近10年漢臺區(qū)酸雨變化特征及氣象條件分析

2017-08-02 01:41:14鄭薇薇黃澤群

陜西氣象 2017年4期

孟茹，鄭薇薇，馬艷，黃澤群

(漢中市氣象局，陜西漢中 723000)

孟茹，鄭薇薇，馬艷，黃澤群

(漢中市氣象局，陜西漢中 723000)

統(tǒng)計分析漢臺區(qū)2006—2015年酸雨觀測資料、相關(guān)地面觀測資料，結(jié)果顯示：近10 a漢臺區(qū)年平均酸雨量203.6 mm，占總降雨量的22.2%；共出現(xiàn)酸雨159 d，酸雨發(fā)生頻率為13.3%；酸雨日數(shù)和酸雨發(fā)生頻率呈波動遞增趨勢；9—11月是漢臺區(qū)酸雨發(fā)生頻率最高的時段；漢臺區(qū)發(fā)生的酸雨主要為弱酸雨，酸雨發(fā)生的頻率隨著降水量級的加大而減少；酸雨日的地面主導(dǎo)風(fēng)向為偏東風(fēng)；降水K值集中在100 μs/cm內(nèi)。

酸雨；變化特征；氣象條件；漢臺區(qū)

酸雨是pH值小于5.6的降水，會使水體酸化，土壤變得瘠薄，森林衰退，農(nóng)作物減產(chǎn)，生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，建筑物和文物古跡被腐蝕等。酸雨已和“溫室效應(yīng)”“臭氧層破壞”一起，被認(rèn)為是當(dāng)今人類面臨的三大災(zāi)難性的環(huán)境挑戰(zhàn)[1]。我國是繼歐洲和北美之后的世界三大酸雨區(qū)之一，強(qiáng)酸雨面積最大，酸雨區(qū)呈范圍擴(kuò)大、強(qiáng)度稍有減弱的趨勢，部分地區(qū)的酸雨強(qiáng)度持續(xù)增強(qiáng)[1-2]。漢臺區(qū)氣象局從2005年5月1日起開始酸雨觀測試運行業(yè)務(wù)，從2006年6月正式按國家酸雨觀測標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)運行。本文利用2006—2015年度酸雨觀測資料，分析漢中酸雨變化特征及其與氣象條件的關(guān)系，為酸雨防治和未來開展酸雨潛勢預(yù)報提供參考。

1 資料和方法

酸雨監(jiān)測資料來自漢臺區(qū)酸雨觀測站，氣象觀測資料來自漢中國家基本氣候站。資料統(tǒng)計時段均為2006年1月1日至2015年12月31日。酸雨觀測點設(shè)置在漢臺區(qū)地面觀測場，降水采樣桶安置在距地面1.2 m處。酸雨采取逢雨采樣，每天08時到次日08時為一個酸雨采樣日，雨量采取全樣混合，酸雨觀測項目為降水量、電導(dǎo)率、pH值，分析方法采用電極法。

酸雨觀測資料按照中國氣象局頒布的《酸雨觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》[3]中有關(guān)降水pH和K值的計算方法進(jìn)行統(tǒng)計。氣象觀測資料按照中國氣象局頒布的《地面氣象觀測規(guī)范》[4]中有關(guān)觀測記錄的統(tǒng)計方法進(jìn)行處理。

2 酸雨發(fā)生頻率分析

2.1 酸雨量年變化

由表1可看出，2006—2015年漢臺區(qū)年平均降水量915.3 mm，年平均酸雨量203.6 mm，酸雨量占年平均降水量的22.2%。近10 a中，2015年酸雨量最多，為299.7 mm，占年總降水量的35.5%；其次為2013年，酸雨量為296.9 mm，占年總降水量的28.2%；2007年酸雨量最少，為91.1 mm，占年總降水量的11.4%。

2.2 酸雨發(fā)生頻率年變化

漢臺區(qū)2006—2015年共出現(xiàn)酸雨日159 d，酸雨發(fā)生頻率為13.3%。酸雨日數(shù)和酸雨發(fā)生頻率呈波動式遞增趨勢(圖1)，酸雨日數(shù)和酸雨發(fā)生頻率在2015年達(dá)到最高，分別為27 d和21.1%，分別高于10 a平均值11.1 d和7.8%。

