摘 要：为研究近两年来石景山地区PM2.5浓度变化特征，典型雾霾天气过程发生时，石景山地区PM2.5浓度如何变化，与气象要素如气温、相对湿度之间的关系并提高业务人员对雾霾天气的认识和预报预警水平，本项目利用2013年6月-2015年10月的石景山区PM2.5资料分析了其时间变化特征及与相关气象要素的关系。通过分析发现石景山区PM2.5浓度日变化在08-12、19-01时是一天中的两个波峰，这与地表温度及湍流运动有关；PM2.5浓度相对湿度呈显著正相关，而高浓度PM2.5集中在气温的特定范围内。
关键词：石景山区；PM2.5；相对湿度；气温
中图分类号：X16 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）33-0037-02
引言
近年来我国区域性雾霾天气日益严重，持续性重雾霾天气频发、多发，不但给城市环境和交通带来严重影响，而且严重威胁人民群众的身体健康，被社会广泛关注。刘丽伟等[4]利用大气污染监测资料、常规气象观测资料及NCEP再分析资料，对2013年1月9-17日京津冀地区一次严重霾天气过程特征及其气象条件的关系进行分析，结果表明近地面较小的风速和低层相对湿度小于90%为霾的形成提供了有利条件。吕效谱等[5]分析了我国2013年1月份大范围雾霾成因及特
点，对雾霾期间我国8个重点城市大气细颗粒物（PM2.5）浓度、雾霾与气象因素的关系等进行分析。结果显示高湿、逆温、低压、静风等气象条件有利于雾霾的形成。王业宏等[6]利用山东省70个台站1961-2005年地面气象观测资料，对山东省45年来霾日数时空变化的气候特征进行了诊断分析。结果表明：霾天气发生时能见度主要在5～10km，相对湿度主要为70%～90%；霾日数的变化与气温成正比，与降水量、风速呈反比。曹伟华等[7]利用北京地区高时间分辨率观测资料对2009年11月3～8日一次持续性雾霾天气过程中的气象因素和气溶胶演变特征进行分析。结果表明，相对湿度和PM2.5浓度是决定能见度大小的两个关键影响因子。
近两年来石景山地区PM2.5浓度呈现何种变化特征？典型雾霾天气过程发生时，石景山地区PM2.5浓度如何变化？与气象要素如气温、气压、风速、相对湿度之间的关系如何？为提高业务人员对雾霾天气的认识和预报预警水平，本项目利用2013年6月-2015年10月的石景山区PM2.5资料分析了其时间变化特征及与相关气象要素的关系。
1 資料与方法
1.1 资料
PM2.5数据：（1）2013年6月1日-2015年10月31日石景山区控站PM2.5浓度小时数据。
气象数据：2013年6月1日-2015年10月31日石景山国家气象观测站日平均气温，日平均相对湿度。
1.2 方法
本研究统计分析了2013-2015年石景山地区PM2.5浓度的逐日、逐月、季节、年变化情况，并使用同时期石景山气象要素数据，分析了PM2.5浓度与气温、相对湿度之间的关系，总结雾霾天气发生发展前后气象条件的变化情况，以期为雾霾或重污染天气的预报预警积累经验。
2 石景山区近两年来PM2.5浓度变化特征
图1是石景山一天之中各时次PM2.5浓度变化的平均情况。可知，各站PM2.5浓度在08-12、19-01时是一天中的两个波峰，PM2.5浓度较大，其中19-01时的波峰非常明显，峰值浓度高于最低值约20μg/m3，08-12时的波峰较小，峰值浓度较低。其中夜间的高浓度时段可能与入夜后气温下降，相对湿度增加有一定的关系。同时，日落后，地表温度降低，湍流运动变弱，不利于PM2.5上下交换，扩散。日出后，地表温度增高，遄流运动增强，利于PM2.5上下交换，扩散。
3 石景山地区PM2.5浓度变化与同时期气象要素关系分析
3.1 石景山地区PM2.5变化特征与地面相对湿度的关系分析
由图2可见，PM2.5与相对湿度呈显著正相关，且相关性较强。分析PM2.5浓度与当日地面2m相对湿度发现，随着PM2.5浓度的升高，其相对湿度阈值范围呈减小趋势，尤其是阈值下线减小幅度明显。图中显示PM2.5浓度大于250μg/m3时，相对湿度全部在55%-90%范围之间，也就是说相对湿度在50%以下时，基本不会出现PM2.5超过250μg/m3的情况，其中落在70%-85%之间的频次更高。此外，图中还显示当相对湿度小于30%时，PM2.5浓度所有样本均在130μg/m3以下。PM2.5浓度与相对湿度有明显的相关关系，空气相对湿度越大，出现高浓度污染的可能性越大。
3.2 石景山地区PM2.5变化特征与日平均气温的特征分析
图4可知当平均气温>20℃时，PM2.5浓度<200μg/m3；当PM2.5浓度>200μg/m3时，平均气温主要在-3℃到20℃之间，其中日平均气温在4到14℃区间时，目前没有PM2.5浓度高于260μg/m3的样本。
图5为PM2.5浓度与24h变温的变化特征，分析发现，PM2.5浓度>250μg/m3时，变温均在[-2，3]之间，其中正变温的样本数更多，说明变温小，尤其是出现弱的正变温时，更容易出现高浓度的污染天气。同样，当变温绝对值小于2时，也有很多样本是PM2.5低浓度，说明高浓度污染天气是多种气象要素综合决定的结果。
4 结束语
使用2013年6月1日-2015年10月31日石景山地区PM2.5浓度数据及同时期温、湿等气象要素进行对比分析发现PM2.5浓度的日变化与温度、湿度有较明显的相关关系，具体分析结果如下：
石景山区PM2.5浓度日变化在08-12、19-01时是一天中的两个波峰，其中19-01时的波峰非常明显，08-12时的波峰较小。这与日落后，地表温度降低，湍流运动变弱，不利于PM2.5上下交换、扩散有关。
与地面相对湿度的关系：PM2.5与相对湿度呈显著正相关，且相关性较强。PM2.5浓度大于250？滋g/m3时，相对湿度全部在55%-90%范围之间。空气相对湿度越大，出现高浓度污染的可能性越大。
与日平均气温的特征分析：当PM2.5浓度>200μg/m3时，日平均气温主要在-3℃到20℃之间。但日平均气温在4到14℃区间时，目前没有PM2.5浓度高于260μg/m3的样本。分析与24h变温特征关系发现，PM2.5浓度>250μg/m3时，变温均在[-2，3]之间，其中正变温的样本数更多，说明变温小，尤其是出现弱的正变温时，更容易出现高浓度的污染天气。
参考文献：
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[4]刘丽伟，李文才，等.京津冀地区一次严重霾天气过程及其影响因素分析[J].气象与环境学报，2015，31（3）：35-42.
[5]吕效谱，成海容，等.中国大范围雾霾期间大气污染特征分析[J].湖南科技大学学报（自然科学版），2013，28（3）：104-107.
[6]王业宏，盛春岩，等.山东省霾日时空变化特征及其与气候要素的关系[J].气候变化研究进展，2009，5（1）：24-28.
[7]曹伟华，梁旭东，李青春.北京一次持续性雾霾过程的阶段性特征及影响因子分析[J].气象学报，2013，71（5）：940-951.
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