常州市PM2.5與風向風速關系分析

周天雄+王國強+匡漢祎+陳明+陸琳

摘 要：PM2.5的濃度的變化與風向、風速的變化密切相關，通過對常州市2015—2016年PM2.5濃度與風向風速變化相關性分析，基本掌握了常州市不同空氣質量級別與風向風速的對應關系，為城市環境保護規劃，相關技術研究提供參考和借鑒。

關鍵詞：PM2.5；風向風速；分析

中圖分類號：S16 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170532068

引言

直徑≤2.5μm的顆粒物稱為細顆粒物又稱細粒、細顆粒、PM2.5，能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴重，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質，且在空氣中停留時間長、輸送距離遠，因此對人體健康和環境質量和氣象能見度有重要影響。

經過長期觀測發現，PM2.5濃度與風向風速的變化密切相關，當風向和風速發生不同變化時，常州市空氣質量相應的發生變化，掌握其變化規律，對預計空氣質量的變化服務廣大人民群眾有極大幫助。

1 研究方法

利用常州市國家基本氣象站2015—2016年PM2.5連續觀測的數據，結合同時期日10min平均風向風速，依據GB3095-2012《環境空氣質量標準》，將常州空氣質量指數5分級各級別對應的風向風速進行分析，找出PM2.5濃度與風之間的相互關系。

2 不同空氣質量指數與風關系分析

如圖1所示，就平均量而言，風速的大小與PM2.5濃度呈顯著反相關，風速矢量上升的過程是PM2.5濃度下降的過程，春、夏季風速逐漸上升時，月平均PM2.5濃度相反逐漸下降，秋冬季風速呈下行趨勢時，PM2.5濃度值卻逐漸增大。

2015—2016年中空氣質量指數為一級的共182d，平均風速為3.4m/s，其中有80d平均風速為3.1～4.0m/s，如圖2，占比45.1%，其次是48d的平均風速為2.1～3.0m/s，占比26.4%，這表示就風速而言，日平均風速當達到3.1～4.0m/s

或以上時，空氣質量指數達到一級的概率就較大。空氣質量指數的一級的統計日數中，風向主要集中在NNW-E（337～90）區域中，總計106d，占比72.5%，其中NNW有39d，占比21.4%，其次是32d的ENE風向，占比17.6%。

統計的空氣質量為二級共為309d，日平均風速為2.2 m/s，如圖3，在這些天數中，有135d平均風速為2.1～3.0m/s，占比43.7%，其次是115d的平均風速為1.1～2.0m/s，占比37.2%，這表示當日平均風速達到2.1～3.0m/s或以上時，空氣質量指數基本能維持二級。空氣質量二級出現的天數中，有51d主導風向為ENE-SE（67.5～135度），占比43.4%，如圖12，其中ENE為主導風的天數為51d，占比16.5%，其次為發生在NNW（326～349度）的34d，11.0%。

統計的輕度污染的天數也是空氣質量指數3級總共有156d，日平均風速為1.6 m/s，如圖4，其中61d日平均風速在1.1～2.0m/s，占比37.0%，其次為風速2.1 ～3.0m/s

的45d，占比27.3%，這說明當日平均風速在2.1 ～3.0m/s

或以下時，空氣質量便有輕度污染的條件。輕度污染的日子里，NNW-S（337～180）為主導風向，其中NNW（337）共24d，占比15.4%，其次為SSE（158）19d，占比12.2%。

2015—2016年間中度污染共65d，這65d的日風速為12. m/s，如圖15，其中30d日平均風速在1.1～2.0m/s，占比46.2%%，其次為風速≤1.1的17d，占比26.2%，這說明當日平均風速在1.1～2.0m/s或以下時，空氣質量出現中度污染的概率較大。中度污染的天數中，主導風出現在NE-S（45～180）區間，占比69.2%，其中ESE（113°）有10d，占比15.4%，其次為ENE（23）有9d，占比13.8%。

近2a重度污染也就是空氣質量指數5級共19d，這19d的日風速為0.7m/s，如圖16，其中12d日平均風速在≤1.0m/s，占比63.2%，其次為風速1.1～2.0m/s的7d，占比36.8%，數據表示當日平均風速在≤1.0m/s或以下時，空氣質量形成重度污染的概率非常高。重度污染的天數中，主導風出現在NNE-SSE（23～158）區間，占比79.0%，其中ENE（23）、SSE（158）分別有4d，各占比21.1%。

以上統計中可顯示，空氣質量1、2級也是就是優良的時候，風速在3.0m/s或以上時出現概率較高，此時主導風向在西北偏北到東；當空氣質量惡化到4、5級也就是中度、重度污染的時候，風速基本在2.0m/s以下，尤其是重度污染時日平均風速為0.7m/s，此時的主導風向轉為東北偏東到南風偏東，按污染源的區域分別來看，這主要是是長三角區域工業發達，耗能較大，人民生活水平較高，生活消耗能量偏高造成。

3 結論

風速的大小與PM2.5濃度呈顯著反相關，當日平均風速3.1～4.0m/s或以上時，空氣質量指數達到1級的概率就較大，2.1～3.0m/s或以上時，空氣質量指數基本能維持2級，當日平均在2.1～3.0m/s或以下時，空氣質量便有輕度污染的條件，1.1～2.0m/s或以下時，空氣質量便可能出現中度污染，當日平均風速在≤1.0m/s或以下時，空氣質量形成重度污染的概率非常高。根據統計，空氣質量指數1～5級時，主導風向區域分別為NNW-E、ENE-SE、NNW-S、NE-S、NNE-SSE。

參考文獻

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