《上高县气象条件与空气质量的统计分析》-农学论文，农业论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

上高县气象条件与空气质量的统计分析

范文

宋宽高建平周丹红袁媛马中元

摘要：利用上高县环保局（上高中学）PM2.5浓度、空气质量指数、气温、湿度、风速、降水等资料，结合上高县降水、温度、风速、湿度等气象要素，结合江西雷达拼图资料，采用统计学、滑动平均、线性方程等方法，对上高县2017年4月～2019年3月（二年）的逐小时AQI空气质量指数与气象要素之间的相关性进行研究，结果表明：1.夏天气温高，近地面对流活动越强，大气层结越不稳定，污染物易于扩散，同理冬天气温低，对流活动越弱，大气层结越稳定，污染物不易扩散，堆积使浓度升高。2.AQI（PM2.5）与风速呈负相关性，在风速减弱时，风速对污染物的扩散作用减弱，AQI（PM2.5）增大。在风速增大时，风速对污染物的扩散作用增加，AQI（PM2.5）下降。3.AQI（PM2.5）与降水量呈负相关性，当降水量增大时，降水对污染物的吸附沉降增大，AQI（PM2.5）下降。AQI（PM2.5）在一天当中与湿度呈正相关性。4.受到天气过程影响时，会产生气象要素的变化，从而影响AQI（PM2.5）的变化。当产生降水及风速增大时，对空气质量很较好的净化作用。副热带高压控制时，大气对流活动频繁，对污染物有扩散作用，AQI整体良好，高压脊控制时，大气稳定利于污染物的积累，AQI升高，空气质量降低。

关键词：AQI;PM2.5;气象要素;温度;降水;风速

本文利用上高县环保局（上高中学）PM2.5浓度、空气质量指数、气温、湿度、风速、降水等资料，结合上高县降水、温度、风速、湿度等气象要素，结合江西雷达拼图资料，采用统计学、滑动平均、线性方程等方法，对上高县2017年4月～2019年3月（二年）的逐小时AQI空气质量指数与气象要素之间的相关性进行研究，试图分析上高城区气象条件与空气质量AQI变化规律，了解各种气象要素与空气质量之间的相关关系，制作气象要素与AQI要素关系的产品图，为上高的环境空气质量预报工作提供参考，提高空气质量预测预报能力，为上高大气污染防治提供有力技术支撑。

一、资料来源

空气资料AQI数据来源于上高县环保局监测站2017年4月至2019年3月（二年）上高中学观测站，数据包含：PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO等要素。

气象要素来源于上高县气象局自动观测站，数据包括：气温、湿度、风速、降水等数据。

二、AQI與气象要素的变化

（一）AQI年变化

由两年AQI趋势和AQI五次滑动日平均（图1、图2）可以看出AQI整体随时间呈正态分布，夏季存在低值区，冬季存在高值区，并且夏季波动较小，冬季波动较大，这是由于大气自净能力在春、夏季表现出沿海地区小，内陆地区大的分布;到了秋、冬季，沿海地区大气自净能力增大，内陆地区则减小;自净能力的增大有利于污染物的扩散，造成了上高地区AQI夏季降低，冬季升高的分布;同时夏天气温越高，近地面对流活动越强，大气层结越不稳定，污染物易于扩散，同理冬天气温低，对流活动越弱，大气层结越稳定，污染物不易扩散，堆积使浓度升高。从而造成了（图1图2）在冬季夏季有两个极值区。

（二）AQI与气象要素的变化

1.AQI与温度的变化。整体分析：温度与AQI呈反比关系，在温度升高时，AQI整体呈减小趋势，即空气质量变好，在温度降低时，AQI整体呈上升趋势，即空气质量变差。并在6～9月有明显的低值区。同时随着气温的降低，在11月至次年2月有明显的高值区存在，AQI在年分布中，与温度的关系呈反比。

2.AQI与湿度的变化。整体分析：湿度与AQI年变化呈正相关性，在湿度升高时，AQI对应的有所上升;在湿度降低时，AQI对应的有所降低。且在湿度与AQI的日变化中，呈现正态分布，在夜晚湿度增大，AQI也随之增大，随着白天湿度减小，AQI也随之增大。

3.AQI与风速的变化。整体分析：AQI与风速呈负相关性，在冬季风速减弱时，风速对污染物的扩散作用减弱，AQI增大。在夏季风速增大时，风速对污染物的扩散作用增加，AQI下降，改善空气。

4.AQI与降水的变化。整体分析出：降水与AQI呈负相关性，当雨季时来临时，AQI有明显的下降趋势，这是降水可以吸附大气中的大量污染物，随降水降落到地面，从而净化空气。雨季结束后，降水减少，相应降水的净化功能减弱，AQI整体明显回升。

由此得知：AQI整体来说与气象条件呈一定相关性，在秋冬（非雨季）AQI升高，春夏（雨季）AQI降低。同一时间段内，可能影响AQI的要素有很多，但各要素的影响程度有所不同，还需具体分析。同时，在相关性之外，还存在一些波动，这些波动是由降水天气过程产生的，这也会在后面具体分析。

