不同相對(duì)濕度下大氣污染物對(duì)能見(jiàn)度影響的研究推薦課件

1、2021/8/2212021/8/222目錄一、前言二、能見(jiàn)度的影響因子三、大氣能見(jiàn)度與相對(duì)濕度的相關(guān)性研究四、不同相對(duì)濕度下大氣污染物對(duì)能見(jiàn)度的影響五、合肥市不同濕度下PM2.5、PM10與大氣能見(jiàn)度關(guān)系六、結(jié)論22021/8/223一、前言一、前言3能能見(jiàn)見(jiàn)度：度： 大氣能見(jiàn)度是指視力正常(對(duì)比閾值為0.05)的人，在當(dāng)時(shí)天氣條件下能夠在天空背景中看到和辨認(rèn)的目標(biāo)物(黑色、大小適中)的最大水平距離。它是氣象觀測(cè)的常規(guī)項(xiàng)目。也是表征大氣透明程度的一個(gè)重要的物理量。能見(jiàn)度的大小直接反映了大氣的干潔程度, 它與空氣中的水汽凝結(jié)物和干質(zhì)懸浮物( 天氣現(xiàn)象和大氣的污染程度) 有著密切關(guān)系。低能見(jiàn)度的

2、出現(xiàn)對(duì)交通運(yùn)輸、航空、電力、城市建設(shè)、空氣質(zhì)量和人民生活等有著較大影響2021/8/224研究背景及意義：研究背景及意義： 大氣顆粒物對(duì)大氣能見(jiàn)度、氣候變化以及人類健康等都有重要影響。在大多數(shù)城市中，可吸入顆粒物PM2.5、PM10是主要的污染物，成為多數(shù)學(xué)者研究的重點(diǎn)。在大氣污染物的擴(kuò)散和累積過(guò)程中，氣象條件起著重要的作用。研究表明污染物濃度的大小取決于氣象條件。而在氣象要素中，相對(duì)濕度對(duì)大氣污染物和能見(jiàn)度的影響較大。因此，探討和掌握大氣能見(jiàn)度的變化特征、影響因素以及不同相對(duì)濕度下污染物的對(duì)能見(jiàn)度的影響具有非常重要的意義。42021/8/2255研究方法：研究方法：1 1、能見(jiàn)度研究方法、能

3、見(jiàn)度研究方法 一般探測(cè)大氣能見(jiàn)度有兩種方法，目測(cè)法和器測(cè)法。1975年以前都是人工觀測(cè)能見(jiàn)度，存在很多主觀性和限制。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，利用數(shù)值方法對(duì)大氣能見(jiàn)度的模擬研究方興未艾。其中，對(duì)與霧有關(guān)的大氣能見(jiàn)度模擬與預(yù)報(bào)受到廣泛關(guān)注。2021/8/2266預(yù)報(bào)大氣能見(jiàn)度的數(shù)值模式：預(yù)報(bào)大氣能見(jiàn)度的數(shù)值模式：（1）NAQPMS、（2）CAPPS、（3）RAMS、（4）ARPS（5）MM5模式、（6）NJU - CAQPS模式數(shù)值研究工作中普遍采用大氣能見(jiàn)度的計(jì)算方法主要有數(shù)值研究工作中普遍采用大氣能見(jiàn)度的計(jì)算方法主要有3 3種：種：1Stoelinga和Warner給出的根據(jù)

4、消光系數(shù)計(jì)算大氣水平能見(jiàn)度的公式： Xvis=-ln(0.02)/ （1）其中Xvis是水平能見(jiàn)度(m)，為消光系數(shù)。2在無(wú)降水出現(xiàn)的情況下，可直接取云水消光系數(shù)ew作為公式(1)中的消光系數(shù)。所采用的經(jīng)驗(yàn)公式有： ew=144.7 LWC0.88 （2） ew=91 LWC0.65 （3） ew=145 LWC0.63 （4）3Gultepe et al提出了一種新的計(jì)算霧的能見(jiàn)度的微物理參數(shù)化方法，將能見(jiàn)度作為液態(tài)水含量LWC和云滴粒子數(shù)密度Nd 兩者的函數(shù)： Vis=1.002/（LWC*Nd）0.6473 （5）2021/8/22772、常用的分析方法、常用的分析方法（1）累積百分率分

