2005—2016年气象条件对消光系数的调节作用

珠江三角洲地区是我国经济高度发达的地 区之一，能源消耗大，污染排放集中，使得区域内 霾天气经常发生［１］。吴兑等［２］研究发现，重污染 区偏于珠 江 口 以 西 的 珠 江 三 角 洲 西 侧，这 与 广 州、佛山以及南海、番禺、顺德等地大量分散的加 工业排放源和密集的区域交通网有关。广州和 佛山作为珠江三角洲地区的超大城市，根据广东 省 环 保 厅 发 布 的 《２０１５年 广 东 省 机 动 车 污 染 防 治年报》，广州和佛山机动车拥有量均位列全省 前 ５，城区内机动车拥堵十分严重。且珠三角区 域湿季空气质量明显优于干季［２－４］。研究表明， 空气质量是由排放源和气象条件共同决定的［５］。 短时间内，排放源不会发生很大的变化，因此气 象条件成为决定污染物时空变化的主要因素，而 分析污染天气的环流背景也成为众多学者关注 的重点［６］。
研究表明，水平风速对局地扩散能力的影响 起决定 作 用［１０］。 由 于 珠 三 角 干 季 污 染 较 严 重，
因此本研究 就 重 点 分 析 干 季 （１１、１２、１、２月 ）广 佛地区的污染特征指标。
风向对污染物质量浓度也具有一定的影响。 由图 １可以看出，２００５—２０１６年干季（１１、１２、１、 ２月）广佛地区主导风向为偏北风，吹偏北风时消 光系数并不大。图 １ａ显示佛山地区的偏西风和 静风频率很低，但相较于其它风向，当吹偏西风和 静风时佛山的消光系数很高；而广州地区表现为 低频率的西南风和静风消光系数较高（图 １ｂ），且 广州的静风频率（３７３％）略大于佛山（２７９％）， 这可能和广州市的建筑密度较高有关。
步巧利１，洪莹莹２
（１．佛山市气象局，广东佛山 ５２８０００；２．广东省生态气象中心，广东广州 ５１０６４０）
摘 要：利用广州和佛山 ２００５—２０１６年的能见度数据和气象要素数据，在将能见度换算成消光 系数的基础上，采用统计方法，对广佛地区干季空气污染形成原因进行解析，并计算广佛地区干季的 “平衡风速”。结果表明：广州在水平风速≤１８ｍ／ｓ时，消光系数变率为正值，有利于消光系数的增 大；而当水平风速 ＞１８ｍ／ｓ时，清除能力大于积聚能力，使得消光系数减小；佛山的平衡风速为 １６ ｍ／ｓ，广州较佛山消光系数稍大，需要更大的水平风速才能将污染物清除，这也可能和广州的建筑较密 集有关。 关键词：环境气象；能见度；平衡风速；消光系数；污染；佛山市；广州市 中图分类号：Ｘ５１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－６１９０．２０１９．０２．０１１
１ 资料和研究方法
地面气象观测资料（风速、风向和降水量的 每日逐小时资料，每日 ３个时次 （０８：００、１４：００、 ２０：００（北 京 时，下 同 ）的 相 对 湿 度 和 能 见 度 资 料）由 五 山 国 家 站 （站 号 ５９２８７，２３１７°Ｎ， １１３３３°Ｅ）和南海国家站（站号 ５９２８８，２３０１°Ｎ， １１３１°Ｅ）提供。
资料 处 理 时，定 义 日 均 能 见 度 （０８：００、 １４：００、２０：００三个时次的平均）＜１０ｋｍ，同时满 足日均相对湿度 ＜９０％，并排除降水导致低能见 度事件的 １ｄ为 １个霾日［８］。
能见 度 换 算 成 消 光 系 数 则 是 利 用 Ｋｏｓ ｃｈｍｉｅｄｅｒ定律［９］公式：
βｅｘｔ（０５５μｍ）＝３．Ｖ９１（ｋｍ－１） 其中，Ｖ是能见度（ｋｍ）；βｅｘｔ是波长在 ０５５μｍ时 的消光系数，可看作为绿光。能见度资料处理过 程中，同样剔除降水天。
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广东气象
第 ４１卷

２ 结果与分析
２．１ 近 １０年消光系数年变化特征 统计发现，不 论 是 月 平 均 还 是 年 平 均，佛 山
的消光系数均高于广州。而从消光系数的逐年 距平来看，广州 ２００９年空气质量好转，２０１０年转 差，２０１１至 ２０１５年空气质量好转，２０１６年又转 差；佛 山 表 现 为 ２００８和 ２００９年 转 好，２０１０和 ２０１２年转差，２０１１和 ２０１３至 ２０１６年转好。这 与广东省实施的一系列环保措施有关［４］。 ２．２ 平衡风
第 ２０４１１９卷年第４２月期 Ｇｕ广ａｎｇ ｄｏ东ｎｇ Ｍ气ｅｔｅｏ ｒｏ象ｌｏｇｙ
Ｖｏｌ．４１ Ｎｏ．２
Ａｐｒｉｌ ２０１９
步巧利，洪莹莹．２００５—２０１６年气象条件对消光系数的调节作用［Ｊ］．广东气象，２０１９，４１（２）：４３－４４．
２００５—２０１６年气象条件对消光系数的调节作用
能见度作为衡量大气中细粒子污染程度的 一种替代指标，已被世界上许多地区所采用，并 以能见度变化趋势作为衡量空气质量变化的指 标 ［７］。目前针对 珠 三 角 大 气 污 染 问 题 已 开 展 了 一些研究，这些研究加深了公众对珠三角污染机 理的认识，但对珠三角近十年的环境变化趋势认 识还很缺乏。分析结果有助于认识珠三角典型 城市近 １０年环境变化特征，并为大气污染的防 治提供科学依据。
图 １ ２００５—２０１６年佛山（ａ）和广州（ｂ）不同风向的频率及消光系数平均
使用五山站和南海站 ２００５—２０１６年干季每 日逐小时消光系数及近地面风速统计不同风速 区间的消光系数变率，风速区间设置为 ０２ｍ／ｓ， 计算时剔除了有降水时的数据。由图 ２可见，广 州在水平风速≤１８ｍ／ｓ时，消光系数变率为正 值，有利于消光系数的增大；而当水平风速 ＞１８
本研究中气象要素指标的计算方法是基于 文献［１０］提出的平衡风速的概念获得的，也就是 统计污染物变率随气象要素的变化关系，从而得 到定量化的气象要素指标，其中消光系数小时变 率是由当前时次消光系数与前一时次消光系数 之差获得。
收稿日期：２０１８－０７－１５ 基金项目：广东省气象局项目（ＧＲＭＣ２０１７Ｍ３２）；佛山市气象局项目（２０１７１１） 作者简介：步巧利（１９８７年生），女，硕士，工程师，主要研究大气污染。Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｕｑｉａｏｌｉ＠１２６．ｃｏｍ