李輝+宋巧云+朱立+苗鳳梅+李朝+許明

摘 要：為研究近兩年來石景山地區(qū)PM2.5濃度變化特征，典型霧霾天氣過程發(fā)生時，石景山地區(qū)PM2.5濃度如何變化，與氣象要素如氣溫、相對濕度之間的關(guān)系并提高業(yè)務(wù)人員對霧霾天氣的認(rèn)識和預(yù)報預(yù)警水平，本項(xiàng)目利用2013年6月-2015年10月的石景山區(qū)PM2.5資料分析了其時間變化特征及與相關(guān)氣象要素的關(guān)系。通過分析發(fā)現(xiàn)石景山區(qū)PM2.5濃度日變化在08-12、19-01時是一天中的兩個波峰，這與地表溫度及湍流運(yùn)動有關(guān)；PM2.5濃度相對濕度呈顯著正相關(guān)，而高濃度PM2.5集中在氣溫的特定范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：石景山區(qū)；PM2.5；相對濕度；氣溫

中圖分類號：X16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）33-0037-02

引言

近年來我國區(qū)域性霧霾天氣日益嚴(yán)重，持續(xù)性重霧霾天氣頻發(fā)、多發(fā)，不但給城市環(huán)境和交通帶來嚴(yán)重影響，而且嚴(yán)重威脅人民群眾的身體健康，被社會廣泛關(guān)注。劉麗偉等[4]利用大氣污染監(jiān)測資料、常規(guī)氣象觀測資料及NCEP再分析資料，對2013年1月9-17日京津冀地區(qū)一次嚴(yán)重霾天氣過程特征及其氣象條件的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果表明近地面較小的風(fēng)速和低層相對濕度小于90%為霾的形成提供了有利條件。呂效譜等[5]分析了我國2013年1月份大范圍霧霾成因及特

點(diǎn)，對霧霾期間我國8個重點(diǎn)城市大氣細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度、霧霾與氣象因素的關(guān)系等進(jìn)行分析。結(jié)果顯示高濕、逆溫、低壓、靜風(fēng)等氣象條件有利于霧霾的形成。王業(yè)宏等[6]利用山東省70個臺站1961-2005年地面氣象觀測資料，對山東省45年來霾日數(shù)時空變化的氣候特征進(jìn)行了診斷分析。結(jié)果表明：霾天氣發(fā)生時能見度主要在5～10km，相對濕度主要為70%～90%；霾日數(shù)的變化與氣溫成正比，與降水量、風(fēng)速呈反比。曹偉華等[7]利用北京地區(qū)高時間分辨率觀測資料對2009年11月3～8日一次持續(xù)性霧霾天氣過程中的氣象因素和氣溶膠演變特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明，相對濕度和PM2.5濃度是決定能見度大小的兩個關(guān)鍵影響因子。

近兩年來石景山地區(qū)PM2.5濃度呈現(xiàn)何種變化特征？典型霧霾天氣過程發(fā)生時，石景山地區(qū)PM2.5濃度如何變化？與氣象要素如氣溫、氣壓、風(fēng)速、相對濕度之間的關(guān)系如何？為提高業(yè)務(wù)人員對霧霾天氣的認(rèn)識和預(yù)報預(yù)警水平，本項(xiàng)目利用2013年6月-2015年10月的石景山區(qū)PM2.5資料分析了其時間變化特征及與相關(guān)氣象要素的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 資料

PM2.5數(shù)據(jù)：（1）2013年6月1日-2015年10月31日石景山區(qū)控站PM2.5濃度小時數(shù)據(jù)。

氣象數(shù)據(jù)：2013年6月1日-2015年10月31日石景山國家氣象觀測站日平均氣溫，日平均相對濕度。

1.2 方法

本研究統(tǒng)計分析了2013-2015年石景山地區(qū)PM2.5濃度的逐日、逐月、季節(jié)、年變化情況，并使用同時期石景山氣象要素數(shù)據(jù)，分析了PM2.5濃度與氣溫、相對濕度之間的關(guān)系，總結(jié)霧霾天氣發(fā)生發(fā)展前后氣象條件的變化情況，以期為霧霾或重污染天氣的預(yù)報預(yù)警積累經(jīng)驗(yàn)。

2 石景山區(qū)近兩年來PM2.5濃度變化特征

圖1是石景山一天之中各時次PM2.5濃度變化的平均情況?？芍?，各站PM2.5濃度在08-12、19-01時是一天中的兩個波峰，PM2.5濃度較大，其中19-01時的波峰非常明顯，峰值濃度高于最低值約20μg/m3，08-12時的波峰較小，峰值濃度較低。其中夜間的高濃度時段可能與入夜后氣溫下降，相對濕度增加有一定的關(guān)系。同時，日落后，地表溫度降低，湍流運(yùn)動變?nèi)?，不利于PM2.5上下交換，擴(kuò)散。日出后，地表溫度增高，遄流運(yùn)動增強(qiáng)，利于PM2.5上下交換，擴(kuò)散。

