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北京大气能见度的主要影响因子

姜江 张国平 高金兵

姜江, 张国平, 高金兵. 北京大气能见度的主要影响因子. 应用气象学报, 2018, 29(2): 188-199. DOI: 10.11898/1001-7313.20180206..
引用本文: 姜江, 张国平, 高金兵. 北京大气能见度的主要影响因子. 应用气象学报, 2018, 29(2): 188-199. DOI: 10.11898/1001-7313.20180206.
Jiang Jiang, Zhang Guoping, Gao Jinbing. Main influencing factors of visibility in Beijing. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(2): 188-199. DOI:  10.11898/1001-7313.20180206.
Citation: Jiang Jiang, Zhang Guoping, Gao Jinbing. Main influencing factors of visibility in Beijing. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(2): 188-199. DOI:  10.11898/1001-7313.20180206.

北京大气能见度的主要影响因子

DOI: 10.11898/1001-7313.20180206
资助项目: 

北京市气象局科技项目 BMBKJ201703010

详细信息
    通信作者:

    姜江, E-mail:jiangjiang@mail.iap.ac.cn

Main Influencing Factors of Visibility in Beijing

  • 摘要: 利用北京市道面自动气象站、国家级自动气象站等多种观测数据分析北京地区2007—2015年能见度及其主要影响因子, 并挑选两次典型低能见度事件过程进行详细分析。从空间分布看, 北京西北地区能见度明显高于中心城区和东南大部地区。从时间分布看, 北京地区平均能见度最大值出现在5月, 最小值出现在7月; 日间的最低值多出现在06:00(北京时, 下同)左右, 冬季略向后推迟; 最高值多出现在16:00前后, 冬季略有提前。整体而言, 2007—2015年北京地区发生低能见度事件的概率为62.14%, 且发生低能见度的事件集中于1~5 km, 霾事件中干霾、湿霾的发生频率分别为86.13%和13.87%。能见度的主要影响因子为相对湿度、风速和PM2.5浓度。其中, 能见度与风速呈正相关, 与相对湿度和PM2.5浓度呈反相关。需要指出的是, 当相对湿度增加至80%, 能见度受PM2.5浓度的影响程度在下降, 而主要受相对湿度的影响。基于所选个例, 当北京地区出现湿霾事件时, 能见度的恶化程度远高于干霾事件, 且PM2.5浓度需比干霾事件时下降得更低才能有效改善能见度。
  • 图  1  2007—2015年北京地区年平均能见度空间分布

    Fig. 1  The distribution of annual visibility in Beijing from 2007 to 2015

    图  2  2007—2015年月平均能见度及其影响因子

    Fig. 2  Visibility changes and its influencing factors from 2007 to 2015

    图  3  2007—2015年能见度及其影响因子日变化特征

    Fig. 3  Diurnal changes of visibility and its influencing factors from 2007 to 2015

    图  4  2007—2015年北京大气能见度(填色)与相对湿度及PM2.5浓度分布

    Fig. 4  The distribution of visibility(the shaded) versus relative humidity and PM2.5 concentration in Beijing from 2007 to 2015

    图  5  2013年1月9日07:00—1月17日10:00霾天气过程

    Fig. 5  A typical haze event from 0700 BT 9 Jan to 1000 BT 17 Jan in 2013

    图  6  2013年1月9日07:00—1月17日10:00霾天气过程能见度变化(单位:m)

    Fig. 6  Visibility changes of a typical haze event from 0700 BT 9 Jan to 1000 BT 17 Jan in 2013(unit:m)

    图  7  2014年12月25日15:00—12月30日10:00霾天气过程

    Fig. 7  A typical haze event from 1500 BT 25 Dec to 1000 BT 30 Dec in 2014

    图  8  2014年12月25日15:00—12月30日10:00霾天气过程能见度变化(单位:m)

    Fig. 8  Visibility changes of a typical haze event from 1500 BT 25 Dec to 1000 BT 30 Dec in 2014(unit:m)

    表  1  不同相对湿度条件下的能见度及其影响因子

    Table  1  Visibility and its influencing factors under different relative humidity conditions

    相对湿度/% 频率/% PM2.5浓度/(μg·m-3) 风速/(m·s-1) 能见度/m 能见度与PM2.5相关系数
    [0, 10) 0.36 28.59 2.06 18158.26 -0.02
    [10, 20) 7.00 29.09 1.73 17020.12 -0.39*
    [20, 30) 12.73 39.30 1.38 14685.35 -0.53*
    [30, 40) 12.77 55.12 1.11 12066.52 -0.54*
    [40, 50) 11.89 70.05 0.94 10047.71 -0.55*
    [50, 60) 11.99 82.74 0.84 8352.04 -0.62*
    [60, 70) 12.42 88.10 0.69 7103.22 -0.61*
    [70, 80) 11.49 91.87 0.60 5796.74 -0.59*
    [80, 90) 9.96 90.07 0.56 4592.97 -0.56*
    [90, 100) 9.38 81.57 0.43 3232.45 -0.47*
    注:*表示相关系数通过0.01的显著性水平。
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    表  2  不同能见度等级下的影响因子

    Table  2  Influencing factors of visibility under different visibility grades

    能见度/m 频率/% PM2.5浓度/(μg·m-3) 风速/(m·s-1) 相对湿度/%
    [0, 500) 0.30 176.41 0.23 97.18
    [500, 1000) 1.94 174.64 0.41 91.39
    [1000, 2000) 8.96 144.73 0.60 81.39
    [2000, 3000) 9.47 112.26 0.65 72.76
    [3000, 4000) 8.08 95.51 0.74 65.44
    [4000, 5000) 7.69 83.63 0.77 61.61
    [5000, 6000) 6.85 74.81 0.86 57.00
    [6000, 7000) 5.91 67.68 0.91 54.80
    [7000, 8000) 5.09 61.23 0.93 52.65
    [8000, 9000) 4.32 55.81 0.99 50.65
    [9000, 10000) 3.53 52.16 0.99 47.95
    [10000, 20000) 37.86 32.72 1.13 37.96
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    表  3  干霾不同等级下的能见度及其影响因子

    Table  3  Visibility and its influencing factors under dry haze grades

    干霾 频率/% PM2.5浓度/(μg·m-3) 相对湿度/% 能见度/m 风速/(m·s-1)
    轻微 51.14 67.20 48.71 7209 0.98
    轻度 27.48 98.05 56.22 4003 0.81
    中度 13.01 133.08 62.16 2495 0.71
    重度 8.37 190.61 67.50 1559 0.78
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    表  4  湿霾不同等级下的能见度及其影响因子

    Table  4  Visibility and its influencing factors under wet haze grades

    湿霾 频率/% PM2.5浓度/(μg·m-3) 相对湿度/% 能见度/m 风速/(m·s-1)
    轻微 3.51 94.38 83.17 6330 0.51
    轻度 14.45 106.07 85.05 3767 0.59
    中度 23.84 112.09 86.24 2406 0.62
    重度 58.20 158.44 87.62 1334 0.48
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-28
  • 修回日期:  2018-01-18
  • 刊出日期:  2018-03-31

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