大连地区能见度影响因子及个例分析

第12卷第4期2018年8月

沙漠与绿洲气象Desert and Oasis Meteorology

研究论文

李潇潇，周婷婷，赵胡笳，等.大连地区能见度影响因子及个例分析[J].沙漠与绿洲气象，2018，12(4) > 65-73. doi ： 10.12057/j.issn.l002-0799.2018.04.010

大连地区能见度影响因子及个例分析1， 2, 4, 1，黎红S桑刚5，孙虹雨5(1.大连市气象台，辽宁大连116001+2.合肥市环境监测中心站，安徽合肥230031 +3.中国气象局沈阳大气环境研究所，辽宁沈阳110166 + 4.辽宁省人工影响天气办公室，辽宁沈阳110166 +5.辽宁省气象台，辽宁沈阳110166)

摘要：为探讨大连市大气能见度特征及其影响因子，揭示低能见度天气成因，利用 2010—2012年大连地区大气能见度与地面气象要素(相对湿度、风速、气温、气压）日均值的统计 资料，分析了大连地区大气能见度与气象要素的相关性。进一步结合PMW质量浓度的 特征，分析了两次低能见度事件中的天气成因。结果表明：201卜2012年大连地区年均能见度分 为13.5 km、13.2 km和13.9 km，高能见度事件多出现在10月一次年2月，低能见度事件多出现在 每年6—8月，大连地区低能见度事件每年7月较多，"月较少，2010—2012年大连地区低能见度 事件分别出现169、157 d和163 d + 201卜2012年PMW质量浓度分别为57.8!g-m-3、67.4 !g-m-3和 65.9 !g-m-3，PM1〇质量浓度高值多出现在每年的4—5月和9—12月，PMW质 度低值多出现在1一2月；大气能见度和相对湿度和气温的相关性较好，随着相对湿度的 ，能见度与PMW质量浓度的相关性逐渐减小，当相对湿度大于90%时，能见度与PMW质量浓度相关系数减小至-0.23 + 两次低能见度事件过程中，2011年10月31日一次辐射平流雾过程中的水汽输送来自西南风气 流，2012年4月28日一 中的沙尘来自西北方向的 。该研究可为空气质量预报。关键词：大气能见度；气象要素;相关性中图分类号:X513;P427.2 文献标识码:A 文章编号+1002-0799( 2018 )04-0065-09

大气能见度是直接影响海、陆、空交通以及军事 活动的重要因素之一，特别是低能见度事件的出现， 不但能够诱发重大交通事故，也给社会经济和人类 活动带来极大不便[1#2]。因此，大气能见度特别是低 能见度事件受到了我国学者的广泛研究P#5%。能见度的分布特征、变化规律与气象要素和大 气污染物浓度有着重要关系[6#]。Mcmurry[9]指出 度(RH 物浓度和大气能见度的影响较大。[10] 大气能见度和 的 度、PMW及PM25资料进行分析，拟合得到具有季节变化收稿日期（2017-07-07;修回日期：基金项目：国家自然科学基金(41605112)和辽宁省气象局博士科研 专项（D201501)共同资助。作者简介： 1985-)，女，工程师，主要从事短期天气预报，E-mail ： 214123730@qq.com通讯作者:赵胡笳（1985-)，女，副研究员，主要从事大气环境研究， E-mail ： tjzhj4659@sina.com的 大气能见度拟合 。 [11]通低能见度气下大气气 污染特征的研 究，指出PMW的变化与大 有关。 [12]研究指出 度、 和污染物 浓度是影响大气能见度空分特征的主要因素。f [13]研究 2 km的低能见度要出现度>80%的气，5 km以上的低能见度要 出现 度<60%的气条件下。因此，研究低能见度的变化特征及 要影响因 进一大气污染 具有重要 ， 空气也具有一的指 。关我国 能见度的 研究[14-16]，关 海地区大气能见度与气象要素关的研究 [17#18]。大 ， 是 大的，具有 的海 气特征。与， 大 能见度变化规律具有 的

