平均風速、平均氣壓對遼寧省AQI指數的影響

摘 要：當前我國正處于快速發展的階段，由于經濟的快速發展使得環境的破壞越來越嚴重，空氣質量不斷下降，對于空氣質量指數的研究也越發重要。為考察氣象要素與空氣質量指數之間的關系，以平均風速、平均氣壓為例與空氣質量指數進行相關性分析。其中，以四季為頻率研究相關規律，同時分析各污染物與氣象要素之間的相關性。此次研究針對性較強，是以遼寧省為研究對象，由此對遼寧省的空氣質量研究作出貢獻。通過對遼寧省各地氣象要素及空氣質量指數相關性的研究，更好地認識和了解空氣質量的時空分布特點，為未來空氣質量的提升提供參考和借鑒。

關鍵詞：平均風速;平均氣壓;空氣質量指數

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.008

自1970年代美國首次提出污染標準指數（PSI）以來，世界各國相繼制定了本國的指數系統，例如，我國的API（空氣質量指數）和AQI（空氣質量指數）、美國的PIS和AQI、英國的日空氣質量指數（DAQI）、澳大利亞的地區污染指數（RPI）等。AQI體系大致分為0～500的第一類AQI指數、無上限的第二類AQI指數以及從1到10或10以下的第三類AQI指數。一些國家的AQI指數中加入了PM2.5指數，更加重視對氣態污染物的嚴重影響的評估[1]。

PM10是影響我國環境空氣質量的首要污染物，開展對PM10相關研究對我國具有重要意義。自2000年以來，眾多學者在PM10的污染特征、健康評價、源解析、跨界污染等方面取得了可喜的成果，分析氣象因素、沙塵等條件對PM10污染的影響，試圖建立顆粒物的排放源清單，嘗試應用遙感手段進行PM10監測[2]。但這些研究多針對某一城市，且時間序列較短，缺乏大尺度長時間序列的研究，對PM10空間分布規律的探討更少。對流層中臭氧可來自兩方面，即平流層臭氧的輸送、對流層的光化學反應。

二氧化硫對環境的影響非常大，釋放到大氣中后形成酸霧或硫酸鹽氣溶膠，最終氧化形成酸雨。酸雨導致土壤酸化并加速其所含的初級和次級礦物質的風化。土壤中的鋁釋放大量鋁離子，形成植物可吸收的鋁化合物，導致植物中毒死亡。目前，許多研究僅考慮二氧化硫排放量與工業產值的定量關系，得出的結論是近期工業產值的增加減少了二氧化硫的排放量。但是，二氧化碳排放不僅與行業產值有關，而且與其他因素有關[3]。

1 材料與方法

1.1 遼寧省氣候條件

遼寧省位于歐亞大陸東部沿海，屬溫帶大陸性季風氣候區。由于地形地貌復雜，氣候因地區而異?？傮w氣候特點是四季分明，寒冷期長，雨量大且密集，西部干東部濕，平原多風，日照充足。大風是遼寧省常見的氣象現象，給工農業生產造成嚴重的經濟損失，而風能的利用為國民經濟發展提供了可再生的綠色能源。有關研究東北地區年最多風向的分布，受氣旋環流和地形的影響比較顯著，分布很有規律。遼東半島因地處40°N附近，在北支西風急流平均位置下面，冬季風向的頻率略占優勢，年最多風向多表現為北風和西北風[4-5]。

1.2 數據來源

數據來源為中國氣象網站、環保局網站。

1.3 處理方法及研究方法

使用Excel、SPSS、GIS軟件對數據進行處理，并采用相關性分析法進行分析總結。

2 結果與分析

2.1 遼寧省空氣質量指數現狀

遼寧省空氣污染不斷加重，據統計，2014年遼寧省霧霾天數為115天，發布霧霾氣象預警18次。其中，2014年10月31日最嚴重，沈陽為重度污染，霧霾指數爆表。2015年遼寧省霧霾天數為127天，與2014年相比，不但霧霾天數增加，霧霾強度也大幅度增強。特別是在2015年11月6日～14日，遼寧省出現了嚴重的霧霾天氣，是自2012年以來影響范圍面積最廣、持續時間最長、強度最強的一次重污染天氣過程。其中，11月8日污染最重，沈陽、鞍山、本溪、營口、遼陽、鐵嶺等地區出現嚴重霾，撫順、丹東、盤錦地區出現重度霾，局部空氣質量指數（AQI）達到上限。

2.2 平均風速、氣壓對空氣質量指數的影響

由于不同的季節城市的空氣污染程度存在明顯差異，空氣質量指數分布也不同，所以在分析時針對不同季節分別作相關性分析。

2.2.1 春季平均風速、氣壓與AQI的相關性

2014年、2015年春季平均風速、氣壓與AQI的相關性如表1所示。

根據表1，對2014年相關系數進行分析：春季風速與AQI指數在遼寧省各城市只存在負相關，顯著性水平符號顯示，在本溪風速與AQI存在負強相關性，在丹東和沈陽存在顯著負相關性;氣壓和AQI指數正相關的城市有本溪、大連、營口，負相關的城市有鞍山、丹東、興城、錦州、沈陽。顯著性水平符號顯示，這些城市的氣壓與AQI的相關性并不顯著。

