陸杰英，招偉文，郭瑞玲，何敏玲，王伙明

1.廣州市增城區(qū)氣象局，廣東增城 528500；2.佛山市順德區(qū)氣象局，廣東佛山528000；3.佛山市南海區(qū)氣象局，廣東佛山 528200

能見度是衡量大氣透明狀況的一個重要氣象指標(biāo)，它不僅反映出該地區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量，還與人類社會活動密切相關(guān)，尤其對航空、航海、鐵路、公路等運輸部門及空軍、海軍的活動影響更加明顯[1-2]。在交通運輸部門，能見度的狀況直接影響飛機、汽車和船舶駕駛員的視程，是保證行機、行車、行船安全的一個重要氣象要素。惡劣能見度給人們工作、生活帶來了諸多不便，常常是誘發(fā)重大交通事故和飛機起降重大事故的重要因素，這給國家財產(chǎn)造成損失，威脅著人民群眾的生命安全，同時造成了不良的社會影響[3]。

近年來，關(guān)于城市能見度的演變規(guī)律和影響因子方面的研究，主要是從空氣質(zhì)量和氣象條件兩大方面進行分析，如蘇惟瀚等[4]對北京地區(qū)秋冬季大氣能見度與大氣污染的關(guān)系進行了研究。王淑英等[5]分析了1990—2000年能見度的變化特點和影響因子，發(fā)現(xiàn)能見度有明顯的年際、季節(jié)和日變化。氣象因子、天氣現(xiàn)象和空氣污染程度均對能見度有一定的影響，大多數(shù)研究表明風(fēng)速與能見度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系[6]。近10年來，除去降水影響，佛山年均出現(xiàn)低能見度事件百余次，因而從多角度研究佛山能見度變化情況，尤其風(fēng)場、局地環(huán)流等因子對佛山能見度的影響，有業(yè)務(wù)需求，對提高空氣質(zhì)量預(yù)報和氣象擴散條件預(yù)報具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 資料處理

選用了佛山市2000—2016年各區(qū)域自動站風(fēng)向風(fēng)速資料和南海、三水、順德3個國家觀測站資料和南海區(qū)、三水區(qū)、順德區(qū)3個國家氣象觀測站2000—2016年能見度、相對濕度和天氣現(xiàn)象資料。因本研究重點是大氣顆粒物污染對能見度的影響，所以剔除因降水、大霧、大風(fēng)、沙塵暴、揚沙和高濕（相對濕度≥90%）發(fā)生時的能見度資料。為避免早晨輻射霧、接地逆溫的影響和夜間能見度觀測目標(biāo)物不一致造成的誤差，只選14:00觀測資料進行分析。同時，選取美國國家環(huán)境預(yù)測中心/國家大氣研究中心（NCEP/NCAR）再分析資料中2000—2016年的數(shù)據(jù)。

1.2 分析方法

本研究使用累積百分率分析法來區(qū)分各個階段的能見度情況，累積百分率分析法定義第i段區(qū)間的能見度累積百分率定義為：某一年或某一段時間內(nèi)，所有能見度觀測值等于或大于區(qū)間i能見度值的次數(shù)與這一段時間總的能見度觀測次數(shù)的比值。根據(jù)Sloane等的研究，給出能見度的累積頻率分布函數(shù)公式：

式（1）表示能見度概率密度函數(shù)，vi表示第i段的能見度，n表示能見度總的觀測次數(shù)，ni表示在n次觀測中有ni次能見度等于或超過vi的值，ni/n×100%表示第i段能見度的累積百分率。

這一方法常被用于分析能見度這類被低估的或者最低值觀測資料的變化趨勢。常用50%來表征能見度的平均狀態(tài)，由于實際的累積百分率曲線并不是線性的，外推的誤差也很大，通過佛山本地能見度的實際情況分析得到，由于低值出現(xiàn)概率多,整體呈現(xiàn)出泊松分布的形態(tài),故選取60%能見度累積百分率作為能見度中值（代表平均能見度水平）較為合適，這樣既可避免由于外推或資料調(diào)整造成的誤差，又可獲得更高精度，而以90%的累積百分率為能見度低值（代表較差能見度水平）。

