氣候變化對安徽省大氣污染擴(kuò)散能力的影響

黃勇，張紅，汪臘寶，王儒威，梅建鳴

（1.安徽省氣象科學(xué)研究所 大氣科學(xué)與衛(wèi)星遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥 230031；2.壽縣國家氣候觀象臺，安徽 壽縣 232200；3.中國氣象局 淮河流域典型農(nóng)田生態(tài)氣象觀測野外科學(xué)試驗(yàn)基地，安徽 壽縣 232200；4.安徽省環(huán)境科學(xué)研究院，合肥 230071；5.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院，合肥 230026；6.銅陵市環(huán)境監(jiān)測中心站，安徽 銅陵 244000）

近年來，受到全球氣候變化的影響，我國的氣候條件也發(fā)生了顯著的變化。對于年平均氣溫來說，近百年來大氣溫度升高了0.5～0.8 ℃[1]。對于其他一些物理量而言，雖然無明顯的變化趨勢，但年際變化的波動較大[1-3]。

氣候條件的顯著變化，不僅對植被生態(tài)和地表水循環(huán)產(chǎn)生了影響[4-7]，并且對區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量和污染物分布造成了一定的影響[8-11]。已有研究結(jié)果表明，氣溫升高、降水頻率降低、天氣形勢改變等變化，均可能對區(qū)域的大氣污染氣象條件造成負(fù)面影 響[12-14]。Meleux 等[15]的研究結(jié)果顯示，氣候變化對O3濃度的影響與氣溫升高、干旱頻發(fā)之間有著明顯的關(guān)系，并且這種關(guān)系還隨著地域的變化而變。符傳博等對華南地區(qū)1960—2013 年霾的研究結(jié)果也表明，年平均風(fēng)速、大風(fēng)日數(shù)、小風(fēng)日數(shù)、降水日數(shù)等因子的變化，致使華南地區(qū)氣溶膠粒子的擴(kuò)散能力下降，濕沉降能力減弱[16]。毛敏娟等[17]研究表明，1996—2015 年在氣候變化影響下，浙江省的大氣污染擴(kuò)散能力呈現(xiàn)出下降的變化趨勢。另外，已有研究表明，城市化、地形地貌差異等都會對大氣污染擴(kuò)散能力造成一定的影響[18]。

安徽省地處南溫帶-亞熱帶的氣候過渡區(qū)，淮河以北為南溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，以南為亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。安徽省內(nèi)地形地貌復(fù)雜，長江、淮河兩大水系自西向東橫穿安徽，北部為（淮北）平原，東部有（江淮）丘陵，南部和西部均為山區(qū)（皖南山區(qū)和大別山區(qū)）。特殊的氣候條件、地理位置以及多樣化的地形地貌，使得這一地區(qū)的氣候變化也呈現(xiàn)出其獨(dú)有的變化特征[19-20]。文中利用安徽省氣候中心整編的30 年（1981—2010 年）地面氣候觀測資料，分析全球氣候變化影響下，安徽省的大氣污染擴(kuò)散能力變化特征，為有效應(yīng)對氣候變化影響下的安徽省大氣污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

所用資料為安徽省氣象部門整編的30 年（1981—2010 年）氣候數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)集包括了安徽全省81 個氣象臺站，逐日的地面常規(guī)氣象觀測數(shù)據(jù)。文中主要用到數(shù)據(jù)集中的總云量、低云量、氣溫、氣壓、濕度、降水、風(fēng)向和風(fēng)速等氣象要素。從中選取出 35 個在1981—2010 年間未進(jìn)行遷移的站點(diǎn)的觀測資料，對安徽全省逐年的大氣污染擴(kuò)散能力進(jìn)行分析。分析的參數(shù)主要包括：穩(wěn)定日所占比重，以及在假定相同的污染源影響下，大氣污染的最大落地濃度和最大落地距離。在這35 個臺站中，城市站8 個，郊區(qū)站12 個，鄉(xiāng)村站15 個，如圖1 所示。