65研究论文沙漠与绿洲气象Desert and Oasis Meteorology第12卷第4期2018年8月

特征。宋煜等019]、郭本军等02〇,21]研究指出沙尘对大连 空气中总悬浮颗粒物浓度具有显著贡献。万显烈等0443 研究结果表明大连市区气溶胶中pmw质量浓度约占 TSP的50%，PM15质量浓度约占TSP的30%。黄艇等0233 通过对大连一次激光雷达资料的分析指出反演激光 雷达最低观测高度处（180 m)的气溶胶消光系数与 地面的PMW浓度呈正相关，与能见度呈负相关。曹 等0243分析了大连地区低能见度 的 分布特征与气 的关系。 济的发展和生活水平的提高，大连地区 空通 ，， 大连地区大气能见度 ，大气能见度与地面气 和 物质量浓度的相关， 对 低能见度 的 测 具有 分 的。本 通过分析大连地区大气能见度的， 提高对大连市能见度与 本气 的 。 PMi〇质量浓度 特征， 低能见度气，地区低能见度 气 的 测。1资料来源2010—2012年大连市地面气象站的逐时观 测资料， 水平能见度相对度、3速、地面气、地面气等气 的 。PMW 质量浓度大连市气 颗粒物在测 的PMm 24 h ，与大连市地面气象站（121.64 °E，38.91 °N，91，5 m)位 一观测 。 Nrads 和NCEP分析资料（1°x1。） 地面和850 hPa气形势图和度对数。2结果分析2.1大气能见度的 特征表1 ，2011年大连地区年均能见度（13.2km)略低于2010年（13.5 km)和2012年（13.9 km)。表 2 年 级大气能见度出现的数和所占百分比。2011年能见度<10 km出现的天数多于2010年 和2012年，共100 d，约占总天数的27.4%;2012年能 见度>20.0 km出现的数多2010年和2011年，共 108 d，约占总天数的29.6%。Zhao0251指出2010—2012 沈阳地区出现低能见度（!7S<10). 的数分别为132、119、121 d，由此可知，2010—2012大连地区 出现低能见度（!7S<10). 的天数远低沈阳等辽宁中部城市地区，这与大连地区的地理置有一 关系， 等地环流 城市与海洋以进空气换，有利 物扩散。大连地区年 能见度约17.0~19.0km，高能见度多出现10月一 次年2月；低能见度出现每年6—8月，最低能见度 出现在2011年7月，约为5.6 km。大连地区夏季能见 度明显低 他季节，特别是2011年夏季 能见度约7.7 km;春季能见度最低，秋季和冬季次之 (表 3)。2.2颗粒物质量浓度和气 的变化特征表1结果指出，2011和2012年的PMW质量浓度与 2010年相比偏高，分别为67.4 !g-m_3和65.9 !g，m_3。 从PMW质量浓度的分情 以看出（表2)，2010、 2011、2012年PMw<50!g • m-3出现的天数和所占百分 比分别为 173 d、114 d、145 d 和 47.4%、31.2%、 39.7%;PMW>150 !g，m-3出现的天数和所占百分比 分别为3 d、8 d、12 d和0.8%、2.2%、3.3%。大连地区

表1 2010—2012年大连地区大气能见度与PMW质量浓度和气象要素年均值能见度/k:m PM1{/(!g.m-3)y(m*s_1)度/%相对度/% 气/hPa

年 2010 20112012 20102011 2012 2010 2011 20122010 2011 20122010 20112012 201020:: 20:2平均值13.5 13.213.9 57.867.4 65.93.0 2.9 3.010.3 10.6 10.671.5 63.16:.9 :005.6:006.6 :005.6

表2 2010--2012年大连地区大气能见度变化趋势2010 年2011 年2012 年PM/ -2010 年20:: 年20:2 年能见度/km数/d(百分比）数/d(百分比）数/d(百分比）(!g.m_3)数/d(百分比）数/d(百分比）数/d

(百分比）

VIS <1090(24.7%)100(27.4%)79(21.6%)PM10<50173(47.4%)114(31.2%)145(39.7%)10!!"$ <15120( 32.9%)97(26.6%)116(31.8%)50!PM10<100161(44.1%)206(56.4%)179(49.0%)

15!V"S <2057(15.6%)73(20.0%)62(17.0%)100!PM10<15028(7.7%)37(:0.:%)30(8.2%)20!V"S98(26.8%)95(26.0%)108(29.6%)150!PM103(0.8%)8(2.2%):2( 3.3%)

66李潇潇等:大连地区能见度影响因子及个例分析表3 2010—2012年大连地区大气能见度与PM$。质量浓度和气象要素季节平均值能见度/kmPMic/( !g*m-3)相对湿度/.风速/(m.s-1)气温/ !气压/hPa年份201020112012201020112012201020112012201020112012201020112012201020112012春季14.013.91248544288437640634349445546344342340840104310411 005441 004471 00440夏季10.57.710.1564156465243854781437743244244246224721492247997469954599547