5、析法（2）Ridit中值分析法（3）平均能見(jiàn)度年際和季節(jié)變化法2021/8/228二、能見(jiàn)度的影響因子二、能見(jiàn)度的影響因子一、從科學(xué)的角度的來(lái)說(shuō)，有四種影響因子：（1）大氣透明度（2）目標(biāo)物體和背景兩者之間的亮度對(duì)比（3）是由于氣溶膠及氣態(tài)污染物對(duì)光的散射和吸收（4）對(duì)比視感閾，是指當(dāng)亮度對(duì)比值減小到目標(biāo)物不能見(jiàn)的亮度對(duì)比值。二、一般來(lái)說(shuō)，也可分為兩類：一是大氣污染，二是氣象因子研究表明，大氣顆粒物特別是細(xì)顆粒物是造成能見(jiàn)度下降的主要原因。它們是通過(guò)散射和吸收消光作用來(lái)降低能見(jiàn)度的。能見(jiàn)度除受大氣污染的影響外，還與風(fēng)速、溫度、相對(duì)濕度等氣象條件及霧、降水、浮塵等天氣有密切關(guān)系。82021/8/

6、2299（一）氣象要素對(duì)能見(jiàn)度的影響（一）氣象要素對(duì)能見(jiàn)度的影響1 1、風(fēng)速、風(fēng)速白愛(ài)娟等在成都市大氣能見(jiàn)度變化特征及影響因子研究中得出以下結(jié)論由圖5可知，低能見(jiàn)度對(duì)應(yīng)低風(fēng)速，兩者相關(guān)系數(shù)達(dá)0.406。近地面風(fēng)速大，易將污染大氣吹離城市，將周邊新鮮空氣吹向城市，有利于局地的大氣擴(kuò)散。能見(jiàn)度變好。當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速小又無(wú)云時(shí)，容易行成逆溫現(xiàn)象，能見(jiàn)度變差。2021/8/2210102、氣壓、溫度、氣壓、溫度 張欣永等研究表明，氣象因子是影響能見(jiàn)度的重要因素，能見(jiàn)度與相對(duì)濕度和風(fēng)速相關(guān)性顯著，與氣壓呈弱的正相關(guān)，與氣溫呈弱的負(fù)相關(guān)，低能見(jiàn)度一般對(duì)應(yīng)高相對(duì)濕度和靜小風(fēng)天氣。2021/8/2211113、溫度

7、、溫度2021/8/22124、相對(duì)濕度、相對(duì)濕度 陳燕在南陽(yáng)市大氣能見(jiàn)度變化趨勢(shì)及影響因子分析中表明，能見(jiàn)度與相對(duì)濕度的變化呈明顯的反位相。 2021/8/2213（二）天氣現(xiàn)象對(duì)能見(jiàn)度的影響（二）天氣現(xiàn)象對(duì)能見(jiàn)度的影響 霧和霾霧和霾 近年來(lái)國(guó)際上關(guān)于大氣棕色云(ABC)的討論與交流中，統(tǒng)一用相對(duì)濕度(RH)80%來(lái)界定灰霾與霧。霧和霾對(duì)能見(jiàn)度的影響很大，RH90%是霧造成的，RH 介于80%90%之間則是二者共同造成的。2021/8/2214 陳燕統(tǒng)計(jì)了南陽(yáng)市1995- 2005年間大霧和輕霧的逐年變化，研究表明南陽(yáng)市08時(shí)平均能見(jiàn)度與輕霧日數(shù)的變化呈明顯的反相關(guān)，與大霧日數(shù)的變化也有相反

8、的對(duì)應(yīng)關(guān)系，霧是造成低能見(jiàn)度的主要原因之一。1 1、霧、霧2021/8/22152、霾、霾 指空氣中的灰塵、硫酸、有機(jī)碳?xì)浠衔锏却罅繕O細(xì)微的干塵粒子均勻的浮游在空中，使空氣渾濁，視野模糊并導(dǎo)致能見(jiàn)度惡化?；姻蔡焓且环N大氣污染現(xiàn)象。是空氣中懸浮的大量微粒尤其是PM2.5和氣象條件共同作用的結(jié)果。Yang Weifen通過(guò)對(duì)南京灰霾期間細(xì)顆粒物的分析發(fā)現(xiàn)，灰霾期間PM2.5的質(zhì)量濃度時(shí)非灰霾期間的1.19倍。圖2為青島市 2011 年 11 月下旬出現(xiàn)的持續(xù)灰霾天氣中的 PM2.5質(zhì)量濃度與大氣能見(jiàn)度的變化情況.從圖 中可以看出，從26 日 07: 00開(kāi)始，大氣能見(jiàn)度隨著 PM2.5質(zhì)量濃度的

