三種降水持續時間對大氣成分的影響分析

孟彩霞 李效珍

摘要：利用2018年大同氣象站氣象資料和大氣成分站的大氣成分（NOX、SO2、CO、O3）濃度資料，分析不同降水持續時間對大氣成分濃度的影響。

關鍵詞：大氣成分濃度;降水影響

1 資料與方法

本文所用氣象資料和大氣成分濃度資料為大同市氣象站和大氣成分站的監測資料。大同市氣象站及大氣成分站，全天24h連續觀測。大同市降水集中在夏季，我們從降水量出發，挑選小雨、中雨、大雨三個過程，分析降水前后的大氣成分變化。由于大氣成分資料為世界時，從當日08時到次日08時為一個采樣日，那么，降水量、時段也相應從當日08時統計到次日08時。增加6月28日（晴天）和7月14日（降水前一天）兩天的分析資料。

2 大氣成分濃度演變特征

2.1 NOX的變化特征

夜間3時—9時NOX達到峰值，為35.514ppb，11時略有下降，為7.348ppb，可能這是汽車尾氣減少，之后上升15時達到小高峰，之后下降一直到夜間3時，白天下降趨勢，夜間上升趨勢;6月23日日降水量2.6mm，降水時間2小時41分，屬小雨，8—11時NOX濃度一直保持在44～45ppb之間，一天最高峰出現在11時濃度為45.037ppb，11：00—14：30降水前有一個劇烈的變化，這和降水前暖濕氣流攜帶雜質，氣流上下擾動有關，但14：55之后隨著降水的開始，NOX濃度急劇下降，雨停19：32降到11ppb左右，0：00最低值達到了6.04ppb，之后濃度迅速上升，在日均值25左右擺動，擺幅6～35ppb之間，振幅最大，變化最劇烈，NOX含量最多，但變化趨勢基本同晴天;8月7日連續小陣雨，變化緩慢，最低值出現時間延后，因為NOX緩慢溶于水，空氣中的含量就降低有關，之后上升，7時達峰值，變化幅度介于晴天和小陣雨之間。所以小陣雨會使空氣中NOX濃度變大，日變化劇烈，人感到呼吸不暢，中雨可以略降低NOX濃度。

7月14日08時至18日08時降水量達52.9mm，7月14日晴天，無降水，日變化大，總量大;7月15日8—19時NOX濃度一直保持在15～5ppb之間，最高值仍出現在上午9時，但19：22之后隨著降水的開始，NOX濃度下降，22：10最低值達到28ppb，但隨著降水的持續，由于降水量2.9mm，對后面變化影響不大;7月16日延續前日在陰雨天氣，這一天降水量最大，達到33.6mm大雨，NOX濃度變化相對于前天比較平穩而低，一直保持在15～3ppb之間，較前一日濃度低;7月17日繼續下雨，8—17時降水時段，NOX濃度下降，維持三天以來最低水平，早晨沒有出現最高值，雨停后緩慢上升，到次日8時NOX濃度很低，維持在10ppb左右，保持著三天最低的值。從趨勢線可以看出，隨著降水時間和量的增加，NOX會持續下降，這時人們感到呼吸舒暢。

2.2 SO2的變化特征

6月28日晴天SO2日變化：15時最高值，23時最低值，白天高于夜間，日變化3.41～8.428ppb變化;6月23日，日降水量2.6mm，降水時間2小時41分，屬小雨，由于暖濕空氣的來臨，氣流強烈擾動，降水初期，SO2濃度急劇升到峰值又急劇下降，降水19：32結束后3時出現最低值，比晴天最低出現時間滯后，日變化在3～20ppb變化，濃度極大，8月7日降水量117mm，降水時間23時39分，SO2極易溶于水，持續降水對SO2起到降低的作用，所以小陣雨會使SO2濃度最大，空氣刺鼻，中雨可以對SO2吸收，空氣中濃度降低。7月14日無降水，SO2濃度較大，但隨后三天的降水，使SO2含量逐漸下降，直到17日17：03雨停后SO2濃度慢慢上升。從趨勢線可以看出，持續性降水，雨量大的降水對SO2起到降低的作用，凈化空氣。

2.3 CO的變化特征

6月28日晴天CO日變化：早晨9時最高，11時降低，之后持續升高，15時最高，夜間19～3時最低，然后慢慢升高，這主要和汽車排放的尾氣有關;6月23日小陣雨，暖濕氣流來襲，使它的日變化加劇，整體濃度上升;8月7日中雨，CO日變化較小，在0.6～0.8ppm變化。CO濃度和小雨、中雨沒有明顯的關系，空氣中CO濃度大，老人、兒童心血管患者危害較大。7月14日未降水日變化大，隨后三日，最高值降低，日變化減小。從15～17日趨勢線可以看出，連續降水可使CO濃度降低，因為連陰雨可能使燃燒物減少，出行汽車驟減，排放尾氣降低，從而凈化空氣。

2.4 O3的變化特征

6月28日9時開始隨著太陽輻射的增強，O3濃度增大，13時略低，之后一路升高，一直到夜間1時O3達峰值56.869ppb，之后從1時到11時一路下降，7時降到最低;6月23日日降水量2.6mm，屬小雨，08—14時O3濃度一直保持在0.28～14ppb之間，但14：55之后隨著降水的開始，O3濃度急劇上升，雨停19：32上升100ppb左右，23：30最高值達到了113ppb，這和它形成的原因有關，之后濃度迅速下降，7時最低，日擺幅0.28～113ppb之間，變化最大;8月7日中雨，由于云層的影響，日變化在4～47ppb之間波動，比晴天濃度有所降低。7月14日晴天9～13時O3濃度降低，13時～1時升高，最高87.899ppb，之后降低，7時最低;7月15日8—19時O3濃度一直升高，但19：22之后隨著降水的開始，O3濃度略下降又升高，日最高出現在23時75ppb，由于15日降水量偏少，對日變化影響不大;7月16日延續前日陰雨天氣，這一天降水量最大，達到33.6mm大雨，相對于前天O3濃度整體急降，最高值40.861ppb;7月17日繼續下雨，8—17時降水時段，走勢平穩，日最高39.606ppb，雨停后繼續緩慢下降，到次日8時O3濃度很低，維持在10ppb左右。從趨勢線可以看出，持續性陰雨天氣會降低O3濃度。

3 大氣成分含量與降水量的關系

通過對近地層大氣成分濃度小時數據以及日平均數據與不同降雨持續時間的數據分析發現：晴天空氣易對流，使污染物擴散，所以晴天的污染物含量并不高;降雨對空氣質量具有明顯影響，當出現短時小陣雨時，由于暖氣流集聚，下雨前邊界層污染物高，污染物不易擴散，響應的大氣成分濃度就高，空氣質量變差;當出現10小時以上中雨時，會使NOX、SO2、O3濃度降低，CO反而升高;當出現連續性降水時，對各項成分影響最大，抑制時間較長。

參考文獻：

[1]林偉立，汪君霞，朱彤.極地與青藏高原地區NOX的冰雪來源[J].氣候變化研究進展，2011，7（1）：15.

[2]晏淑梅.唐山市大氣環境中臭氧與氮氧化物特征分析[J].北方環境，2011，23（8）.

作者簡介：孟彩霞（1975—），女，漢族，山西渾源人，本科，工程師，從事地面測報、大氣成分觀測工作。