圖1 安徽省地形高度與35 個臺站分布

大氣穩(wěn)定度是評價大氣污染擴(kuò)散能力的主要指標(biāo)之一。在目前通用的眾多計(jì)算方法中，Pasquill 穩(wěn)定度分級法[21]是較為常用的一種方法，且較適用于我國國情。在Pasquill 穩(wěn)定度分級法中，考慮到近地層大氣的熱能主要來源于地球表面的長波輻射加熱，而地球表面溫度的升高主要依賴于太陽短波輻射的加熱作用。因此可以用太陽高度角、云量和風(fēng)速來判斷地球表面輻射加熱的狀況，進(jìn)而評價大氣的穩(wěn)定度。根據(jù)Pasquill 穩(wěn)定度分級法，大氣穩(wěn)定度可分為6 個等級，分別為：強(qiáng)不穩(wěn)定、不穩(wěn)定、弱不穩(wěn)定、中性、較穩(wěn)定和穩(wěn)定，分別以A、B、C、D、E、F 進(jìn)行表示。分類時，先通過太陽高度角與云量來計(jì)算出太陽輻射的等級，再通過太陽輻射等級與地面的風(fēng)速，來確定大氣穩(wěn)定度的等級。

在Pasquill 穩(wěn)定度分級法[21]中，通常只在夜間，或者是風(fēng)速小于3 m/s 的清晨和傍晚，才會出現(xiàn)穩(wěn)定的大氣層結(jié)。強(qiáng)不穩(wěn)定的大氣層結(jié)通常出現(xiàn)在太陽高度角大于35°的中午前后，且風(fēng)速要小于3 m/s。另外，云量越多，地面風(fēng)速越大，大氣層結(jié)就越趨向于中性。因此，在沒有太陽輻射加熱的夜間，大氣層結(jié)一般為中性、較穩(wěn)定或穩(wěn)定等級；而在太陽輻射較強(qiáng)且風(fēng)速較?。ǎ? m/s）的晴天白晝，大氣的層結(jié)多數(shù)為不穩(wěn)定等級。

根據(jù)以上分析，文中以晴天且風(fēng)速較小為標(biāo)準(zhǔn)，來判斷不穩(wěn)定的大氣層結(jié)，并且認(rèn)為當(dāng)日白晝出現(xiàn)了不穩(wěn)定等級的大氣層結(jié)，則認(rèn)為該日為大氣層結(jié)不穩(wěn)定，稱為不穩(wěn)定日。不穩(wěn)定日比重則定義為當(dāng)年不穩(wěn)定日數(shù)占全年總?cè)諗?shù)的百分比。

此外，為了解氣候變化影響下，安徽省大氣污染擴(kuò)散能力的變化特征及其地域差異，利用1981—2010年35 個氣象臺站的地面觀測數(shù)據(jù)，在設(shè)定相同大氣污染排放源的基礎(chǔ)上，模擬35 個站點(diǎn)所代表區(qū)域的大氣污染擴(kuò)散能力。大氣污染排放源的相關(guān)信息如下：排放量為1000 kg/h，排煙率為500 m3/s，煙囪高度為120 m，煙氣溫度為100 ℃，煙囪直徑為10 m。采用點(diǎn)源高斯污染擴(kuò)散模型，模擬該排放源所排放污染物在大氣中的擴(kuò)散情況，統(tǒng)計(jì)最大落地濃度（cmax）及其對應(yīng)的最大落地距離（Lmax）這兩個物理量，以此來表征大氣污染擴(kuò)散能力。具體計(jì)算公式為：

式中：Q 為單位時間的污染物排放量，mg/s；Y為該點(diǎn)與通過排氣筒的風(fēng)向軸線在水平面上的垂直 距離，m；σy為垂直于風(fēng)向的水平橫向擴(kuò)散系數(shù)，m； σz為鉛直擴(kuò)散系數(shù)，m；U 排氣筒出口處的平均風(fēng)速。

式中：h 為混合層厚度；He為排氣筒有效高度，等于排氣筒高度H 加上煙氣抬升高度ΔH。

2 不穩(wěn)定日占比

統(tǒng)計(jì)1981—2010 年全省年均不穩(wěn)定日頻率的逐年變化，結(jié)果如圖2 所示?？梢钥闯?，不穩(wěn)定日的出現(xiàn)頻率有逐年上升的趨勢。為進(jìn)一步掌握不穩(wěn)定日頻率逐年上升的速率，采用線性回歸方法，對逐年的不穩(wěn)定日頻率進(jìn)行擬合。通過線性回歸擬合，得到不穩(wěn)定日頻率逐年變化的表達(dá)式為：

y=0.0031x+0.2421

式中：y 為逐年的不穩(wěn)定日頻率；x 為自1981年開始的年份序號（1981 年為1，1982 年為2，…，2010 年為30）。從關(guān)系式中可以看出，1981 年以后不穩(wěn)定日頻率以24.21%為基礎(chǔ)，每年上升0.31%。尤其是在2001 年以后，不穩(wěn)定日頻率逐年上升的現(xiàn)象尤為明顯。

