大氣環境質量與氣象因子之間的關聯性探討

王海燕

摘要：隨著近年來極端天氣的不斷出現，人們對大氣環境的質量越來越關注。隨著科學研究的不斷深入，人們發現不僅大氣成分會引起地球上的氣候變化，一些氣候因子也會引起大氣成分的變化，如火山爆發、太陽變化、人類活動等。因此，本文以甘肅的春夏季節為例，從大氣環境質量要素變化特征出發，對風速、能見度、氣溫、降水量等主要的氣象因子進行分析，研究大氣環境質量與氣象因子之間的關聯性。

關鍵詞：大氣環境質量；氣象因子；關聯性

前言：甘肅省位處黃河上游地區，由于其地理環境的影響，大氣中所含的粉塵濃度相對較高，在現代化建設過程中，大氣環境質量問題非常突出，主要污染物便是大氣顆粒物，在全國各省市大氣顆粒物調查中，甘肅省的排名始終居高不下。因此，對大氣環境質量與氣象因子之間的關聯系進行研究與分析，對環境保護工作有著非常大的積極意義。

一、大氣環境質量要素變化特征

在春秋兩季，在甘肅檢測到的PM10、二氧化氮以及二氧化硫等指數都可以表現出當時的大氣污染程度與空氣質量。從監測結果來看，PM10、二氧化氮以及二氧化硫的變化趨勢基本一致，春季較高、夏季略低，但隨著季節的變化，相關大氣環境質量要素也呈現出相對比較明顯的差異，在春季時的波動較大：PM10的平均值為67，但變化幅度在28到163；二氧化氮的平均值為29，變化幅度在10到43之間；二氧化硫的平均值為18，變化幅度在5到56之間。春季的PM10、二氧化氮以及二氧化硫呈現出整體降低趨勢，而夏季的震蕩幅度具有間歇性，但整體上的發展趨勢相對緩和[1]。從調查數據來看，PM10、二氧化氮以及二氧化硫三者之間存在正相關關系，這說明在進行大氣環境質量檢測的過程中，這三個要素在變化上相對同步，所以，可以說因PM10而產生的大氣環境問題，也與二氧化氮和二氧化硫的排放有關。因此，接下來本文主要對PM10于主要氣象因子的關系進行分析。

二、主要氣象因子與PM10分析

（一）PM10與風速

春季四月份的風力較強，且穩定性不高，平均風速基本在每秒2.3米，變化幅度在每秒0.8到5.3米之間；五月份平均風速在每秒2.4米，變化幅度在每秒1.5到4.0之間，相比于四月份而言，振幅較弱。夏季時，風速的變化會呈現出一個相對明顯的階段性特征，高峰階段主要有三個：其一，六月中到七月初，這一時期風速較強，達到每秒5.7米；其二，七月中到八月初，平均風速為每秒1.8米；其三，八月整月，平均風速為每秒1.8米，整體上看，風速相對較低。

PM10的變化與風速之間的關系比較明顯，春季PM10值較高時，相應時段的風速也較大；但夏季PM10值較高時，相對應時段的風速則較小[2]。由此可見，春季PM10值與風速的關系為正相關，夏季PM10值與風速的關系為負相關。

（二）PM10與能見度

春季能見度的變化幅度較大，一般情況下，春季五月份的能見度與四月份相比相對較高，從調查數據上看，四月份到五月份的能見度有明顯的升高趨勢。四月份到五月份，大氣能見度處于相對較低的時段，平均值為7102米，變化幅度在753到9705米。七月份以前，仍然與前期的變化特征相同，但進入七月份以后，便出現了明顯下降，變化幅度也相對緩和。調查數據顯示，春季PM10值與能見度的關系為負相關，而夏季卻沒有呈現出比較明顯的關系，但總體上看，可以將兩者歸為負相關關系。

（三）PM10與氣溫

春季四月份的氣溫有比較明顯的增加趨勢，且變化相對穩定，進入五月份，雖然氣溫也在持續增加，但呈現出相對明顯的上下波動，而同一時期的PM10值的變化幅度也相對較大，且呈現出下降趨勢。夏季七月份的氣溫始終較高，八月份出現較強的波動，并呈現出下降趨勢。調查表明，PM10值與氣溫兩者之間呈現出非常明顯的負相關關系。

（四）PM10與降水量

春季四月份，甘肅的降水頻次只有5天，累計降水量為20.9毫米；進入到五月份，降水明顯增多，為11天，累計降水量為78.4毫米。夏季六月與七月的降水頻次進一步增加，均為17天，累計降水量分別為50.3毫米與108.4毫米；八月為19天，累計降水量為97.9毫米。PM10值在五月份的平均值為63；六月與七月的平均值均為58；八月平均值為65。從調查數據來看，降水可以在一定程度上降低PM10值，當降水量小于20毫米時，次日PM10值也會有所降低，存在一定的延遲效應；而當降水量大于20毫米時，當日PM10值便會降低。但PM10值與降水量之間的負相關關系并不十分明顯，主要原因是降水過程不連續，樣本過少，從而導致兩者之間的相關性較弱。

（五）綜合要素的偏相關分析

所謂的偏相關分析，指的是兩個變量同時相關與第三個變量時，可以剔除第三個變量所產生的影響，只對另外兩個變量的相關程度過程進行分析即可[3]。研究表明，PM10可以與很多氣象因子同時產生相關關系，所以，對綜合要素進行偏相關分析可以更加全面與科學的展現出氣象因子與大氣環境要素之間的關系。

通過偏相關分析，在甘肅的春夏季節里，PM10與風速、能見度、降水量、氣溫、相對濕度、氣壓等因素均呈現出負相關關系，而能見度、濕度、風速三者之間的負相關關系相對明顯，這說明在污染源強度穩定的情況下，PM10受濕度與風速這兩個氣象因子的影響較明顯，而PM10值高，能見度自然會降低，兩者之間的關系比較明顯。另外，PM10與降水量因受到樣本關系的影響，在短時間內不存在明顯的相關關系。

結論：

本文以甘肅省的春夏兩季為例，研究了大氣環境質量與氣象因子之間的關聯性，研究出了在污染源強度穩定的情況下，風速、能見度、降水量、氣溫、相對濕度、氣壓等因素都可以對大氣污染物起到稀釋、擴散、清除的作用。影響大氣PM10的主要因素為相對濕度，其次為風速與能見度，降水量因樣本較少而沒有呈現出明顯關系，氣溫與氣壓與大氣顆粒物濃度之間的關系沒有其他因素明顯。

參考文獻：

[1]劉樹華，李炬，馬雁軍等.北京地區PM_（10）質量濃度與邊界層氣象要素相關性分析[J].北京大學學報（自然科學版）.2013.09（05）：132-134.

[2]黃伯鈞，閔育順，鄧華興等.中國黃土物質來源的初步探討——石英粉砂顆粒表面結構的電子顯微鏡研究[J].地球化學.2012.02（11）：247-248.

[3]李霞，李秦，王中偉等.烏魯木齊近30a大氣穩定度和混合層高度變化特征及與空氣污染的關系[J].干旱區地理.2014.11（16）：155-156.