平均風(fēng)速、平均氣壓對遼寧省AQI指數(shù)的影響

摘 要：當(dāng)前我國正處于快速發(fā)展的階段，由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得環(huán)境的破壞越來越嚴(yán)重，空氣質(zhì)量不斷下降，對于空氣質(zhì)量指數(shù)的研究也越發(fā)重要。為考察氣象要素與空氣質(zhì)量指數(shù)之間的關(guān)系，以平均風(fēng)速、平均氣壓為例與空氣質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。其中，以四季為頻率研究相關(guān)規(guī)律，同時(shí)分析各污染物與氣象要素之間的相關(guān)性。此次研究針對性較強(qiáng)，是以遼寧省為研究對象，由此對遼寧省的空氣質(zhì)量研究作出貢獻(xiàn)。通過對遼寧省各地氣象要素及空氣質(zhì)量指數(shù)相關(guān)性的研究，更好地認(rèn)識和了解空氣質(zhì)量的時(shí)空分布特點(diǎn)，為未來空氣質(zhì)量的提升提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：平均風(fēng)速;平均氣壓;空氣質(zhì)量指數(shù)

中圖分類號：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.008

自1970年代美國首次提出污染標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)（PSI）以來，世界各國相繼制定了本國的指數(shù)系統(tǒng)，例如，我國的API（空氣質(zhì)量指數(shù)）和AQI（空氣質(zhì)量指數(shù)）、美國的PIS和AQI、英國的日空氣質(zhì)量指數(shù)（DAQI）、澳大利亞的地區(qū)污染指數(shù)（RPI）等。AQI體系大致分為0～500的第一類AQI指數(shù)、無上限的第二類AQI指數(shù)以及從1到10或10以下的第三類AQI指數(shù)。一些國家的AQI指數(shù)中加入了PM2.5指數(shù)，更加重視對氣態(tài)污染物的嚴(yán)重影響的評估[1]。

PM10是影響我國環(huán)境空氣質(zhì)量的首要污染物，開展對PM10相關(guān)研究對我國具有重要意義。自2000年以來，眾多學(xué)者在PM10的污染特征、健康評價(jià)、源解析、跨界污染等方面取得了可喜的成果，分析氣象因素、沙塵等條件對PM10污染的影響，試圖建立顆粒物的排放源清單，嘗試應(yīng)用遙感手段進(jìn)行PM10監(jiān)測[2]。但這些研究多針對某一城市，且時(shí)間序列較短，缺乏大尺度長時(shí)間序列的研究，對PM10空間分布規(guī)律的探討更少。對流層中臭氧可來自兩方面，即平流層臭氧的輸送、對流層的光化學(xué)反應(yīng)。

二氧化硫?qū)Νh(huán)境的影響非常大，釋放到大氣中后形成酸霧或硫酸鹽氣溶膠，最終氧化形成酸雨。酸雨導(dǎo)致土壤酸化并加速其所含的初級和次級礦物質(zhì)的風(fēng)化。土壤中的鋁釋放大量鋁離子，形成植物可吸收的鋁化合物，導(dǎo)致植物中毒死亡。目前，許多研究僅考慮二氧化硫排放量與工業(yè)產(chǎn)值的定量關(guān)系，得出的結(jié)論是近期工業(yè)產(chǎn)值的增加減少了二氧化硫的排放量。但是，二氧化碳排放不僅與行業(yè)產(chǎn)值有關(guān)，而且與其他因素有關(guān)[3]。

1 材料與方法

1.1 遼寧省氣候條件

遼寧省位于歐亞大陸東部沿海，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。由于地形地貌復(fù)雜，氣候因地區(qū)而異?？傮w氣候特點(diǎn)是四季分明，寒冷期長，雨量大且密集，西部干東部濕，平原多風(fēng)，日照充足。大風(fēng)是遼寧省常見的氣象現(xiàn)象，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而風(fēng)能的利用為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了可再生的綠色能源。有關(guān)研究東北地區(qū)年最多風(fēng)向的分布，受氣旋環(huán)流和地形的影響比較顯著，分布很有規(guī)律。遼東半島因地處40°N附近，在北支西風(fēng)急流平均位置下面，冬季風(fēng)向的頻率略占優(yōu)勢，年最多風(fēng)向多表現(xiàn)為北風(fēng)和西北風(fēng)[4-5]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源為中國氣象網(wǎng)站、環(huán)保局網(wǎng)站。

