常州市PM2.5与风向风速关系分析

周天雄+王国强+匡汉祎+陈明+陆琳

摘 要：PM2.5的浓度的变化与风向、风速的变化密切相关，通过对常州市2015—2016年PM2.5浓度与风向风速变化相关性分析，基本掌握了常州市不同空气质量级别与风向风速的对应关系，为城市环境保护规划，相关技术研究提供参考和借鉴。

关键词：PM2.5；风向风速；分析

中图分类号：S16 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170532068

引言

直径≤2.5μm的颗粒物称为细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5，能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质，且在空气中停留时间长、输送距离远，因此对人体健康和环境质量和气象能见度有重要影响。

经过长期观测发现，PM2.5浓度与风向风速的变化密切相关，当风向和风速发生不同变化时，常州市空气质量相应的发生变化，掌握其变化规律，对预计空气质量的变化服务广大人民群众有极大帮助。

1 研究方法

利用常州市国家基本气象站2015—2016年PM2.5连续观测的数据，结合同时期日10min平均风向风速，依据GB3095-2012《环境空气质量标准》，将常州空气质量指数5分级各级别对应的风向风速进行分析，找出PM2.5浓度与风之间的相互关系。

2 不同空气质量指数与风关系分析

如图1所示，就平均量而言，风速的大小与PM2.5浓度呈显著反相关，风速矢量上升的过程是PM2.5浓度下降的过程，春、夏季风速逐渐上升时，月平均PM2.5浓度相反逐渐下降，秋冬季风速呈下行趋势时，PM2.5浓度值却逐渐增大。

2015—2016年中空气质量指数为一级的共182d，平均风速为3.4m/s，其中有80d平均风速为3.1～4.0m/s，如图2，占比45.1%，其次是48d的平均风速为2.1～3.0m/s，占比26.4%，这表示就风速而言，日平均风速当达到3.1～4.0m/s

或以上时，空气质量指数达到一级的概率就较大。空气质量指数的一级的统计日数中，风向主要集中在NNW-E（337～90）区域中，总计106d，占比72.5%，其中NNW有39d，占比21.4%，其次是32d的ENE风向，占比17.6%。

统计的空气质量为二级共为309d，日平均风速为2.2 m/s，如图3，在这些天数中，有135d平均风速为2.1～3.0m/s，占比43.7%，其次是115d的平均风速为1.1～2.0m/s，占比37.2%，这表示当日平均风速达到2.1～3.0m/s或以上时，空气质量指数基本能维持二级。空气质量二级出现的天数中，有51d主导风向为ENE-SE（67.5～135度），占比43.4%，如图12，其中ENE为主导风的天数为51d，占比16.5%，其次为发生在NNW（326～349度）的34d，11.0%。

统计的轻度污染的天数也是空气质量指数3级总共有156d，日平均风速为1.6 m/s，如图4，其中61d日平均风速在1.1～2.0m/s，占比37.0%，其次为风速2.1 ～3.0m/s

的45d，占比27.3%，这说明当日平均风速在2.1 ～3.0m/s

或以下时，空气质量便有轻度污染的条件。轻度污染的日子里，NNW-S（337～180）为主导风向，其中NNW（337）共24d，占比15.4%，其次为SSE（158）19d，占比12.2%。

2015—2016年间中度污染共65d，这65d的日风速为12. m/s，如图15，其中30d日平均风速在1.1～2.0m/s，占比46.2%%，其次为风速≤1.1的17d，占比26.2%，这说明当日平均风速在1.1～2.0m/s或以下时，空气质量出现中度污染的概率较大。中度污染的天数中，主导风出现在NE-S（45～180）区间，占比69.2%，其中ESE（113°）有10d，占比15.4%，其次为ENE（23）有9d，占比13.8%。

近2a重度污染也就是空气质量指数5级共19d，这19d的日风速为0.7m/s，如图16，其中12d日平均风速在≤1.0m/s，占比63.2%，其次为风速1.1～2.0m/s的7d，占比36.8%，数据表示当日平均风速在≤1.0m/s或以下时，空气质量形成重度污染的概率非常高。重度污染的天数中，主导风出现在NNE-SSE（23～158）区间，占比79.0%，其中ENE（23）、SSE（158）分别有4d，各占比21.1%。

以上统计中可显示，空气质量1、2级也是就是优良的时候，风速在3.0m/s或以上时出现概率较高，此时主导风向在西北偏北到东；当空气质量恶化到4、5级也就是中度、重度污染的时候，风速基本在2.0m/s以下，尤其是重度污染时日平均风速为0.7m/s，此时的主导风向转为东北偏东到南风偏东，按污染源的区域分别来看，这主要是是长三角区域工业发达，耗能较大，人民生活水平较高，生活消耗能量偏高造成。

3 结论

风速的大小与PM2.5浓度呈显著反相关，当日平均风速3.1～4.0m/s或以上时，空气质量指数达到1级的概率就较大，2.1～3.0m/s或以上时，空气质量指数基本能维持2级，当日平均在2.1～3.0m/s或以下时，空气质量便有轻度污染的条件，1.1～2.0m/s或以下时，空气质量便可能出现中度污染，当日平均風速在≤1.0m/s或以下时，空气质量形成重度污染的概率非常高。根据统计，空气质量指数1～5级时，主导风向区域分别为NNW-E、ENE-SE、NNW-S、NE-S、NNE-SSE。

参考文献

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[2]张仁健. 北京郊区夏季PM2.5和黑碳气溶胶的观测资料分析[J]. 气象科学，2011（8）.

[3]李军. 气象因素对北京市大气颗粒物浓度影响的非参数分析[J]. 环境科学研究，2009（6）.

[4]郑晓霞.降雨过程后北京城区PM2.5时空变化研究[J].生态环境学报，2014（5）.