fēng)速增大時(shí)，風(fēng)速對(duì)污染物的擴(kuò)散作用增加，AQI（PM2.5）下降。3.AQI（PM2.5）與降水量呈負(fù)相關(guān)性，當(dāng)降水量增大時(shí)，降水對(duì)污染物的吸附沉降增大，AQI（PM2.5）下降。AQI（PM2.5）在一天當(dāng)中與濕度呈正相關(guān)性。4.受到天氣過程影響時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣象要素的變化，從而影響AQI（PM2.5）的變化。當(dāng)產(chǎn)生降水及風(fēng)速增大時(shí)，對(duì)空氣質(zhì)量很較好的凈化作用。副熱帶高壓控制時(shí)，大氣對(duì)流活動(dòng)頻繁，對(duì)污染物有擴(kuò)散作用，AQI整體良好，高壓脊控制時(shí)，大氣穩(wěn)定利于污染物的積累，AQI升高，空氣質(zhì)量降低。

關(guān)鍵詞：AQI;PM2.5;氣象要素;溫度;降水;風(fēng)速

本文利用上高縣環(huán)保局（上高中學(xué)）PM2.5濃度、空氣質(zhì)量指數(shù)、氣溫、濕度、風(fēng)速、降水等資料，結(jié)合上高縣降水、溫度、風(fēng)速、濕度等氣象要素，結(jié)合江西雷達(dá)拼圖資料，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)、滑動(dòng)平均、線性方程等方法，對(duì)上高縣2017年4月～2019年3月（二年）的逐小時(shí)AQI空氣質(zhì)量指數(shù)與氣象要素之間的相關(guān)性進(jìn)行研究，試圖分析上高城區(qū)氣象條件與空氣質(zhì)量AQI變化規(guī)律，了解各種氣象要素與空氣質(zhì)量之間的相關(guān)關(guān)系，制作氣象要素與AQI要素關(guān)系的產(chǎn)品圖，為上高的環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)工作提供參考，提高空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)能力，為上高大氣污染防治提供有力技術(shù)支撐。

一、資料來源

空氣資料AQI數(shù)據(jù)來源于上高縣環(huán)保局監(jiān)測(cè)站2017年4月至2019年3月（二年）上高中學(xué)觀測(cè)站，數(shù)據(jù)包含：PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO等要素。

氣象要素來源于上高縣氣象局自動(dòng)觀測(cè)站，數(shù)據(jù)包括：氣溫、濕度、風(fēng)速、降水等數(shù)據(jù)。

二、AQI與氣象要素的變化

（一）AQI年變化

由兩年AQI趨勢(shì)和AQI五次滑動(dòng)日平均（圖1、圖2）可以看出AQI整體隨時(shí)間呈正態(tài)分布，夏季存在低值區(qū)，冬季存在高值區(qū)，并且夏季波動(dòng)較小，冬季波動(dòng)較大，這是由于大氣自凈能力在春、夏季表現(xiàn)出沿海地區(qū)小，內(nèi)陸地區(qū)大的分布;到了秋、冬季，沿海地區(qū)大氣自凈能力增大，內(nèi)陸地區(qū)則減小;自凈能力的增大有利于污染物的擴(kuò)散，造成了上高地區(qū)AQI夏季降低，冬季升高的分布;同時(shí)夏天氣溫越高，近地面對(duì)流活動(dòng)越強(qiáng)，大氣層結(jié)越不穩(wěn)定，污染物易于擴(kuò)散，同理冬天氣溫低，對(duì)流活動(dòng)越弱，大氣層結(jié)越穩(wěn)定，污染物不易擴(kuò)散，堆積使?jié)舛壬?。從而造成了（圖1圖2）在冬季夏季有兩個(gè)極值區(qū)。

（二）AQI與氣象要素的變化

1.AQI與溫度的變化。整體分析：溫度與AQI呈反比關(guān)系，在溫度升高時(shí)，AQI整體呈減小趨勢(shì)，即空氣質(zhì)量變好，在溫度降低時(shí)，AQI整體呈上升趨勢(shì)，即空氣質(zhì)量變差。并在6～9月有明顯的低值區(qū)。同時(shí)隨著氣溫的降低，在11月至次年2月有明顯的高值區(qū)存在，AQI在年分布中，與溫度的關(guān)系呈反比。