1.3 處理方法及研究方法

使用Excel、SPSS、GIS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并采用相關(guān)性分析法進(jìn)行分析總結(jié)。

2 結(jié)果與分析

2.1 遼寧省空氣質(zhì)量指數(shù)現(xiàn)狀

遼寧省空氣污染不斷加重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年遼寧省霧霾天數(shù)為115天，發(fā)布霧霾氣象預(yù)警18次。其中，2014年10月31日最嚴(yán)重，沈陽為重度污染，霧霾指數(shù)爆表。2015年遼寧省霧霾天數(shù)為127天，與2014年相比，不但霧霾天數(shù)增加，霧霾強(qiáng)度也大幅度增強(qiáng)。特別是在2015年11月6日～14日，遼寧省出現(xiàn)了嚴(yán)重的霧霾天氣，是自2012年以來影響范圍面積最廣、持續(xù)時(shí)間最長、強(qiáng)度最強(qiáng)的一次重污染天氣過程。其中，11月8日污染最重，沈陽、鞍山、本溪、營口、遼陽、鐵嶺等地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重霾，撫順、丹東、盤錦地區(qū)出現(xiàn)重度霾，局部空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）達(dá)到上限。

2.2 平均風(fēng)速、氣壓對空氣質(zhì)量指數(shù)的影響

由于不同的季節(jié)城市的空氣污染程度存在明顯差異，空氣質(zhì)量指數(shù)分布也不同，所以在分析時(shí)針對不同季節(jié)分別作相關(guān)性分析。

2.2.1 春季平均風(fēng)速、氣壓與AQI的相關(guān)性

2014年、2015年春季平均風(fēng)速、氣壓與AQI的相關(guān)性如表1所示。

根據(jù)表1，對2014年相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析：春季風(fēng)速與AQI指數(shù)在遼寧省各城市只存在負(fù)相關(guān)，顯著性水平符號顯示，在本溪風(fēng)速與AQI存在負(fù)強(qiáng)相關(guān)性，在丹東和沈陽存在顯著負(fù)相關(guān)性;氣壓和AQI指數(shù)正相關(guān)的城市有本溪、大連、營口，負(fù)相關(guān)的城市有鞍山、丹東、興城、錦州、沈陽。顯著性水平符號顯示，這些城市的氣壓與AQI的相關(guān)性并不顯著。

根據(jù)表1，對2015年相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析：春季風(fēng)速與AQI正相關(guān)的城市有鞍山、本溪、丹東、興城、錦州，負(fù)相關(guān)的城市有大連、沈陽、營口。顯著性水平符號顯示，這些城市的風(fēng)速與AQI的相關(guān)性并不顯著。氣壓與AQI正相關(guān)的城市有鞍山、丹東、興城、沈陽，負(fù)相關(guān)的城市有本溪、大連、錦州、營口。顯著性水平符號顯示，這些城市里只有營口市的氣壓與AQI的負(fù)相關(guān)是顯著的。

2.2.2 夏季平均風(fēng)速、氣壓與AQI的相關(guān)性

2014年、2015年夏季平均風(fēng)速、氣壓與AQI的相關(guān)性如表2所示。

根據(jù)表2，對2014年夏季相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析：風(fēng)速與AQI正相關(guān)的城市有本溪、興城、錦州、營口，負(fù)相關(guān)的城市有鞍山、大連、丹東、沈陽。顯著性水平符號顯示，本溪、錦州的正相關(guān)和本溪的負(fù)相關(guān)是顯著的。遼寧省各城市氣壓與AQI都是正相關(guān)的，其中，沈陽和營口為強(qiáng)相關(guān)。