三、不同天气形势下PM2.5的变化

（一）副热带高压时PM2.5的变化

当上高地区受副热带高压控制时，最高气温维持在35℃以上，整体空气质量变好，AQI（PM2.5）都在100以下，空气质量良好。同时温度与AQI（PM2.5）呈负相关性，在温度升高时，AQI（PM2.5）整体呈减小趋势，即空气质量变好，在温度降低时，AQI整体呈上升趋势，即空气质量变差。这是因为副热带高压控制下午后气温升高，近地面对流活动越强，大气层结越不稳定，污染物易于扩散，同理夜间气温降低，对流活动越弱，大气层结越稳定，污染物不易扩散，堆积使浓度升高。

（二）高压脊时PM2.5的变化

上高地区受高压脊控制，气温回升并维持，AQI（PM2.5）逐渐升高，空气质量变差。由于上高冬季受高压脊控制，大气活动稳定，自净能力较差，污染物不易扩散，容易累积，造成AQI（PM2.5）升高空气质量变差。AQI（PM2.5）与温度、风速呈负相关性、与湿度呈正相关。

（三）弱冷空气时PM2.5的变化

上高地区受到来自北方弱冷空气影响时，整体分析：AQI（PM2.5）与气温、风速呈负相关正态发布，当冷空气来临时，风速明显增大，AQI（PM2.5）先是有一个上升过程，然后再是一个非常大幅度下降过程，对改善空气质量有较好帮助。这是因为冷空气带来偏北风，先是带来北方的污染物积累，造成AQI（PM2.5）的升高，但随着偏北风的持续，使得污染物得以扩散，空气质量明显转好。但是冷空气过后，偏北风速减小，对污染物的扩散作用也减小，污染物积累造成AQI（PM2.5）的回升。

（四）强冷空气时PM2.5的变化

当上高地区受到强冷空气影响时，气温明显降低，风速增大，有降水过程。由于降水过程中，对大气中的污染物有一个冲刷溶解的过程，有效的减少了大气的污染物的浓度，较好的提升了空气质量。同时风速对污染物也有一个扩散作用，但是当强冷空气降雨过程结束，风速降低，AQI（PM2.5）会有一个回升段。

（五）中低层切变线时PM2.5的变化

当上高地区受到中低层切变线影响时，产生明显的降水过程，风速变化不大，带随着降水过程，AQI（PM2.5）会有个明显的降低过程，改善空气质量，降水过程结束之后，AQI（PM2.5）明显回升

由此可见，整体分析：AQI（PM2.5）与气温、风速、降水量呈负相关性，与湿度呈正相关性。同时当天气系统影响上高地区时，会引起一些气象要素的变化，从而影响天气质量。

四、结论分析

利用上高县环保局AQI空气质量数据和上高县气象局气象观测数据，结合江西雷达拼图资料，采用统计学、滑动平均、线性方程等方法，对上高县2017年4月～2019年3月AQI空气质量指数与气象要素之间的相关性进行研究，结果如下：

整体分析知AQI（PM2.5）与气温呈现负相关性正态发布。主要原因是夏天气温高，近地面对流活动越强，大气层结越不稳定，污染物易于扩散，同理冬天气温低，对流活动越弱，大气层结越稳定，污染物不易扩散，堆积使浓度升高。

整体来看AQI（PM2.5）与风速呈负相关性，在风速减弱时，风速对污染物的扩散作用减弱，AQI（PM2.5）增大。在风速增大时，风速对污染物的扩散作用增加，AQI（PM2.5）下降。

整体来看AQI（PM2.5）与降水量呈负相关性，当降水量增大时，降水对污染物的吸附沉降增大，AQI（PM2.5）下降。AQI（PM2.5）在一天当中与湿度呈正相关性。

受到天气过程影响时，会产生气象要素的变化，从而影响AQI（PM2.5）的变化。当产生降水及风速增大时，对空气质量很较好的净化作用。副热带高压控制时，大气对流活动频繁，对污染物有扩散作用，AQI整體良好，高压脊控制时，大气稳定利于污染物的积累，AQI升高，空气质量降低。

参考文献：

[1]宋丹，夏晓玲，何玉龙，张蕾，杜正静.贵阳市空气质量预报方法与效果检验[J].气象与环境科学，2019，42（1）：93-100.SongDan，XiaXiaoling，He.

[2]王建林，时晓曚，赵文雪，夏子瑶.青岛地区一次雾霾重污染天气过程特征分析[J].气象科技，2018，46（6）：1251～1257.

[3]欧娜音，马骏，袁典，牟景和.持续性逆温天气对哈尔滨市空气质量的影响[J].气象科技，2018，46（6）：1266～1273.

作者简介：宋宽（1996-）男，助理工程师，从事气象综合业务工作。

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。