3 石景山地區(qū)PM2.5濃度變化與同時期氣象要素關(guān)系分析

3.1 石景山地區(qū)PM2.5變化特征與地面相對濕度的關(guān)系分析

由圖2可見，PM2.5與相對濕度呈顯著正相關(guān)，且相關(guān)性較強(qiáng)。分析PM2.5濃度與當(dāng)日地面2m相對濕度發(fā)現(xiàn)，隨著PM2.5濃度的升高，其相對濕度閾值范圍呈減小趨勢，尤其是閾值下線減小幅度明顯。圖中顯示PM2.5濃度大于250μg/m3時，相對濕度全部在55%-90%范圍之間，也就是說相對濕度在50%以下時，基本不會出現(xiàn)PM2.5超過250μg/m3的情況，其中落在70%-85%之間的頻次更高。此外，圖中還顯示當(dāng)相對濕度小于30%時，PM2.5濃度所有樣本均在130μg/m3以下。PM2.5濃度與相對濕度有明顯的相關(guān)關(guān)系，空氣相對濕度越大，出現(xiàn)高濃度污染的可能性越大。

3.2 石景山地區(qū)PM2.5變化特征與日平均氣溫的特征分析

圖4可知當(dāng)平均氣溫>20℃時，PM2.5濃度<200μg/m3；當(dāng)PM2.5濃度>200μg/m3時，平均氣溫主要在-3℃到20℃之間，其中日平均氣溫在4到14℃區(qū)間時，目前沒有PM2.5濃度高于260μg/m3的樣本。

圖5為PM2.5濃度與24h變溫的變化特征，分析發(fā)現(xiàn)，PM2.5濃度>250μg/m3時，變溫均在[-2，3]之間，其中正變溫的樣本數(shù)更多，說明變溫小，尤其是出現(xiàn)弱的正變溫時，更容易出現(xiàn)高濃度的污染天氣。同樣，當(dāng)變溫絕對值小于2時，也有很多樣本是PM2.5低濃度，說明高濃度污染天氣是多種氣象要素綜合決定的結(jié)果。

4 結(jié)束語

使用2013年6月1日-2015年10月31日石景山地區(qū)PM2.5濃度數(shù)據(jù)及同時期溫、濕等氣象要素進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)PM2.5濃度的日變化與溫度、濕度有較明顯的相關(guān)關(guān)系，具體分析結(jié)果如下：

石景山區(qū)PM2.5濃度日變化在08-12、19-01時是一天中的兩個波峰，其中19-01時的波峰非常明顯，08-12時的波峰較小。這與日落后，地表溫度降低，湍流運(yùn)動變?nèi)?，不利于PM2.5上下交換、擴(kuò)散有關(guān)。

與地面相對濕度的關(guān)系：PM2.5與相對濕度呈顯著正相關(guān)，且相關(guān)性較強(qiáng)。PM2.5濃度大于250？滋g/m3時，相對濕度全部在55%-90%范圍之間。空氣相對濕度越大，出現(xiàn)高濃度污染的可能性越大。

與日平均氣溫的特征分析：當(dāng)PM2.5濃度>200μg/m3時，日平均氣溫主要在-3℃到20℃之間。但日平均氣溫在4到14℃區(qū)間時，目前沒有PM2.5濃度高于260μg/m3的樣本。分析與24h變溫特征關(guān)系發(fā)現(xiàn)，PM2.5濃度>250μg/m3時，變溫均在[-2，3]之間，其中正變溫的樣本數(shù)更多，說明變溫小，尤其是出現(xiàn)弱的正變溫時，更容易出現(xiàn)高濃度的污染天氣。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳慶梅，劉卓，等.外來源影響北京地區(qū)空氣質(zhì)量的典型個例分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，2016，32（5）：25-31.

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[5]呂效譜，成海容，等.中國大范圍霧霾期間大氣污染特征分析[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，28（3）：104-107.

[6]王業(yè)宏，盛春巖，等.山東省霾日時空變化特征及其與氣候要素的關(guān)系[J].氣候變化研究進(jìn)展，2009，5（1）：24-28.

[7]曹偉華，梁旭東，李青春.北京一次持續(xù)性霧霾過程的階段性特征及影響因子分析[J].氣象學(xué)報，2013，71（5）：940-951.endprint