根據(jù)表2，對2015年夏季相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析：風(fēng)速與AQI正相關(guān)的城市有大連、興城、錦州、沈陽和營口，負(fù)相關(guān)的城市有鞍山、本溪、丹東，其中錦州和營口的正相關(guān)是顯著的。氣壓與AQI正相關(guān)的城市有鞍山、本溪、丹東、沈陽，負(fù)相關(guān)的城市有大連、興城、錦州、營口，其中興城和錦州的負(fù)相關(guān)是顯著的。

2.2.3 秋季平均風(fēng)速、氣壓與AQI的相關(guān)性

2014年、2015年秋季平均風(fēng)速、氣壓與AQI的相關(guān)性如表3所示。

根據(jù)表3，對2014秋季相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析：風(fēng)速與AQI正相關(guān)的城市有興城，其他城市的風(fēng)速和AQI負(fù)相關(guān)，其中鞍山、本溪、丹東、營口相關(guān)性是顯著的。丹東和營口為強(qiáng)相關(guān);遼寧省各市的氣壓和AQI正相關(guān)，其中鞍山、丹東、沈陽的氣壓與AQI的相關(guān)性是顯著的，且丹東和沈陽為強(qiáng)相關(guān)。

根據(jù)表3，對2015年秋季相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析：風(fēng)速與AQI正相關(guān)的城市有大連、丹東、營口，負(fù)相關(guān)的城市有鞍山、本溪、興城、錦州、沈陽，其中本溪、大連、興城風(fēng)速與AQI的相關(guān)性是顯著的，且本溪為強(qiáng)相關(guān)。在丹東氣壓與AQI負(fù)相關(guān)，其他城市為正相關(guān)，其中鞍山、本溪、大連、沈陽、營口市氣壓與AQI的相關(guān)性是顯著的，且鞍山、本溪、沈陽、營口為強(qiáng)相關(guān)。

2.2.4 冬季平均風(fēng)速、氣壓與AQI的相關(guān)性

2014年、2015年冬季平均風(fēng)速、氣壓與AQI的相關(guān)性如表4所示。

根據(jù)表4，對2014年冬季相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析：風(fēng)速與AQI正相關(guān)的城市有本溪、大連、沈陽，負(fù)相關(guān)的城市有鞍山、丹東、興城、錦州、營口，其中鞍山和錦州的相關(guān)性是顯著的。氣壓與AQI正相關(guān)的城市有興城，其余各市皆為負(fù)相關(guān)，其中丹東、錦州、沈陽的相關(guān)性是顯著的，且錦州為強(qiáng)相關(guān)。

根據(jù)表4，對2015年冬季相關(guān)系數(shù)進(jìn)行分析：風(fēng)速與AQI正相關(guān)的城市有丹東和沈陽，其余各市為負(fù)相關(guān)，其中鞍山、本溪和錦州的相關(guān)性是顯著的，且為強(qiáng)相關(guān)。氣壓與AQI負(fù)相關(guān)的城市為錦州，其余各市為正相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

空氣質(zhì)量狀況的優(yōu)劣直接關(guān)系到人體健康和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。通過對2014年、2015年遼寧省幾個(gè)主要城市的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)和常規(guī)氣象要素資料，分析了遼寧省AQI指數(shù)與氣象要素的關(guān)系，結(jié)果如下：

第一，冬季受大陸高壓控制，大氣層結(jié)相對穩(wěn)定，大氣中氣溶膠粒子聚集并形成霾天氣。

第二，平均風(fēng)速的減少不利于污染物的擴(kuò)散和靜穩(wěn)天氣增加。

第三，平均風(fēng)速對NO2呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;氣壓對SO2呈正相關(guān)關(guān)系。

文章初步分析了遼寧省部分氣象要素與AQI的關(guān)系及影響，但由于目前所掌握的空氣質(zhì)量指數(shù)的數(shù)據(jù)有限，在時(shí)間和空間上都具有一定的局限性，所以分析的結(jié)果只能簡單描述近年來遼寧省空氣質(zhì)量指數(shù)與氣象要素之間的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：劉迪（1994—），女，遼寧人，本科，助理工程師，研究方向：氣象服務(wù)與應(yīng)用氣象。