根據表1，對2015年相關系數進行分析：春季風速與AQI正相關的城市有鞍山、本溪、丹東、興城、錦州，負相關的城市有大連、沈陽、營口。顯著性水平符號顯示，這些城市的風速與AQI的相關性并不顯著。氣壓與AQI正相關的城市有鞍山、丹東、興城、沈陽，負相關的城市有本溪、大連、錦州、營口。顯著性水平符號顯示，這些城市里只有營口市的氣壓與AQI的負相關是顯著的。

2.2.2 夏季平均風速、氣壓與AQI的相關性

2014年、2015年夏季平均風速、氣壓與AQI的相關性如表2所示。

根據表2，對2014年夏季相關系數進行分析：風速與AQI正相關的城市有本溪、興城、錦州、營口，負相關的城市有鞍山、大連、丹東、沈陽。顯著性水平符號顯示，本溪、錦州的正相關和本溪的負相關是顯著的。遼寧省各城市氣壓與AQI都是正相關的，其中，沈陽和營口為強相關。

根據表2，對2015年夏季相關系數進行分析：風速與AQI正相關的城市有大連、興城、錦州、沈陽和營口，負相關的城市有鞍山、本溪、丹東，其中錦州和營口的正相關是顯著的。氣壓與AQI正相關的城市有鞍山、本溪、丹東、沈陽，負相關的城市有大連、興城、錦州、營口，其中興城和錦州的負相關是顯著的。

2.2.3 秋季平均風速、氣壓與AQI的相關性

2014年、2015年秋季平均風速、氣壓與AQI的相關性如表3所示。

根據表3，對2014秋季相關系數進行分析：風速與AQI正相關的城市有興城，其他城市的風速和AQI負相關，其中鞍山、本溪、丹東、營口相關性是顯著的。丹東和營口為強相關;遼寧省各市的氣壓和AQI正相關，其中鞍山、丹東、沈陽的氣壓與AQI的相關性是顯著的，且丹東和沈陽為強相關。

根據表3，對2015年秋季相關系數進行分析：風速與AQI正相關的城市有大連、丹東、營口，負相關的城市有鞍山、本溪、興城、錦州、沈陽，其中本溪、大連、興城風速與AQI的相關性是顯著的，且本溪為強相關。在丹東氣壓與AQI負相關，其他城市為正相關，其中鞍山、本溪、大連、沈陽、營口市氣壓與AQI的相關性是顯著的，且鞍山、本溪、沈陽、營口為強相關。

2.2.4 冬季平均風速、氣壓與AQI的相關性

2014年、2015年冬季平均風速、氣壓與AQI的相關性如表4所示。

根據表4，對2014年冬季相關系數進行分析：風速與AQI正相關的城市有本溪、大連、沈陽，負相關的城市有鞍山、丹東、興城、錦州、營口，其中鞍山和錦州的相關性是顯著的。氣壓與AQI正相關的城市有興城，其余各市皆為負相關，其中丹東、錦州、沈陽的相關性是顯著的，且錦州為強相關。

根據表4，對2015年冬季相關系數進行分析：風速與AQI正相關的城市有丹東和沈陽，其余各市為負相關，其中鞍山、本溪和錦州的相關性是顯著的，且為強相關。氣壓與AQI負相關的城市為錦州，其余各市為正相關。

3 結論與討論

空氣質量狀況的優劣直接關系到人體健康和社會經濟可持續發展。通過對2014年、2015年遼寧省幾個主要城市的空氣質量數據和常規氣象要素資料，分析了遼寧省AQI指數與氣象要素的關系，結果如下：

第一，冬季受大陸高壓控制，大氣層結相對穩定，大氣中氣溶膠粒子聚集并形成霾天氣。

第二，平均風速的減少不利于污染物的擴散和靜穩天氣增加。

第三，平均風速對NO2呈負相關關系;氣壓對SO2呈正相關關系。

文章初步分析了遼寧省部分氣象要素與AQI的關系及影響，但由于目前所掌握的空氣質量指數的數據有限，在時間和空間上都具有一定的局限性，所以分析的結果只能簡單描述近年來遼寧省空氣質量指數與氣象要素之間的關系。

參考文獻

[1] Kaufman J D，Adar S D，Allen，et al.Prospective study of particulate air pollution exposures，subclinical atherosclerosis and clinical cardiovascular disease the multi-ethnic study of atherosclerosis and air pollution（MESA Air）[J].American Journal of Epidemiology，2012（9）：825-837.

[2] 邰姍姍.遼寧省空氣質量預報體系建設初探[J].資源節約與環保，2014（10）：154-155.

[3] 崔妍，趙春雨，王濤，等.1961—2013年遼寧省不同等級霾現象時空分布特征及其氣候成因[J].環境科學學報，2015（6）：1629-1637.

[4] 周曉宇，趙春雨，王穎，等.1961—2012年遼寧省極端氣溫事件氣候變化特征[J].冰川凍土，2015（4）：876-887.

[5] 龔強，汪宏宇，張運福，等.遼寧省氣候變化及其對極端天氣氣候的影響[J].生態學雜志，2013（6）：1525-1531.

作者簡介：劉迪（1994—），女，遼寧人，本科，助理工程師，研究方向：氣象服務與應用氣象。