秋季15.0154316436647674670497247634659472492493411344134713441 007491 009441 00649冬季14.615.81644544357416441644057495446344340343-3.1-345-4411 011461 017411 01640

高PM&%7量浓度多出现在每年4一 5月和9一 12月，最 高PM&0质量浓度出现在2011年5月，约为99.7 !g-m- 3;低PMi〇质量浓度多出现在1一 2月，最低值约为50~ 60 !g‘m-3。根据表3结果，2010—2012年大连地区高 PMW质量浓度多出现在春季，最大值约为76~88 !g- m-3,秋季其次（67~70 !%m-3)，而低PMW质量浓度 则多出现在夏季和冬季，平均值约为50~60 !g • +-3。 大连地区大气能见度在6—8月较小，而PMW质量浓 度在6—8月并没有出现相应的高值，这说明PMW并 不是影响大连地区夏季能见度降低的主要因子，伴 随出现的较高的相对湿度与气温和较弱的地面气压 场及较低的地面风速等天气条件，则是导致能见度 降低的主要原因[26=。2010—2012年大连地区平均风速较为接近，约 为3 m，s-1;年平均气温变化不大， 在10.3;10.6!;2010年的相对湿度约为71.5%，明高于2011年 (63.1%)和2012年(61.9%);年平均气压变化较小， 范围在 1 005.6~1 006.6 Pa(表1)。2010—2012年6— 8月相对湿度平均值较高，3—5月相对湿度平均值较 小；每年12月一次年4月风速平均值较大，7—8月风 速平均值较小;气温年平均值变化现，1—7月气温平均值明 大，8—12月平均气温 小的 ；年平均气压 的变化，1—7月平均气压 小的趋势，8—12月平均气压 的 。根据不气象要素的季节变化来看(表3)，夏季 相对湿度最大(77.3%~85.7%左右），秋季和冬季次 之（50%~70%左右），春季最小（49%~63%左右）， 2010—2012年相对湿度逐年下降趋势；春季和冬 季平均风速最大， 3.3 n%s-1，秋季次，约为2.8 m，s-1，夏季平均风速最小约为2.5m，s-1，2010年整 体平均风速较大;2010—2012年气温变化较为一致， 春季、夏季、秋季、冬季平均气温约为10.0 !、22.0 !、13.0 !和-4.0 !;夏季平均气压最小，约为995.0 hPa，秋季和冬季气压逐渐增加为1 006.0~1 009.0 hPa、 1 011.0;1 015.0hPa左右，春季平均气压降低，约为 (1 011.8±7.2)hPa。春季风速较大，有 大气的 ’能见度 较；而夏季气温较高，能见度 气 量的影响 ，地面气压较弱低，导致低能见度件的出现， ，夏季化 应 的二次气 子也是造成大气能见度降低的 因子[27]。2.3大气能见度与气象要素的相表4 ，能见度与相对湿度 的相，春季、夏季、秋季、冬季大气能见度与相对湿 度的相 为-0.55、-0.58、-0.68 和-0.65，说明大气的 量对大气气 子的湿 有 影响， 大气明度小，能见度降低。, PMW质量浓度与相对湿度的相 PMW质量浓度与相对湿度在春季和夏 季 相 ，相 为-0.23和-0.34;而在秋季和冬季 相 ，相 为0.22和0.22。PMW质量浓度与相对湿度在春季和夏季出 现相 能与春季的大风导致的 和夏季的降导致的湿 应有 的 。为 地 不 相对湿度条件 大气能见 度和与PMm质量浓度的相 ，相对湿度 (Relative Humidity，RH)划分为8个范围（表4)，分 对不相对湿度条件下大气能见度与PMW质量浓 度的相 表4 ，随相对湿度的，能见度和PMm质量浓度均逐降低 ,相对湿度 80% ，能见度<10km，PMw质量浓度 小70 !g‘m-3。大气能见度与'（1〇质量浓度 相，并随相对湿度的 ，相 逐小 相对湿度<50% ，能见度与PMW质量浓度相 -0.50， 相对湿度>90% ，能见度与 PM10质量浓度相 小-0.23 结果表明，随相对湿度的 ，PMW质量浓度并不是影响大