從圖2 還可以看出，安徽省全省平均的不穩(wěn)定日頻率呈現(xiàn)出逐年上升的變化趨勢，但對于各個觀測站點(diǎn)來說，不一定存在著相同的變化趨勢。為解決這一問題，分別統(tǒng)計(jì)每個站點(diǎn)不穩(wěn)定日頻率的逐年變化趨勢，并制作變化速率的空間分布圖。

圖2 1981—2010 年安徽省大氣不穩(wěn)定日頻率時序

首先，利用一元線性回歸方法，擬合得到每個站點(diǎn)不穩(wěn)定日頻率的變化速率。然后，采用克里格插值方法將 35 個臺站的變化速率，插值成分辨率為0.1°×0.1°網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，并采用surfer 軟件制作空間分布圖。35 個臺站不穩(wěn)定日頻率逐年變化速率見表1，可以看出，在35 個臺站中，大多數(shù)站（77%）出現(xiàn)上升的變化趨勢，只有8 個站出現(xiàn)了逐年下降的變化特征。在不穩(wěn)定日頻率逐年上升的臺站中，霍邱站的上升速率最快，達(dá)到了1.35%/a。逐年下降的8 個臺站中，安慶站的速率快，為-0.32%/a。

從不穩(wěn)定日頻率逐年變化速率的空間分布圖（圖 3）來看，大部分地區(qū)的不穩(wěn)定日頻率都呈現(xiàn)出了逐年上升的變化趨勢，淮河及其兩岸地區(qū)為上升趨勢最為明顯的區(qū)域。另外，在安徽省最北的靈璧縣、沿（長）江部分市縣以及皖南東部局部地區(qū)出現(xiàn)了不穩(wěn)定日頻率逐年下降的趨勢。

總的來說，在安徽省的大部分地區(qū)，大氣層結(jié)表現(xiàn)為不穩(wěn)定的日數(shù)呈現(xiàn)出逐年升高的變化趨勢。僅僅是在安徽最北部、沿（長）江局部地區(qū)和皖南山區(qū)東部的局部地區(qū)出現(xiàn)了不穩(wěn)定日逐年降低的變化特征。

表1 35 個臺站位置（城市站/郊區(qū)站）不穩(wěn)定日占比逐年變化趨勢 %/a

圖3 1981—2010 年安徽省不穩(wěn)定日占比逐年變化 趨勢空間分布

3 大氣污染擴(kuò)散能力

3.1 時間變化

首先，對35 個站點(diǎn)計(jì)算得到的逐日cmax和Lmax進(jìn)行空間算術(shù)平均，得到全省平均的逐日最大落地濃度（cmaxsave）以及相應(yīng)的距離（Lmaxsave）。然后，對每年的cmaxsave和Lmaxsave進(jìn)行算術(shù)平均值，得到年均的cmaxsave和Lmaxsave。逐年年均cmaxsave和Lmaxsave的時序變化如圖4 和5 所示。1981—2010 年，全省的cmaxsave經(jīng)歷了“降低-升高-降低”的起伏式變化。其中，1981—1997 年為cmaxsave降低的時期，1997—2004年為cmaxsave上升的時期，2004 年以后，cmaxsave再次出現(xiàn)逐年降低的變化特征。Lmaxsave逐年變化與cmaxsave的變化正好相反，總體上呈現(xiàn)出“升高-降低-升高”的變化規(guī)律。其中，1981—1997 年為Lmaxsave逐年升高的時期，1997—2004 年為逐年降低的時期，2004 年以后，Lmaxsave再次出現(xiàn)逐年升高的變化特征。

圖4 1981—2010 年安徽省c max save 的逐年變化

圖5 1981—2010 年安徽省L max save 的逐年變化

從上述分析可以看出，以Lmaxsave和cmaxsave為代表的大氣擴(kuò)散能力的逐年變化趨勢與不穩(wěn)定日頻率的時間變化規(guī)律總體上一致。所不同的是，在 1997—2004 年這一段時期內(nèi)，大氣污染擴(kuò)散能力呈現(xiàn)出顯著減弱的變化趨勢，而不穩(wěn)定日頻率雖然有降低的特征，但變化幅度不大。

3.2 空間分布

在35 個站點(diǎn)逐日cmax和Lmax計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，分別對每個站點(diǎn)的cmax和Lmax進(jìn)行多年平均，從而得到每個站點(diǎn)最大落地濃度（cmaxtave）及其對應(yīng)距離（Lmaxtave）的多年平均情況（氣候態(tài)）。最后，采用Surfer 軟件中的克里格插值方法，將35 個站點(diǎn)的cmaxtave和Lmaxtave插值到分辨率為0.1°×0.1°的等經(jīng)緯距網(wǎng)格上，繪制cmaxtave和Lmaxtave的空間分布圖，如圖6 所示。