本研究采用的方法還有回歸等統(tǒng)計方法，分析佛山市內(nèi)風(fēng)場的時空分布，分析內(nèi)部環(huán)境對佛山市能見度的影響。

2 能見度年際變化情況

由于能見度分析主要在不同季節(jié)有不同的表現(xiàn)，本文選取2—3月為春季、4—10月為夏季、11月至翌年1月為秋冬季進行分析。由圖1可知，三站的能見度隨著時間的推移呈持續(xù)上升的趨勢，但是能見度低值與高值的差距越來越大，可以證明近幾年由于佛山經(jīng)濟發(fā)展處于環(huán)保效益期，從粗獷式發(fā)展經(jīng)濟過渡到環(huán)保型經(jīng)濟，南海和順德整體能見度有持續(xù)上升的趨勢，能見度高值和中值上升較明顯，三水整體上升不明顯；而三站的能見度低值上升的幅度并不大，整體呈現(xiàn)比較平整的發(fā)展趨勢，很容易積累污染物，從而城市的通風(fēng)效果對能見度可能存在較大的相關(guān)關(guān)系，所以下文將從佛山內(nèi)部風(fēng)場與三站的能見度中值和低值進行相關(guān)分析。

圖1 佛山3個代表站能見度中值變化趨勢

3 佛山市內(nèi)部風(fēng)對能見度作用

佛山內(nèi)部風(fēng)對能見度的分析主要從其與風(fēng)速場的相關(guān)關(guān)系著手分析，其中從圖2可以看出，夏季佛山風(fēng)場以西風(fēng)和西南風(fēng)為主，其中在三水區(qū)域以西北風(fēng)為主導(dǎo)。由于在2000—2016年期間夏季平均風(fēng)向變化不大，而風(fēng)速成為主要衡量風(fēng)場對能見度的主要作用的重要指標(biāo)，所以可以從風(fēng)速角度分析兩者的相關(guān)關(guān)系。

圖2 夏季平均風(fēng)場情況圖

根據(jù)能見度與風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)，可以看到風(fēng)速與南海和順德的夏季能見度整體呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的狀態(tài)，而南海與順德的相關(guān)系數(shù)空間分布基本保持一致，而且中值能見度和低值能見度的空間分布區(qū)別不大，其中在高明、獅山、里水、桂城等地都出現(xiàn)了負(fù)值中心，所以整體的西風(fēng)和西南風(fēng)風(fēng)速越大，南海和順德能見度越差，而西風(fēng)和西南風(fēng)的風(fēng)速越小，南海和順德的能見度越好，可能是由肇慶附近工業(yè)區(qū)的污染物輸送效應(yīng)導(dǎo)致的，也可能是本地西南風(fēng)和西風(fēng)是由海上暖濕氣流而來，從而導(dǎo)致濕潤空氣進入本地，導(dǎo)致能見度下降；而在三水靠北的區(qū)域中出現(xiàn)相關(guān)系數(shù)為正的區(qū)域，意味著在三水區(qū)域的西北風(fēng)與南海和順德能見度呈正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)三水出現(xiàn)西北風(fēng)異常加大時，南海和順德的能見度為正異常，三水區(qū)域中的西北風(fēng)對污染物具有清除作用。

三水站同樣可以看到相關(guān)系數(shù)的空間分布基本與南海和順德類似，但是幾個負(fù)值中心的絕對值偏小，同時靠北的正值區(qū)域絕對值變大了，三水的能見度更多與當(dāng)?shù)氐奈鞅憋L(fēng)相關(guān)關(guān)系有關(guān)，而可能由于地形的關(guān)系與靠南的西南風(fēng)和西風(fēng)相關(guān)性并不太大。

了解秋冬季平均風(fēng)場情況可以發(fā)現(xiàn)秋冬季節(jié)風(fēng)場比較復(fù)雜，其中三水和高明區(qū)域主要受西北風(fēng)的作用，其他區(qū)域由于城鎮(zhèn)化地形復(fù)雜，風(fēng)場較混亂，其中南海主要受南風(fēng)和北風(fēng)交匯影響，而順德主要受西南風(fēng)的作用，但是也有北風(fēng)滲透的作用，總體可以看到城鎮(zhèn)化對風(fēng)場的影響是十分明顯的。