表1 漢臺區(qū)2006—2015年各年酸雨量及總降水量

2.3 酸雨頻率月變化

從圖2可以看出，漢臺區(qū)9月酸雨發(fā)生頻率最高，為24.8%；其次為11月，酸雨發(fā)生頻率為20.6%；第三為10月，酸雨頻率為19.8%。即9—11月是一年中酸雨發(fā)生最集中的時段。5月酸雨發(fā)生頻率最小，僅為4.2%；其次為7月，酸雨頻率為5.2%。

2.4 酸雨強(qiáng)度變化

根據(jù)酸雨等級劃分標(biāo)準(zhǔn)[4](強(qiáng)酸雨為pH<4.0, 較強(qiáng)酸雨為4.0≤pH<4.5, 弱酸雨為4.5≤pH<5.6)，漢臺區(qū)2006—2015年共出現(xiàn)強(qiáng)酸雨5 d，占總酸雨日數(shù)的3.1%；較強(qiáng)酸雨17 d，占總酸雨日數(shù)的10.7%；弱酸雨137 d，占總酸雨日數(shù)的86.2%。從表2可見，5次強(qiáng)酸雨分別出現(xiàn)在2007、2008和2010年，2011年以后未出現(xiàn)強(qiáng)酸雨。總體來說，漢臺區(qū)10 a中出現(xiàn)的酸雨絕大多數(shù)為弱酸雨，較強(qiáng)酸雨和強(qiáng)酸雨出現(xiàn)最多的年份是2006年，共5次，占年酸雨日數(shù)的50%(表3)。

圖2 漢臺區(qū)2006—2015年酸雨出現(xiàn)日數(shù)和發(fā)生頻率的月變化

表2 漢臺區(qū)2006—2015年強(qiáng)酸雨統(tǒng)計表

表3 漢臺區(qū)2006—2015年各年pH<4.5的酸雨日數(shù)及出現(xiàn)概率

從表4可知，漢臺區(qū)9月是出現(xiàn)較強(qiáng)酸雨和強(qiáng)酸雨日最多的月份，達(dá)9 d；其次為1月和10月，各出現(xiàn)3 d。從各月出現(xiàn)較強(qiáng)酸雨和強(qiáng)酸雨的概率來看，一年中的1月、12月、9月位居前三，但不容忽視的是，12月酸雨日僅有2 d，其中1次即為較強(qiáng)酸雨。

表4 漢臺區(qū)2006—2015年各月pH<4.5的酸雨日數(shù)及出現(xiàn)概率

2.5 降水K值分析

K值表示降水導(dǎo)電能力的大小，能反映大氣降水潔凈程度。K值越低，表示大氣降水越潔凈。從圖3可以看出，漢臺區(qū)2006—2015年降水K值在3.9～342.8 μs/cm之間，多數(shù)集中在100 μs/cm內(nèi)，屬于中低K值。

3 酸雨與降水量和風(fēng)向

3.1 酸雨與降水量

表5為漢臺區(qū)2006—2015年出現(xiàn)的159 d酸雨日及對應(yīng)的24小時(08—08時)降雨量量級。由表5可看出，酸雨發(fā)生時，62.9%的降水量級都是小雨，大暴雨量級的可能性僅為1.2%，即隨著降雨量等級的加大，酸雨發(fā)生的頻率在減少。

圖3 2006—2015年漢臺區(qū)酸雨K值散點分布圖

有研究認(rèn)為，酸雨在暴雨以上級別降水時幾乎不會出現(xiàn)[5]，漢臺區(qū)在暴雨、大暴雨日7次出現(xiàn)弱酸雨，酸雨與降水量關(guān)系及其原因有待進(jìn)一步探討。

表5 漢臺區(qū)2006—2015年酸雨日對應(yīng)的降雨量級分布

3.2 酸雨與風(fēng)向

風(fēng)不僅對污染物有輸送的作用，同時對污染物也起著擴(kuò)散和稀釋的作用。一般來說，污染物在大氣中的質(zhì)量濃度與污染物的總排放量成正比，而與平均風(fēng)速成反比[6]。利用地面風(fēng)觀測資料(酸雨降水開始前3 h至降水結(jié)束時段內(nèi)的最多2 min風(fēng)向)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，2006—2015年，漢臺區(qū)酸雨日的地面主導(dǎo)風(fēng)向為偏東風(fēng)(NE、ENE、E、ESE、SE、SSE)(表6)，出現(xiàn)頻率為66%。