南京地区相对湿度与PM2.5质量浓度对能见度的影响分析

论文总字数：17625字

目 录

1绪论 1

1.1研究目的 1

1.2国内外研究进展 1

1.2.1能见度的概念及观测方法 1

1.2.2 能见度变化的分析方法 2

1.2.3南京地区能见度变化趋势 3

1.2.4 大气能见度的主要影响因素 4

1.3研究内容及目标 5

2数据来源 5

3南京地区能见度，相对湿度和PM2.5概况 5

3.1 能见度，相对湿度和PM_2.5的月变化 5

3.2 能见度的日变化 6

4 PM_2.5浓度和相对湿度对能见度的影响 8

4.1 相对湿度对能见度的影响分析 9

4.2颗粒物浓度与能见度的关系 10

5 总结 12

参考文献 13

致谢 15

南京地区相对湿度与PM_2.5浓度对能见度的影响分析

索南看卓

，China

Abstract：By statistically analyzing the PM_2.5 and PM₁₀ daily data and daily meteorological data, obtained the correlation of visibility, relative humidity and PM_2.5 . The results showed that :firstly, relative humidity and PM_2.5 concentrations have a negative impact on the visibility, Correlation between relative humidity and visibility is best, followed by PM_2.5, PM₁₀ for visibility is also negative correlation (R = -0.06), but its influence is the weakest; When the relative humidity is greater than 80%, The average atmospheric visibility with the relative humidity is increased in rapid decline, indicating that the relative humidity impact the atmospheric visibility predominately ; when the relative humidity lt;80%,the correlation between PM_2.5 mass concentration and atmospheric is higher than the correlation when relative humidity≥80%.And both showed a high degree of correspondence between the power exponent. Especially in the relative humidity of 70% to 80% of the section, the correlation is stronger than the other two segments relative humidity; Finally when the PM2.5 concentration less than 60μg·m^-3, with visibility reduced PM_2.5 mass concentration rapid increase .but when ρ (PM_2.5) is greater than 60μg. m^-3, the visibility with the change in particle concentration is not very obvious.

Key words：visibility; PM_2.5（fine particles）;relative humidity

1绪论

1.1研究目的

大气水平能见度是气象上一个常规的观测要素，因为它是一个对大气透明度十分具有代表性的量^[1]。在霾，雨等较为恶劣的天气条件下，由于大气透明程度的降低，大气能见度相对低。而另一方面，由燃料的燃烧、化工厂等的排放、固体废弃物的焚烧、农业活动排放（秸秆燃烧）等人类生产活动所产生的颗粒污染物，也同样可以降低大气能见度，也就是说大气能见度在一定的天气状况下可表示环境空气质量的好坏，即是一种可以用来衡量大气中颗粒物污染水平的主要指标。大气能见度和人们生活具有十分密切的关系，在低的大气能见度天气下，一方面大气颗粒物很容易形成二次污染物，从而对人们的健康有直接的危害；另一方面也会导致发生交通事故，形成航空和水路的视程障等多方面的影响。所以对于能见度的研究已经引起社会各个部门的高度重视，与此同时也必须要分析引起能见度下降的影响因素，这对于改善人们生活环境质量和保证交通安全有重要的意义。

1.2国内外研究进展

1.2.1能见度的概念及观测方法

大气能见度是指在水平背景天空下，观测员的肉眼可以识别较深色目标物的最大距离^[2]，一般可以用其来反映大气的透明程度。在航空上大气能见度是指达到标准视力的观测员在实际的天气情况下，可以辨别出目标物整体形状的最远距离^[3]；而气象上定义为气象光学视程（meteorolgical optical range－MOR）：由白炽灯发出的平行光束（色温不低于2700K），其光通量在实际的大气环境中被减小至原始值的5％所经过的距离长度^[4]。能见度的观测方法主要有白昼目测，夜间目测以及透射仪与散射仪测量。

白昼目测就是指观测员在白天实际的天气情况下，通过可以辨别出目标物整体形状的

最远地面水平距离的方法来观测能见度。

（1）

式中：L_MAX是代表目标物和观测员之间的路径（L_M存在且唯一），代表的是大气消光系数。按照以上规定的条件进行观测，测定的L_MAX只是和大气消光系数成单一的函数关系。它只是反映了大气透明程度的唯一影响，所以也可以将其称为气象能见距离或者气象视距^[4]。

白昼目测的缺点在于缺少路径上P（散射相函数），K_s（散射系数），，和E（自然光照度）的测量值(尤其是P和E)，所以获取L_MAX一般是通过目测的方法，但目测存在很多的不足。人眼的对比视感阈会受到目标物的形状、观测员的心理状态、观测条件的光线和测量时间段等因子的影响，值分布是以正态。这种误差的解决方法只有通过对观测人员的长时间观测训练，才可以使其变得更稳定。除此之外，实际环境条件和观测场地也会引起误差^[5]。

由于在夜间人眼的特性会发生变化，因此WMO(世界气象组织)规定，使用点光源作为目标物，以观测员与灯光之间的能见距离作为夜间观测大气能见度的值^[5]。

因为夜间的亮度水平有极大的局限性，不可采用一般物体作为目标物，在观测时使用带有光源的物体作为观测的目标物。以扩展光源为主的目标物要考虑亮度对比，而将灯光是不需要的。因为选择灯光作为观测物，它是一类点光源，对大气能见度的测量标准是点源在观测员眼睛上生成的照度。

Allard定律是指假设代表灯光的强度，观测大气能见度人员和观测物之间的路程，那么产生在测量者眼睛上照度就可以定量的表示为：

(5)

当测量大气能见度人员与目标物相距S时，假设此时观测物生成的照度刚好与其阈值E₀相等，那么将可称为目标物的能见长度，即

(6)

(7)

(8)

将（7）式代入（2）式，得：

(9)

通过(9)式，可以把S换算成气象上的能见度值。在实际的业务工作中，每个台站常会通过(9)式换算和绘制S和气象能见度值之间的列线图，即可以通过灯光强度和距离在图表中查得最远的能见距离^[4]。

人工测量大气能见度是存在很大误差的，而且严格地观测大气水平能见度是繁琐的，现阶段工作中获得气象光学距离的仪器通过透射仪和前散仪(能见度值的采样高度均在1.5m)。除此之外，还有一种数字摄像法。

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