9、逐漸升高而迅速下降29 日 00: 00 之后，隨著PM2.5質(zhì)量濃度的下降，大氣能見(jiàn)度迅速得到改善。2021/8/2216（三）大氣污染物對(duì)能見(jiàn)度的影響（三）大氣污染物對(duì)能見(jiàn)度的影響 研究表明，空氣中大氣顆粒物對(duì)光具有吸收和散射作用，其質(zhì)量濃度的增加會(huì)使大氣能見(jiàn)度下降,可貢獻(xiàn)城市大氣總消光系數(shù)的80%-90% ,其中顆粒物的散射能造成60%-90的能見(jiàn)度減弱。 PM10中含有的黑炭氣溶膠和水溶性離子盡管所占比例較小，但對(duì)人體健康產(chǎn)生危害,并對(duì)大氣能見(jiàn)度、平流層臭氧和全球氣候產(chǎn)生直接或間接的影響。細(xì)粒子PM2.5是PM10中主要的消光粒徑段。它的散射和吸收作用，都會(huì)導(dǎo)致能見(jiàn)度降低。2021/8

10、/22171、PM10張敬巧 等合肥市郊夏季PM10濃度及其與能見(jiàn)度的關(guān)系中表明： 考慮到RH 對(duì)粒徑分布的影響，以RH 80% 為界限，將( PM10) 分為2 組，可以看出，當(dāng)RH小于80% 時(shí)，能見(jiàn)度與(PM10) 具有顯著的線性負(fù)相關(guān)，而當(dāng)RH大于80% 時(shí)，二者相關(guān)性降低，呈指數(shù)負(fù)相關(guān)。2021/8/22182、PM2.5 張薇等在北京西南部大氣能見(jiàn)度變化與空氣污染關(guān)系分析研究中表明：PM2.5 與能見(jiàn)度的相關(guān)性較好，細(xì)粒子污染是造成能見(jiàn)度下降的主要原因。能見(jiàn)度與 PM2.5的擬合曲線大約在 100（微克/立方米）處是個(gè)分界。當(dāng) PM2.5100（微克/立方米）時(shí)，能見(jiàn)度的下降隨著

11、PM2.5 濃度降低不明顯。當(dāng) PM2.5100（微克/立方米）時(shí)，隨著 PM2.5濃度的下降，能見(jiàn)度迅速的升高。 因此在顆粒物治理的始階段 PM2.5降低對(duì)能見(jiàn)度改善效果不明顯。但是當(dāng)PM2.5降低到一定程度后，能見(jiàn)度會(huì)隨著 PM2.5的降低有所改善，并且非常顯著。大量研究表明大量研究表明：能見(jiàn)度的好壞與大氣消光作用的強(qiáng)弱是分不開(kāi)的。2021/8/2219PM2.5PM2.5、PM10PM10與能見(jiàn)度的相關(guān)性是不同的與能見(jiàn)度的相關(guān)性是不同的： 姚青等在天津冬季大氣能見(jiàn)度與空氣污染的相互關(guān)系中采用非線性回歸方程擬合能見(jiàn)度與污染物濃度的關(guān)系，由圖可知，能見(jiàn)度與PM25之間的相關(guān)性優(yōu)于與PMl0的

