怀柔区大气能见度与相对湿度和PM2.5浓度的关系

单瑞娟 吴 琳

（北京市怀柔区气象局 北京 101400）

引言

大气能见度也能表示环境空气质量的好坏，从而显示出空气中大气颗粒物污染水平的指标。PM2.5比表面积比较大，体积很小，其大量的悬浮在空气中，并通过对光的吸收和散射作用，使大气能见度降低。大量研究表明，能见度、PM2.5浓度，相对湿度之间存在一定的相关性。宋宇[1]、王京丽[2]等研究得出：北京市大气能见度与颗粒物的散射消光存在一定的相关1性，其是降低能见度的主要因素，并且颗粒物的浓度是决定能见度好坏的主要原因。王淑英[2]研究结果显示京津地区相对湿度和能见度在不同季节下，呈现规律不同的显著负相关。

1 资料来源及处理

PM2.5浓度数据来自怀柔区气象局环境监测站（怀柔区刘各长村433号）2016年1-12月全年逐小时资料，气象要素观测执行国家级地面观测站观测相关标准，所有设备定期检定和校准。PM2.5浓度数据在使用前，剔除数据异常和日数据不全的资料。能见度及相对湿度数据来自于怀柔区气象局气象自动站（国家一般气象站）2016年1-12月全年逐小时资料，该数据经北京市气象局信息中心质控。

2 大气能见度、PM2.5浓度及相对湿度随时间变化规律

能见度、PM2.5浓度及相对湿度季节变化特征明显。能见度较好的月份在2-5月、8-9月，2月最好，10月最差。在7-10月，相对湿度较高，其他月份相对较低。从PM2.5浓度月变化可以看出，8-9月浓度较低，12月浓度最高。怀柔区春季（3-5月）多风季节，有利于污染物扩散，大气透明度较高。怀柔区冬季（12-1月）静稳天气较多，污染物不易扩散，冬季主要又以燃煤取暖为主，大气中PM2.5浓度升高，能见度水平较低。夏季降水较多，对大气有一定清洁作用，可降低大气中的PM2.5浓度。怀柔区能见度日变化明显，呈波谷波峰趋势，07时能见度最差为14.4km，从08时开始能见度逐渐上升，12-16时能见度达到全天最好，16时开始至夜间能见度逐渐转差。相对湿度日变化明显，16时开始至次日06时，相对湿度逐渐升高，06时相对湿度达到全天最大值72%，自06时逐渐下降，14-15时降至全天最低值38%。在09-21时，相对湿度与大气能见度呈明显负相关。这可能是因为大气中的水汽具有吸光作用，相对湿度高，水汽含量高，吸光性就越强，从而直接影响能见度；另外，大气中悬浮颗粒物吸收水汽后，粒径增大，消光性增大，间接影响能见度。怀柔区PM2.5浓度的日变化趋势呈现一定程度的双峰型态势。06时达到低值；06—09时呈现明显上升趋势，09时达到峰值（次高值）；09—12时再次呈现下降趋势，12时为最低值（平均为57ug/m3），12—20时呈现上升趋势，20时达到另一峰值（最高值），这一趋势变化可能与人们活动有关。

3 能见度影响因子分析

3.1 相对湿度与能见度相关性分析

相对湿度在20%～79%之间，随着相对湿度的升高，PM2.5浓度明显增长，但能见度下降显著，可知两者对削弱大气能见度影响较大。为进一步探究能见度、相对湿度，PM2.5浓度三者的关系，对2016年全年能见度与相对湿度及PM2.5浓度的实时观测数据进行相关性分析，能见度、PM2.5浓度，相对湿度均具有一定的相关性，这可能是因为相对湿度与PM2.5浓度共同对怀柔区能见度产生影响。在相对湿度较低时，能见度主要受PM2.5浓度的影响；在相对湿度较高时，随着大气中水汽含量的增加，能见度降低主要受颗粒物吸湿粒径变大，消光性增强的影响，且这种作用在大气轻度污染时更加突出。

3.2 不同季节能见度与PM2.5浓度相关性分析

不同季节的能见度和PM2.5浓度的相关性均很高，亦呈现较好的负相关性。冬季相关性最为显著，R2值为0.9508，相关系数R为-0.8373；其次为秋季节，秋季节相关性较高。夏季PM2.5浓度和能见度相关性稍差，与夏季光照强烈、相对湿度较大等因素相关。

结语

（1）怀柔区大气能见度季节变化特征明显，呈现冬季能见度最低、春季最高的特征。PM2.5浓度水平均呈现夏季的最低、冬季最高的特征。

（2）怀柔区大气能见度和相对湿度日变化特征明显：在09-21时，相对湿度与能见度呈显著负相关。

（3）不同季节下，能见度与PM2.5浓度的相关性均较高，能见度与PM2.5浓度的相关性冬季的最好，夏季的稍差。