1981—2010 年，安徽省cmaxtave的空間分布總體上自東向西呈現(xiàn)一個“高-低-高-低”的起伏式分布。其中，在皖東、淮河及其以北的中部、大別山區(qū)東部和北部、沿（長）江西部以及皖南山區(qū)東部存在著Cmaxtave 的極大值中心，即這些區(qū)域的大氣污染擴(kuò)散能力相對較差。而在淮河以北東北部、沿（長）江中部、江淮之間中部以及皖南山區(qū)南部，出現(xiàn)了 cmaxtave的極小值中心，即這些區(qū)域的大氣污染擴(kuò)散能力較好。

圖6 安徽省c max tave 和L max tave 的空間分布

對于Lmaxtave而言，多年平均值的空間分布中，存在著3 個極小值中心以及3 個的極大值中心。3 個極小值中心分別位于皖西、淮河以北中北部以及沿（長）江東部到皖南山區(qū)東北部；而3 個極大值中心分別位于皖南山區(qū)東部、沿（長）江中西部、淮河及其以北地區(qū)的西部。

雖然時間變化中存在著明顯的“濃度大、距離近；濃度小、距離遠(yuǎn)”的反相相關(guān)關(guān)系，但空間分布中cmaxtave和Lmaxtave之間的反相相關(guān)關(guān)系不明顯。在淮河以北西部、沿（長）江西部以及皖南山區(qū)東北部存在著“濃度大、距離遠(yuǎn)”的特征。這說明，在這些區(qū)域內(nèi)，因存在著較強(qiáng)的水平風(fēng)速，從而使得大氣污染具有較強(qiáng)的水平輸送能力，將污染物輸送到較遠(yuǎn)的距離。這些區(qū)域內(nèi)垂直方向上的大氣擴(kuò)散能差，大氣污染雖然能輸送到較遠(yuǎn)的地區(qū)，但因垂直方向上的擴(kuò)散能力差，導(dǎo)致大氣污染維持著較高的濃度數(shù)值。

與總體呈現(xiàn)逐年升高變化趨勢的大氣不穩(wěn)定層結(jié)出現(xiàn)頻率相比，大氣污染擴(kuò)散能力的空間分布較為復(fù)雜。大氣不穩(wěn)定層結(jié)主要反映大尺度氣象條件的影響，而大氣污染擴(kuò)散除受氣象條件影響外，還受到局地的地形地貌、城市建設(shè)等因素的影響，從而導(dǎo)致大氣污染擴(kuò)散能力的空間分布表現(xiàn)出更加復(fù)雜的特征。

3.3 變化趨勢

通過以上時空分布特征的分析可以看出，受氣候變化影響，安徽省的大氣污染擴(kuò)散能力總體上呈現(xiàn)“增強(qiáng)-減弱-增強(qiáng)”的起伏變化，并且存在著較為明顯的空間差異。為了解大氣污染擴(kuò)散能力逐年變化的空間差異，以及這種差異是否與地形、地理位置有關(guān)。對每個站點(diǎn)進(jìn)行逐年cmax和Lmax的平均值的計(jì)算，并利用線性擬合方法（y=ax+b，y 為cmax或Lmax，x 為年份序號），來進(jìn)行擬合1981—2010 年cmax和Lmax的逐年變化，并通過分析參數(shù)a 的數(shù)值，來了解變化趨勢。擬合結(jié)果見表2。

從擬合結(jié)果來看，cmax呈現(xiàn)逐年升高和降低趨勢的站點(diǎn)分別占51.4%和48.6%。其中，逐年升高趨勢最為顯著的是渦陽站，升高速率為1.51×10-4mg/(m3·a)；而濉溪站的降低趨勢最為明顯，逐年降低的速率為 -1.48×10-4mg/(m3·a)。35 個站點(diǎn)中，有12 個站的Lmax出現(xiàn)逐年縮短的趨勢，其中，縮短最為明顯的是東至站，逐年縮短的速率為-33.22 m/a；巢湖站逐年增大的趨勢最為顯著，增大速率為41.85 m/a

