常州市PM2.5與氣象因子間相互關系的探討

徐杰+匡漢祎+王國強

摘 要：通過對常州市2015—2016年PM2.5連續的觀測，統計同時期相關天氣現象概率情況，基本掌握了常州市PM2.5濃度值與天氣現象間的相互關系，并以同時期的氣溫、相對濕度、降水現象為研究對象，總結出PM2.5與氣象因子間的相互關系。

關鍵詞：PM2.5；氣象因子；相互關系

中圖分類號：X16 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170631060

引言

PM2.5，能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴重，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質，且在空氣中停留時間長、輸送距離遠，這就助推了霧霾天氣的形成和頻率的增加，研究PM2.5與視程天氣現象、氣象因子間的相互規律，這對視程天氣現象的預報有較大意義。

1 資料來源

通過提取常州市國家基本氣象觀測站2015—2016年持續觀測的PM2.5數據資料，利用同時期觀測到的氣溫、相對濕度、風、降水天氣、視程障礙天氣現象霧、霾、輕霧觀測記錄，統計其相互關系。并參照GB3095-2012《環境空氣質量標準》將PM2.5濃度將空氣質量分成5級，分析每級空氣質量下視程障礙天氣的發生概率。

2 PM2.5與各氣象因子關系分析

2.1 PM2.5與氣溫關系分析

圖1是近2a間逐月平均氣溫值與PM2.5值相對應關系圖，從圖中可看出，氣溫與PM2.5值間呈顯著反相關，8月是常州市1a中氣溫最高的月份，而此時PM2.5值卻是1a中的最低，8月后氣溫持續下降，此時PM2.5值也相關的持續上升，到12月時是常州市1a中最寒冷的月份，此時卻是1a中PM2.5峰值最高的時間。

2.2 PM2.5與相對濕度關系分析

圖2是統計的近2a逐月平均相對濕度值與PM2.5月平均值相對應關系圖，從矢量圖中可以看出，相對濕度值與PM2.5值之間呈顯著反相關，當逐月平均相對濕度屬上升趨勢時，PM2.5月平均值卻屬下降趨勢，當逐月平均相對濕度屬下降趨勢時，PM2.5月平均值亦相反上升，夏季是常州市1a中相對濕度最高的季度，相反此時相對應的PM2.5值卻是1a中最低的月份，到冬季時是常州市1a中相對濕度最低的季度，相反也是PM2.5值最高的季度。

2.3 PM2.5與風關系分析

就平均量而言，風速的大小與PM2.5濃度呈顯著反相關，如圖3所示，風速矢量上升的過程是PM2.5濃度下降的過程，在統計的空氣質量指數為1級的日期，日平均風速為3.4 m/s，質量指數2級時日平均風速為2.2 m/s，3～5級分別為1.6 m/s、12.0m/s、0.7m/s。這證明風速越大，PM2.5的濃度越低，風速越小，PM2.5濃度越高，這為佐證了城市建設規劃中增加通風廊道的必要性。

2.4 PM2.5與天氣現象的關系分析

PM2.5濃度與視程障礙天氣現象密切相關，如圖4，PM2.5濃度與天氣現象霾、輕霧、霧的出現頻率呈顯著正相關，PM2.5濃度的多少直接關系到空氣渾濁度，影響到空氣的能見度，所以當PM2.5濃度增加時，霾、輕霧、霧出現的概率明顯增加，反之則減少。

根據統計，PM2.5濃度的變化對霾天氣的影響明顯大于對輕霧和霧天氣的影響，在統計的與天氣現象中，輕霧的發生概率區域變化并不明顯，但隨著PM2.5濃度的增加，空氣質量的惡化，霾天氣出現的概率明顯增加。

空氣質量1～5級的統計中，PM2.5濃度對輕霧、霧、霾天氣現象出現概率的影響如圖中所示，PM2.5濃度低，空氣質量優良時，PM2.5對霾天氣的影響不顯著如圖5a～b，但當PM2.5濃度增加，空氣質量達到污染如圖5c～e時，輕霧、霧出現的概率明顯低于霾。

2.5 PM2.5與降水量關系分析

圖6是近2a間逐月降水總量值與PM2.5值相對應關系圖，從矢量圖中可看出，降水量與PM2.5值間呈顯著反相關，如圖6中，3月份起，降水逐月增加，PM2.5值卻相關逐月呈下降趨勢，7月份反相關性不顯著，這是樣本較少，因6月份降水總量明顯偏多，造成矢量圖顯示連續性較差，但其余月份反相關相對顯著，8月起降水總量逐月減少，但PM2.5值卻持續上升。降水日數也與PM2.5值呈反相關，3月起降水日數增多時，PM2.5值呈下降趨勢，9月后，降水日數逐月減少，而PM2.5值卻明顯上升。

3 結論

氣溫、相對濕度、風速、降水量及降水日數與PM2.5濃度均呈顯著反相關，當氣溫、濕度、風速、降水量重升高或增加時，PM2.5的濃度將呈降低趨勢，反之則濃度升高。

在對視程障礙天氣的影響中，PM2.5對霾的影響比對霧、輕霧的影響更為顯著，當PM2.5濃度增加的時候，霾出現的頻率將增多。

參考文獻

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作者簡介：徐杰（1980-），男，工程師，從事氣象觀測、環境監測和氣象服務。