12、相關(guān)性，表明PM25質(zhì)量濃度對(duì)水平能見(jiàn)度的貢獻(xiàn)大于PMl0質(zhì)量濃度，這與以往的觀測(cè)相一致。3、2021/8/2220三、大氣能見(jiàn)度與相對(duì)濕度的相關(guān)性研究三、大氣能見(jiàn)度與相對(duì)濕度的相關(guān)性研究20 在影響大氣能見(jiàn)度的氣象條件中，相對(duì)濕度是最重要的因素之一。相對(duì)濕度通過(guò)兩種方式影響大氣能見(jiàn)度,一種通過(guò)測(cè)量得到水汽對(duì)太陽(yáng)輻射的直接散射消光,也可以通過(guò)大氣水汽含量使用瑞利散射理論計(jì)算。其間接效應(yīng)是通過(guò)氣溶膠的吸濕長(zhǎng)大,改變顆粒物的折射率來(lái)體現(xiàn)的,而另一種就比較復(fù)雜。相對(duì)濕度的增加有利于氣溶膠粒子的凝結(jié)、碰并和懸浮增長(zhǎng)效果,但這種效果對(duì)不同尺度、不同化學(xué)成分的粒子是不同的。研究表明：相對(duì)濕度與大氣能見(jiàn)度呈

13、負(fù)相關(guān)關(guān)系，相對(duì)濕度越大時(shí)，能見(jiàn)度越低。2021/8/2221 李學(xué)彬等在相對(duì)濕度與能見(jiàn)度的相關(guān)性研究中，利用 Mie 理論分析了相對(duì)濕度對(duì)能見(jiàn)度的影響。根據(jù) Mie 散射理論由氣溶膠的譜分布和它的折射率可以計(jì)算出氣溶膠的消光系數(shù)：這里 Qext是折射率 m、粒子半徑 r 和波長(zhǎng)的函數(shù)，由于譜分布 n(r)由粒子計(jì)數(shù)器測(cè)量得到。 當(dāng)相對(duì)濕度為 f 時(shí)，濕氣溶膠粒子半徑 r(f)和干氣溶膠半徑 r 的關(guān)系有如下經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式（其中U為常系數(shù))：2021/8/2222 利用上述理論，根據(jù)年月在北京實(shí)際測(cè)量的氣溶膠譜分布和相對(duì)濕度對(duì)大氣能見(jiàn)度進(jìn)行計(jì)算，得到能見(jiàn)度隨相對(duì)濕度的變化圖。結(jié)果表明，能見(jiàn)度和相對(duì)

14、濕度的負(fù)相關(guān)性，當(dāng)干粒子氣溶膠譜分布一定時(shí)，隨著相對(duì)濕度的增加，能見(jiàn)度逐漸減小。2021/8/2223能見(jiàn)度的計(jì)算和測(cè)量結(jié)果對(duì)比分析： 22日的理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)量能見(jiàn)度變化趨勢(shì)基本一致，使用23日12時(shí)的譜分布對(duì)23日的能見(jiàn)度進(jìn)行推算的準(zhǔn)確性很高，與實(shí)際測(cè)量結(jié)果相比誤差在15%以內(nèi)。此方法計(jì)算結(jié)果是合理的，盡管還存在不足，但這對(duì)分析相對(duì)濕度對(duì)能見(jiàn)度的影響以及預(yù)報(bào)氣象能見(jiàn)度是很有指導(dǎo)意義的。 2021/8/2224四、四、不同相對(duì)濕度下大氣污染物對(duì)能見(jiàn)度的影響不同相對(duì)濕度下大氣污染物對(duì)能見(jiàn)度的影響不同的相對(duì)濕度下大氣污染物對(duì)能見(jiàn)度的影響是不同的。 宋明等研究發(fā)現(xiàn)，大氣能見(jiàn)度與相對(duì)濕度線性相關(guān)系數(shù)

15、最高，PM2.5次之，大氣能見(jiàn)度隨相對(duì)濕度的增大而明顯降低。相對(duì)濕度低于60%時(shí)，大氣能見(jiàn)度與PM2.5的非線性相關(guān)性較好，與PM10次之，與PM10和PM2.5差值的相關(guān)性最差。相對(duì)濕度高于60% 時(shí)，大氣能見(jiàn)度與PM10的非線性相關(guān)性較好，與PM2.5相關(guān)性次之。大氣能見(jiàn)度與相對(duì)濕度非線性相關(guān)系數(shù)高于線性相關(guān)系數(shù)。 馮靜等在青島市采暖期PM2、5與大氣能見(jiàn)度的關(guān)系中表明，相對(duì)濕度超出 85% 時(shí)，大氣能見(jiàn)度與PM2.5質(zhì)量濃度的相關(guān)性差,相對(duì)濕度在85%的各區(qū)間內(nèi),大氣能見(jiàn)度與PM2.5質(zhì)量濃度均呈顯著負(fù)相關(guān)，特別是相對(duì)濕度在 60%-70% 時(shí)，大氣能見(jiàn)度與PM2.5質(zhì)量濃度的相關(guān)性最好