2.AQI與濕度的變化。整體分析：濕度與AQI年變化呈正相關(guān)性，在濕度升高時(shí)，AQI對(duì)應(yīng)的有所上升;在濕度降低時(shí)，AQI對(duì)應(yīng)的有所降低。且在濕度與AQI的日變化中，呈現(xiàn)正態(tài)分布，在夜晚濕度增大，AQI也隨之增大，隨著白天濕度減小，AQI也隨之增大。

3.AQI與風(fēng)速的變化。整體分析：AQI與風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)性，在冬季風(fēng)速減弱時(shí)，風(fēng)速對(duì)污染物的擴(kuò)散作用減弱，AQI增大。在夏季風(fēng)速增大時(shí)，風(fēng)速對(duì)污染物的擴(kuò)散作用增加，AQI下降，改善空氣。

4.AQI與降水的變化。整體分析出：降水與AQI呈負(fù)相關(guān)性，當(dāng)雨季時(shí)來臨時(shí)，AQI有明顯的下降趨勢(shì)，這是降水可以吸附大氣中的大量污染物，隨降水降落到地面，從而凈化空氣。雨季結(jié)束后，降水減少，相應(yīng)降水的凈化功能減弱，AQI整體明顯回升。

由此得知：AQI整體來說與氣象條件呈一定相關(guān)性，在秋冬（非雨季）AQI升高，春夏（雨季）AQI降低。同一時(shí)間段內(nèi)，可能影響AQI的要素有很多，但各要素的影響程度有所不同，還需具體分析。同時(shí)，在相關(guān)性之外，還存在一些波動(dòng)，這些波動(dòng)是由降水天氣過程產(chǎn)生的，這也會(huì)在后面具體分析。

三、不同天氣形勢(shì)下PM2.5的變化

（一）副熱帶高壓時(shí)PM2.5的變化

當(dāng)上高地區(qū)受副熱帶高壓控制時(shí)，最高氣溫維持在35℃以上，整體空氣質(zhì)量變好，AQI（PM2.5）都在100以下，空氣質(zhì)量良好。同時(shí)溫度與AQI（PM2.5）呈負(fù)相關(guān)性，在溫度升高時(shí)，AQI（PM2.5）整體呈減小趨勢(shì)，即空氣質(zhì)量變好，在溫度降低時(shí)，AQI整體呈上升趨勢(shì)，即空氣質(zhì)量變差。這是因?yàn)楦睙釒Ц邏嚎刂葡挛绾髿鉁厣?，近地面?duì)流活動(dòng)越強(qiáng)，大氣層結(jié)越不穩(wěn)定，污染物易于擴(kuò)散，同理夜間氣溫降低，對(duì)流活動(dòng)越弱，大氣層結(jié)越穩(wěn)定，污染物不易擴(kuò)散，堆積使?jié)舛壬摺?/p>

（二）高壓脊時(shí)PM2.5的變化

上高地區(qū)受高壓脊控制，氣溫回升并維持，AQI（PM2.5）逐漸升高，空氣質(zhì)量變差。由于上高冬季受高壓脊控制，大氣活動(dòng)穩(wěn)定，自凈能力較差，污染物不易擴(kuò)散，容易累積，造成AQI（PM2.5）升高空氣質(zhì)量變差。AQI（PM2.5）與溫度、風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)性、與濕度呈正相關(guān)。

（三）弱冷空氣時(shí)PM2.5的變化

上高地區(qū)受到來自北方弱冷空氣影響時(shí)，整體分析：AQI（PM2.5）與氣溫、風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)正態(tài)發(fā)布，當(dāng)冷空氣來臨時(shí)，風(fēng)速明顯增大，AQI（PM2.5）先是有一個(gè)上升過程，然后再是一個(gè)非常大幅度下降過程，對(duì)改善空氣質(zhì)量有較好幫助。這是因?yàn)槔淇諝鈳砥憋L(fēng)，先是帶來北方的污染物積累，造成AQI（PM2.5）的升高，但隨著偏北風(fēng)的持續(xù)，使得污染物得以擴(kuò)散，空氣質(zhì)量明顯轉(zhuǎn)好。但是冷空氣過后，偏北風(fēng)速減小，對(duì)污染物的擴(kuò)散作用也減小，污染物積累造成AQI（PM2.5）的回升。

