潮州市区PM_(2.5)的变化特征及与气象要素关系_丁丽佳.pdf

第 卷第 期 年 月 广 东 气 象 收稿日期：基金项目：广东省气象局科学技术研究项目（）作者简介：丁丽佳（年生），女，硕士，高级工程师，主要从事应用气象和天气预报服务工作。：丁丽佳，陈新煜，杨婕俐，等 潮州市区 的变化特征及与气象要素关系 广东气象，（）：潮州市区 的变化特征及与气象要素关系丁丽佳，陈新煜，杨婕俐，凌良新，徐振樾（潮州市气象局，广东潮州；潮州市突发事件预警信息发布中心，广东潮州）摘 要：利用潮州市 年空气质量逐小时质量浓度数据，分析了 质量浓度的年、月、日变化特征，并结合相应时段的潮州国家站气象资料，分析了 质量浓度与气象要素的关系。结果表明：年潮州市区 年平均质量浓度、超标出现日数均呈下降趋势。质量浓度具有明显的月和季节变化特征，其峰值出现在 月、谷值在 月，秋冬春季的质量浓度较高及超标日较多，尤其是 月份，需加强 污染防控。二级和轻度污染质量浓度的日变化呈双峰型分布，主峰在：，次峰在：；中度污染质量浓度出现 个峰区，第 峰在：、第 峰在：、第 峰在：，各级最低谷均出现在：。各级质量浓度对应的气象条件有较大差异，其中一级时平均雨量较大、气温较高、风速较大；超标时平均雨量较小、气温较低、风速较小；二级处于一级和超标之间。日雨量 以下、平均气温 之间、风速.时，平均质量浓度及超标率较高。西风及静风情况下超标的概率也较高。关键词：环境气象；灰霾 ；气象要素；潮州市区 中图分类号：文献标志码：近年来，作为城市大气污染的主要来源，由于其对人类健康具有较大的危害性而受到人们的广泛关注。众多研究发现，质量浓度与气象要素关系密切（如温度、降水、风速等）。气象要素通过影响污染物的累积、扩散和消除作用影响空气质量的变化。陈婷等分析了成都市 演变特征及与气象要素的相关性，发现风速、降水与 质量浓度呈负相关；夏冬等研究发现稳定天气导致东莞旱季极端 质量浓度出现；袁志扬等研究发现东莞雨量量级越大、降雨时长越长，雨强越强时对 质量浓度削减的能力越强。质量浓度变化受局地地形影响明显，如刘汉卫等对一次化学污染过程中 站点分布和时间演变特征进行分析，城区站、郊区站和山区站的 质量浓度与气象条件的关系特征存在差异。此外，质量浓度具有明显的季节变化特征，田鹏山等研究发现深圳 质量浓度呈现出冬季 秋季 春季 夏季的季节变化特征，可见地理位置、气候条件、地形的差异也可能导致 与气象要素关系的不同。“十三五”期间，广东加强生态环境治理，生态环境有了较明显改善，但与人民对美好生活需要的要求仍有一定的差距。潮州市生态环境保护“十四五”规划提出大气环境质量保持优良，年均质量浓度达到广东省下达的目标要求。当前值与目标值仍有一定的差距，另外，近年来潮州的 平均质量浓度虽然持续下降，但超标时有发生，如 年出现中度污染现象。目前针对潮州 质量浓度特征的相关分析仍较少，现有的研究时间跨度小。本研究利用 年潮州市环境监测中心站自动监测网络监测的 数据，结合同期相关气象要素资料，系统分析了潮州市 质量浓度变化特征及与气象影响因子的关系，以期为当地政府制定切实可行的环境管理政策和气象与环境部门的预报服务工作等提出理论依据。研究资料和方法 研究资料使用资料包括 年 月 日 年 月 日潮州国家气象观测站的逐日地面气象观测资料；潮州市区的西园路、档案局空气自动监测子站 年 月 日 年 月 日逐时空气质量监测数据。研究方法污染物质量浓度及分级处理：提取潮州市区 个空气自动监测子站的 质量浓度小时数据，将同一时刻的 质量浓度数据做均值处理，得出逐时 质量浓度；再计算出逐日 平均质量浓度。对 质量浓度按环境空气质量标准（）、环境空气质量指数（）技术规定（试行）（）的污染物项目质量浓度限值进行分级，详见表。轻度污染以上即为超标。表 质量浓度分级对应的质量浓度阈值污染级别?（，）（）一级二级、轻度污染、中度污染、重度污染 气象数据处理：提取潮州市国家气象观测站（）逐日降水、气温、日照、相对湿度、风向、风速数据，并按对应的同期的 级别进行分类。