16、，PM2.5對(duì)大氣能見(jiàn)度的影響最直接。242021/8/22251 1、 如圖所示，陳義珍等在廣州市與北京市大氣能見(jiàn)度與顆粒物質(zhì)量濃度的關(guān)系中表明，PM2.5和 RH 是影響能見(jiàn)度的主要因子，不同的相對(duì)濕度下廣州市和北京市 PM2.5與能見(jiàn)度的相關(guān)性不同.70%RH80%時(shí),能見(jiàn)度與顆粒物濃度的相關(guān)性最好。2021/8/22262021/8/2227 2、 沈龍嬌等研究表明，各RH區(qū)段下，武漢市能見(jiàn)度與PM2.5濃度均成顯著負(fù)相關(guān)，隨著相對(duì)濕度的增加，能見(jiàn)度與PM2.5的相關(guān)性逐漸減弱。 當(dāng)RH小于50%時(shí)相關(guān)性最好，當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)80%時(shí)，相關(guān)性顯著下降。相對(duì)濕度較高時(shí)，雖沒(méi)有降水，但空氣中

17、仍有較多的水蒸汽和水滴，會(huì)影響能見(jiàn)度。2021/8/2228283、天津市不同相對(duì)濕度條件下大氣能見(jiàn)度與、天津市不同相對(duì)濕度條件下大氣能見(jiàn)度與PM2.5、PM10和和PM2.5差值及差值及PM10的非線的非線性擬合方程參數(shù)性擬合方程參數(shù) 當(dāng)RH60%時(shí)情況相反。能見(jiàn)度與與PM2.5、PM10差值相關(guān)系數(shù)也較高，說(shuō)明RH較大時(shí)，氣溶膠的吸濕增長(zhǎng)作用使得粗粒子在影響大氣能見(jiàn)度方面貢獻(xiàn)逐漸增大。2021/8/2229294、 上海大氣能見(jiàn)度與PM10、RH間相關(guān)性的研究表明，高濕度時(shí)的低大氣能見(jiàn)度并不一定對(duì)應(yīng)著高水平的大氣顆粒物污染，而主要與顆粒物的高含水量有關(guān)。 龔識(shí)懿，馮加良在上海地區(qū)大氣相對(duì)濕

18、度與PM10濃度和大氣能見(jiàn)度的相關(guān)性分析表明：PM10的變化率與RH顯著相關(guān)。即RH越大，K的絕對(duì)值越大。RH在大氣能見(jiàn)度的下降中起著重要的作用。RH在75%以上時(shí)，相同的PM10增加量所導(dǎo)致的大氣能見(jiàn)度下降量是RH在 40-45%時(shí)的5倍以上。2021/8/223030五、合肥市不同濕度下五、合肥市不同濕度下PM2.5PM2.5、PM10PM10與大氣能與大氣能見(jiàn)度關(guān)系見(jiàn)度關(guān)系 氣象資料采用國(guó)家基本氣象站58321地面觀測(cè)數(shù)據(jù)，觀測(cè)地點(diǎn)為合肥市314.7N 、117.18E，的駱崗機(jī)場(chǎng)。觀測(cè)時(shí)間為2014年1月1日至2014年12月31號(hào)。每天進(jìn)行四次定點(diǎn)觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間為02時(shí)、08時(shí)、14時(shí)、20時(shí)。氣象觀測(cè)執(zhí)行國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)前對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)，并定時(shí)標(biāo)定。 環(huán)境數(shù)據(jù)來(lái)源于安徽省環(huán)境監(jiān)測(cè)站1277A ，觀測(cè)地點(diǎn)為合肥市31.7956N 、117.302 E的包河區(qū)。 所有資料均進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理成小時(shí)平均值。2021/8/22312014年1月1日至2014年12月30日合肥市各個(gè)季節(jié)能見(jiàn)度、PM2.5、PM10和氣象條件表季節(jié)季節(jié)能見(jiàn)度能見(jiàn)度PM2.5濃度濃度PM10濃度濃度溫度溫度相對(duì)濕度相對(duì)濕度風(fēng)速風(fēng)速（km）(g/ m3)(