广州市大气能见度的特征及其影响因子分析

生态环境 2007, 16(4): 1199-1204 Ecology and Environment E-mail: editor@

作者简介：沈家芬（1972－），女，博士，工程师，主要从事城市生态与污染生态方面的研究。E-mail:sjf989@

*通讯作者 收稿日期：2007-01-31

广州市大气能见度的特征及其影响因子分析

沈家芬1,2，冯建军3，谢 利1，林 燕2, 莫测辉4*

1. 华南农业大学资源环境学院，广东 广州 510642；

2. 广州市白云山风景名胜区管理局，广东 广州 510500；

3. 广州市林业科学研究所，广东 广州 510515；

4. 暨南大学环境工程系，广东 广州 510632

摘要：广州市大气能见度逐年下降，灰霾现象严重，收集广州市2001—2003年大气能见度及同期地面气象要素（风速、温度、气压和相对湿度）观测资料和空气污染物（PM 10、SO 2、NO 2 和CO ）监测数据，探讨广州市大气能见度的特征及大气能见度与气象要素和空气污染之间的关系。统计分析结果表明，广州市大气能见度的年、季、日变化特征明显，呈明显的逐年下降趋势。一年之中，春季能见度最低，夏季能见度最高。一日之中，早晨08时能见度最差，午后14时最好。能见度与气象要素及空气污染物的相关和偏相关分析结果表明能见度与平均风速呈显著正相关，与相对湿度呈显著负相关；能见度与4种污染物在简单相关分析中均呈显著的较强负相关关系，而在偏相关分析中的相关性极弱，说明空气污染物对能见度的影响是综合作用的。最后用多元线性回归法建立了大气能见度与相对湿度和PM 10、SO 2、NO 2、CO 等污染物浓度间的回归方程。

关键词：大气能见度；气象要素；空气污染；相关分析；广州

中图分类号：X16 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）04-1199-06

大气能见度是一个重要的气象要素，它的好坏与海陆空交通及人们的日常生活密切相关。但是，随着工业经济的发展和人口的高度密集，人类活动释放的各种大气污染物使得城市的大气能见度呈下降趋势：在欧洲的边远地区好的能见度一般认为有40~50 km ，但在城市地区却小得多，人类活动是造成能见度下降的主要原因[1]。近年来台湾中部地区由于大气污染物的作用城市能见度也显著地降低了，城市能见度年平均约为8~10 km ，而边远地区能见度约为25~30 km [2]。河北省11个城市的大气能见度在1960—2002年间由于空气污染均显著下降，夏季下降的幅度最大[3]。

引起大气能见度下降的主要原因是大气污染，其中大气颗粒物特别是细颗粒物是造成能见度下降的主要原因[4，5]，且与颗粒物的成分也有关系[2，6]，硫酸根和硝酸根是引起能见度下降的最主要的离子[7]。此外，城市大气能见度还与湿度、风速、风向等气象条件及雾、降水、浮尘等天气有密切关系[4，8，9]。

广州是华南地区的中心城市，能见度恶化事件也越来越多，这种因能见度下降而引起的灰霾现象（能见度小于10 km ，相对湿度小于80%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化的天气现象确定为霾）日趋严重，已经成为一种新的灾害性天气[10] （吴兑，2005）。因此，分析广州大气能见度的变化规律，探讨能见度与颗粒物和其它气态污染物以

及能见度与气象要素之间的关系，对改善广州大气能见度，减少灰霾天气有重要意义。

1 资料来源

本文所用数据为：2001—2003年广州市地面气象观测台的地面常规观测资料，包括每日02、08、14、20时4次定时观测的水平能见度、风速、地面气压和地面温度、相对湿度等气象要素日均值；同期广州市环境监测中心提供的广州市环境自动监测点（国控点）PM 10、SO 2、CO 、NO 2日平均浓度。

2 结果与讨论

2.1 广州大气能见度的特征分析 2.1.1 能见度的基本描述统计

为了了解广州大气能见度的基本分布规律，将2001—2003年的日平均能见度取3年平均值进行能见度的频数分析（下页图1），并计算其基本描述统计量(下页表1)。能见度3年平均日均值最小值为5.9 km ，最大值为19.6 km ，平均为12.9 km ，出现次数最多的数（众数）为13.5 km ，观测值出现频率较高区间为（13.0 ~15.0 km ）。分布偏度为0.049，峰度为-0.325，表明能见度日均值呈正态分布。

2.1.2 能见度的日变化

分别以4、7、10、1月代表春、夏、秋、冬季分析四季中大气能见度的日变化特征，将2001—2003年的4、7、10、1月的日平均能见度取平均值进行分析。每日4次观测资料日变化统计结果

1200 生态环境 第16卷第4期（2007年7月）

表明，广州市大气能见度日变化明显，早晨08时能见度最差（平均为11.8 km ），中午时逐渐变好，午后14时最好（平均为15.1 km ），下午至夜晚又逐渐变坏（图2）。这与北京地区的大气能见度的日变化特征相同[4]。主要是因为早晨和夜间大气层结较为稳定，近地气层内常有逆温出现，抑制了低层空气中气溶胶粒子向上输送，导致夜间和早晨能见度下降；而日出之后，随着太阳辐射加强，空气湿度减少，逆温逐渐抬升而消失，大气垂直交换加强，而且午后地面风速一般较大，空气污染物容易扩散，因此午后大气能见度通常是一日之中最好的时段。

2.1.3 能见度的月、季、年变化

图3是大气能见度日均值(为2001—2003年的3年平均值)逐月变化图，从图3可以看出：能见度的最大值出现在7月，为14.4 km ，而最小值则出现在4月，为10.8 km 。总的来看，能见度日均值的逐月差异不大。从能见度日均值的季节变化来看（下页图4），夏、秋季能见度较高，以秋季的能见度最高，平均为14.0 km ，春、冬季能见度较低，以春季的能见度最低，平均只有11.4 km 。这是由于夏季大气对流运动强，垂直方向上的空气交换速度快，因此大气能见度好；而春季的大气对流运动弱，垂直方向上的空气交换慢，大气能见度因而较差。

从能见度日均值的年际变化图（下页图5）来看，从2001至2003年，能见度年均值呈明显的下降趋势，由2001年的13.2 km 下降到2002年的13 km ，再降到2003年的12.5 km 。

以上能见度特征分析可看出，

广州市大气能见

图3 广州大气能见度月变化 Fig. 3 monthly variation of visibility

0.0

5.010.015.020.0

2时

8时14时

20时

观测时间

能见度/k m

图2 广州大气能见度日变化 Fig. 2 Daily variation of visibility

最小值 最大值 众数

平均值

样本标 准差 样本 方差

全距 偏度

峰度

能见度/km

图1 广州大气能见度观测值频率分布

Fig. 1 Frequency distribution of Visibility in Guangzhou

5.9

6.6

7.3

8.1 8.8

9.5 10.2 10.9 11.7 12.4 13.1 13.8 14.5 15.3 16.0 16.7 17.4 18.1 18.9

频率/%