利用均值处理方法对不同级别 质量浓度的年、月、日变化特征进行分析。结果与分析 变化）年变化。统计 年潮州市区年平均 质量浓度以及各级别日数，结果如图 所示。由图 可以看出，潮州市区年平均 质量浓度 年 年中除了 年年平均质量浓度出现略微上升外，总体是呈下降趋势。年年平均质量浓度最高，达到 ，年明显下降，而后处于较稳定的状态，平均质量浓度在 之间，年再次出现较明显下降，平均质量浓度为.。潮州市区 质量浓度各等级年出现日数呈一级波动增加，二级与轻度、中度污染日数波动减少的趋势，到 年一级日数达。超标年出现日数（超标日）最多的是 年，达到 ；其次是 年，为 ；年超标日明显下降，维持在 以下。潮州市区 污 染 日 中 轻 度 污 染 日 约 占 污 染 日 的.，中度污染日仅、年分别出现、，无重度及以上的 污染日。图 年潮州市区 质量浓度的逐年变化 质量浓度及超标日数；各级别日数 ）月变化。统计潮州市区 年 平均质量浓度及超标、中度污染日数的逐月变化（图），可知，平均质量浓度最高出现在 月，达.，最低出现在 月，最低月的质量浓度为最高月的.。月平均质量浓度在 以上的有、月。超标日的逐月变化与平均质量浓度的变化趋势较一致。一年中除 月未出现超标日外，其他月份均出现过，其中 月最多，达 ；其次是 月，为.；第 是 月，为.。中度污染日出现在、月，月较多，平均.；月平均.；其他月份未出现中度污染。以上分析结果表明，潮州市区 质量浓度较高、超标日出现较多的时段主要是春季、冬季和秋季，尤其是 月，该时间潮州天气较为稳定，降水较少，气温较低，静稳天气下不利于污染物的扩散清除，需加强 污染防控。第 期 丁丽佳等：潮州市区 的变化特征及与气象要素关系 图 潮州市区 年 平均质量浓度及超标、中度污染日数的逐月变化 ）日变化。分析潮州市区 不同级别平均质量浓度的逐时变化（图），结果显示 平均质量浓度和一级平均质量浓度的日变化规律基本相同，：（北京时，下同）出现日最高值，之后逐渐下降，凌晨到上午质量浓度变化不大，：左右质量浓度再度下降，到：出现日最低值。二级平均质量浓度和轻度污染平均质量浓度的逐时变化规律接近，：出现日最高值，后逐渐下降，：开始上升，：出现小高峰，而后继续下降，早晨到上午质量浓度变化不大，：左右质量浓度再度下降，到：出现日最低值。中度污染平均质量浓度的逐时变化最高出现在：，后逐渐下降，：上升，到：出现小高峰，到：仍维持较高水平，：再度下降，到：出现日最低值，后再度上升，到：再次出现小高峰。上述分析表明，平均和一级质量浓度的逐时变化为单峰型分布，主峰在：；二级和轻度污染质量浓度逐时变化呈双峰型分布，主峰在：，次峰在：；中度污染质量浓度的逐时变化出现 个峰区，第 峰在：、第 峰在：、第 峰在：。各级别最低谷均在：，这种变化特征与边界层稳定度的日变化有一定的关系，白天随着太阳辐射增加，近地层气温上升，边界层高度上升，扩散条件改善，污染物质量浓度下降；傍晚随着太阳辐射减弱，气温下降，边界层高度下降，扩散条件转差，污染物质量浓度上升。图 潮州市区 不同级别平均质量浓度的逐时变化 质量浓度与气象条件的关系统计 年潮州市区 质量浓度对应的气象要素平均值，如表、表 所示。从表 可以看出，质量浓度一级时平均雨量较大、气温较高、风速较大；超标时平均雨量较小、气温较低、风速较小；二级处于一级和超标之间。对于相对湿度，一级时相对湿度较大，二级和超标的相对湿度较接近，超标略大于二级。各级质量浓度对应的日照时数的平均值较接近。表 潮州市区 各级别质量浓度与气象因子均值 级别雨量 气温 相对湿度 最高最低平均最低平均日照时数 平均风速（）一级 二级 超标 从表 可以看出，一级概率较大的风向分别是、，在以上。在西风时出现超标的概率最大，达到；其次是静风的情况下，超标的概率为；第 是 风，为。