從冬季能見度與風(fēng)速的相關(guān)系數(shù)中可以看到，南海和順德能見度與市內(nèi)的風(fēng)速基本呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中負(fù)相關(guān)區(qū)域主要由北向南延伸，在影響南海和順德的南北風(fēng)交匯的風(fēng)速時，兩站的能見度出現(xiàn)了正異常，在秋冬季節(jié)，整體控制市內(nèi)南風(fēng)，或者在北風(fēng)整體控制時，能見度才會出現(xiàn)正異常，兩者交匯風(fēng)速上升時，能見度就會出現(xiàn)負(fù)異常。

三水能見度中值與風(fēng)速相關(guān)系數(shù)在高明區(qū)域出現(xiàn)正值中心，其他地區(qū)基本以負(fù)值為主，而三水的能見度低值與南海和順德基本呈現(xiàn)反相狀態(tài)，正值中心出現(xiàn)在三水本地和高明區(qū)域。所以，可以知道三水的能見度與本地北風(fēng)區(qū)域有著正相關(guān)關(guān)系，由于三水本地在秋冬季節(jié)基本受北風(fēng)控制，所以北風(fēng)對三水本地污染物的清除作用較強。

4 結(jié)論

通過討論能見度的年際變化以及市內(nèi)風(fēng)向風(fēng)速對能見度的影響得出以下結(jié)論：

（1）三站的能見度隨著時間的推移呈持續(xù)上升的趨勢，但是能見度低值與高值的差距越來越大，南海和順德整體能見度呈持續(xù)上升的趨勢，能見度高值和中值上升較明顯，三水整體上升不明顯；而三站的能見度低值上升的幅度并不大，整體呈現(xiàn)比較平整的發(fā)展趨勢。

（2）夏季佛山風(fēng)場以西風(fēng)和西南風(fēng)為主，其中在三水區(qū)域以西北風(fēng)為主導(dǎo)，由于在2000—2016年期間夏季平均風(fēng)向變化不大。風(fēng)速與南海和順德的夏季能見度整體基本呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的狀態(tài)，而南海與順德的相關(guān)系數(shù)空間分布基本保持一致，整體的西風(fēng)和西南風(fēng)的風(fēng)速越大，南海和順德能見度越差，而西風(fēng)和西南風(fēng)風(fēng)速越小，南海和順德的能見度越好；而在三水靠北的區(qū)域中出現(xiàn)相關(guān)系數(shù)為正的區(qū)域，意味著在三水區(qū)域中的西北風(fēng)與南海和順德能見度存在正的相關(guān)關(guān)系，當(dāng)三水出現(xiàn)西北風(fēng)異常時，南海和順德的能見度為正異常。三水的能見度更多與當(dāng)?shù)氐奈鞅憋L(fēng)相關(guān)關(guān)系有關(guān)。

（3）三水和高明區(qū)域主要受西北風(fēng)的作用，其他區(qū)域由于地形復(fù)雜，風(fēng)場較混亂，其中南海主要受南風(fēng)和北風(fēng)交匯影響，而順德主要受西南風(fēng)的作用，但是也有北風(fēng)滲透的作用。南海和順德能見度與市內(nèi)的風(fēng)速基本呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中負(fù)相關(guān)區(qū)域主要從北往南延伸，影響南海和順德的南北風(fēng)交匯的風(fēng)速減弱時，兩站的能見度就會出現(xiàn)正異常。在秋冬季節(jié)，在市內(nèi)南風(fēng)出現(xiàn)整體控制，或者北風(fēng)整體控制時，能見度才會出現(xiàn)正異常出現(xiàn)，兩者交匯風(fēng)速增強時，能見度就會出現(xiàn)負(fù)異常。三水能見度中值與風(fēng)速相關(guān)系數(shù)在高明區(qū)域出現(xiàn)正值中心，其他地區(qū)基本還是以負(fù)值為主，正值中心出現(xiàn)在三水本地和高明區(qū)域，三水的能見度與本地北風(fēng)區(qū)域呈正相關(guān)關(guān)系，對三水本地污染物的清除作用較強。

西風(fēng)效應(yīng)對南海和順德夏季能見度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，可能原因是肇慶附近工業(yè)區(qū)的污染物輸送效應(yīng)，或者本地西南風(fēng)和西風(fēng)是由海上暖濕氣流而來的，從而導(dǎo)致濕潤空氣進入本地，能見度下降。