（四）強(qiáng)冷空氣時(shí)PM2.5的變化

當(dāng)上高地區(qū)受到強(qiáng)冷空氣影響時(shí)，氣溫明顯降低，風(fēng)速增大，有降水過程。由于降水過程中，對(duì)大氣中的污染物有一個(gè)沖刷溶解的過程，有效的減少了大氣的污染物的濃度，較好的提升了空氣質(zhì)量。同時(shí)風(fēng)速對(duì)污染物也有一個(gè)擴(kuò)散作用，但是當(dāng)強(qiáng)冷空氣降雨過程結(jié)束，風(fēng)速降低，AQI（PM2.5）會(huì)有一個(gè)回升段。

（五）中低層切變線時(shí)PM2.5的變化

當(dāng)上高地區(qū)受到中低層切變線影響時(shí)，產(chǎn)生明顯的降水過程，風(fēng)速變化不大，帶隨著降水過程，AQI（PM2.5）會(huì)有個(gè)明顯的降低過程，改善空氣質(zhì)量，降水過程結(jié)束之后，AQI（PM2.5）明顯回升

由此可見，整體分析：AQI（PM2.5）與氣溫、風(fēng)速、降水量呈負(fù)相關(guān)性，與濕度呈正相關(guān)性。同時(shí)當(dāng)天氣系統(tǒng)影響上高地區(qū)時(shí)，會(huì)引起一些氣象要素的變化，從而影響天氣質(zhì)量。

四、結(jié)論分析

利用上高縣環(huán)保局AQI空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)和上高縣氣象局氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合江西雷達(dá)拼圖資料，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)、滑動(dòng)平均、線性方程等方法，對(duì)上高縣2017年4月～2019年3月AQI空氣質(zhì)量指數(shù)與氣象要素之間的相關(guān)性進(jìn)行研究，結(jié)果如下：

整體分析知AQI（PM2.5）與氣溫呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性正態(tài)發(fā)布。主要原因是夏天氣溫高，近地面對(duì)流活動(dòng)越強(qiáng)，大氣層結(jié)越不穩(wěn)定，污染物易于擴(kuò)散，同理冬天氣溫低，對(duì)流活動(dòng)越弱，大氣層結(jié)越穩(wěn)定，污染物不易擴(kuò)散，堆積使?jié)舛壬摺?/p>

整體來看AQI（PM2.5）與風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)性，在風(fēng)速減弱時(shí)，風(fēng)速對(duì)污染物的擴(kuò)散作用減弱，AQI（PM2.5）增大。在風(fēng)速增大時(shí)，風(fēng)速對(duì)污染物的擴(kuò)散作用增加，AQI（PM2.5）下降。

整體來看AQI（PM2.5）與降水量呈負(fù)相關(guān)性，當(dāng)降水量增大時(shí)，降水對(duì)污染物的吸附沉降增大，AQI（PM2.5）下降。AQI（PM2.5）在一天當(dāng)中與濕度呈正相關(guān)性。

受到天氣過程影響時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣象要素的變化，從而影響AQI（PM2.5）的變化。當(dāng)產(chǎn)生降水及風(fēng)速增大時(shí)，對(duì)空氣質(zhì)量很較好的凈化作用。副熱帶高壓控制時(shí)，大氣對(duì)流活動(dòng)頻繁，對(duì)污染物有擴(kuò)散作用，AQI整體良好，高壓脊控制時(shí)，大氣穩(wěn)定利于污染物的積累，AQI升高，空氣質(zhì)量降低。

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作者簡介：宋寬（1996-）男，助理工程師，從事氣象綜合業(yè)務(wù)工作。