表 潮州市区 各级别质量浓度与风向 级别一级二级超标广东气象第 卷 污染与气象要素特征为了了解潮州市区 污染与气象要素的关系，将雨量、风、气温进行分级，统计不同级别 的平均质量浓度及出现超标的概率。）污染与雨量。平均质量浓度随日雨量的增加逐渐下降（图），当日雨量在小雨以下量级时，平均质量浓度在 以上，以下的微量降水平均质量浓度在 以上，无降水的情况下平均质量浓度达到 以上。图 质量浓度与雨量分布 超标率也是随日雨量的增加而下降，无雨情况下超标率为.；在小雨量级以下时，超标率在 以上，后迅速下降；中雨量级时超标率已下降到.；大雨以上没超标的情况出现。这种结果也说明了过弱的降水对颗粒物的清除作用有限，而雨量级越大，起净化效果越显著，这与袁志扬的研究结果一致。潮州秋冬春季天气稳定，有限的降水过程多以稳定性的层云降水为主，雨量较小，到 月西风槽、热带系统活跃，降水过程多为对流性，降水强度大。季节降水特征也使得潮州的秋冬春季 超标率更高。）污染与风速、风向。平均质量浓度随风速加大逐渐下降（图略），当风速 时，平均质量浓度为.；当 时，为.。当风速.时，超标率在 以上，后随着风速增加，逐渐下降；当风速在.时，超标率下降到.；当风速在.时，超标率再度上升到.；当风速 时，则没有超标情况出现。平均质量浓度在盛行西风时最大，达.；其次是东南偏南风；在西北偏北风的情况下最小。超标率和平均质量浓度分布一致，在盛行西风的情况下超标率最高；其次是西南偏南风；在盛行西南风时最小。）污染与气温。平均质量浓度、超标率随日平均气温上升先略上升后下降（图略），当平均气温在 以下时平均质量浓度、超标率较高，其中 之间的平均质量浓度为.，超标率达到.；之间的平均质量浓度、超标率明显下降，仅为.和.；未出现超标情况，但是平均质量浓度上升到.。从 污染与气象要素特征关系可以看出，在降水较少、风速较小、气温较低的情况下，污染出现的概率较高。秋冬春季潮州一般在高压脊、低槽前部等静稳天气形势控制下，降水较少、风速较小、气温较低，是 污染防控的主要时段。结论）年潮州市区 年平均质量浓度、超标出现日数呈下降趋势，这说明近年来潮州市区 污染呈减弱趋势。质量浓度具有明显的月和季节变化特征，平均质量浓度峰值出现在 月、谷值在 月。潮州市区 质量浓度较高、超标日出现较多的时段主要是春季、冬季和秋季，尤其是 月，需加强 污染防控。质量浓度的日变化各级别变化规律不同，平均和一级质量浓度为单峰型分布，主峰在：；二级和轻度污染质量浓度呈双峰型分布，主峰在：、次峰在：；中度污染质量浓度出现 个峰区，第 峰在：、第峰在：、第 峰在：。各级的最低谷均在：。）潮州市区 质量浓度一级、二级和超标出现时的气象条件有较大差异，一级时平均雨量较大、气温较高、风速较大；超标时平均雨量较小、气温较低、风速较小；二级处于一级和超标之间。盛行西风时出现超标的概率最大，达到；其次是静风的情况下，超标的概率为；第 是 风，为。）潮州市区 平均质量浓度较高出现在以下情况：日雨量 以下，平均质量浓度在 以上，超标率在 以上；日平均气温 之间的平均质量浓度为 ，超标率达到 ；风速 时，平均质量浓度为 ，超标率在 以上。盛行西风的情况下最大，平均质量浓度为 。（下转第 页）第 期 丁丽佳等：潮州市区 的变化特征及与气象要素关系 对低层风场的风向、风速进行研判能够预测污染物的移动，为下游提前预警提供指示作用。参考文献：梁伟汉，杨亚钦，何国新，等 城市化对珠三角地区冬季大气环境的影响 广东气象，（）：夏冬，涂建文，陈均，等 珠三角地区 年 月一次重污染天气污染物的时空分布特征 广东气象，（）：夏冬，罗栩羽，赵娟 东莞旱季极端 质量浓度的天气类型分析 广东气象，（）：吴蒙，范绍佳，吴兑，等 广州地区灰霾与清洁天气变化特征及影响因素分析 中国环境科学，（）：吴兑，廖国莲，邓雪娇，等 珠江三角洲霾天气的近地层输送条件研究 应用气象学报，（）：陈慧娴 近 年佛山市大气能见度变化特征及气象影响因子 广东气象，（）：李浩文，张阿思，步巧利，等 年干季佛山一次重空气污染过程形成机理研究 环境科学学报，（）：陈辰，