采用克里格插值方法將35 個臺站cmax和Lmax的變化速插值成分辨率為0.1°×0.1°網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，并采用Surfer 軟件制作空間分布圖（如圖7 所示）。從空間分布來看，大別山區(qū)東部、淮河及其以北地區(qū)的西部、江淮東部以及皖南東部等地區(qū)的cmax呈現(xiàn)出逐年升高的趨勢，其他地區(qū)均呈現(xiàn)出逐年降低的變化趨勢。對于Lmax而言，逐年變化趨勢的空間分布特征相對較為復(fù)雜。逐年縮短的區(qū)域主要在大別山區(qū)、皖南山區(qū)東部和西部、淮河西部以及淮河以北地區(qū)的西部和東部。在安徽省中東部的蕪湖、合肥及馬鞍山一帶，則呈現(xiàn)出顯著增大的變化趨勢。此外，在沿（長）江西部、皖南山區(qū)南部（休寧附近）以及淮河以北地區(qū) 的中北部，也表現(xiàn)出了逐年增大的變化趨勢，但是變化速率要小于中東部地區(qū)。

表2 各站c max 和L max 的變化速率

圖7 c max 和L max 平均值變化趨勢的空間分布

cmax的升高，說明污染物在大氣中的擴(kuò)散能力減弱，而大氣污染擴(kuò)散能力的減弱也會在一定程度上引起Lmax的縮短。在cmax和Lmax變化趨勢的空間分布中，大部分地區(qū)都呈現(xiàn)出反位相關(guān)系的變化趨勢，即cmax在升高，而Lmax在縮短，或者cmax在降低，而Lmax在增大。也存在部分地區(qū)cmax和Lmax的變化趨勢呈同位相關(guān)系，也就是說cmax升高的同時，Lmax也在增大，或者cmax降低，且Lmax縮短。這些cmax和Lmax同位相變化的區(qū)域主要位于：淮河以北東部、沿（長）江西部、大別山西北部以及皖南山區(qū)東北部。其中，淮河以北東部、大別山西北部和皖南山區(qū)東北部的cmax在逐年降低、Lmax逐年縮短；而在沿（長）江西部的cmax在升高的同時，Lmax也在增大。

為了解極端情況下大氣污染擴(kuò)散能力的變化，分別統(tǒng)計(jì)35 個站點(diǎn)逐年cmax的極端值（一年中的極大值和極小值），并利用線性方程來擬合極端值的變化趨勢，從而得到氣候變化影響下35 個站點(diǎn)cmax極值（極大值和極小值）的變化情況，如圖8 所示。

從cmax極值變化趨勢的空間分布可以看出，皖南山區(qū)東部、沿（長）江中西部、大別山區(qū)東部和南部、淮河及其以北地區(qū)西部和東部等地區(qū)的極大值，呈現(xiàn)出逐年升高的變化趨勢。與平均值的變化趨勢相比，在淮河以北東部的局部地區(qū)，出現(xiàn)了一個cmax升高的區(qū)域，但這一區(qū)域內(nèi)cmax平均值的變化趨勢不明顯。極小值逐年升高的區(qū)域主要位于皖南山區(qū)東部、沿（長）江中西部、大別山區(qū)東部和南部、沿淮北西部以及皖東等，極小值具有著與極大值相似的變化趨勢空間分布特征。

圖8 c max 極值變化趨勢的空間分布

4 成因分析

以上分析表明，在全球氣候變化影響下，1981—2010 年安徽省的大氣污染擴(kuò)散能力總體呈現(xiàn)“增強(qiáng)-減弱-增強(qiáng)”的起伏式變化特征，雖然1997—2004 年大氣污染擴(kuò)散能力出現(xiàn)了短暫的減弱，但是總體上仍然呈現(xiàn)出增強(qiáng)的變化趨勢。高斯擴(kuò)散模型原理[19]表明，太陽輻射、風(fēng)速、氣溫、環(huán)境大氣穩(wěn)定等要素是影響大氣污染擴(kuò)散能力的主要因素。

年均氣溫總體上呈現(xiàn)逐年升高的變化趨勢，并且在大氣污染擴(kuò)散能力減弱的時期內(nèi)（1997—2004 年），未出現(xiàn)明顯的特征變化。受城市化的影響，高溫頻率有所增加[22]，日均氣溫超過32 ℃的高溫頻率，在這段時期內(nèi)表現(xiàn)出逐年增大的變化趨勢。2004 年以后，高溫頻率再次表現(xiàn)出顯著的逐年降低的變化趨 勢[19]。此外，對于不穩(wěn)定日出現(xiàn)頻率而言，雖然總體上在1981—2010 年這段時期內(nèi)呈現(xiàn)出逐年升高的變化趨勢，但是在大氣污染擴(kuò)散能力減弱的時期內(nèi)（1997—2004 年），也表現(xiàn)出了一個較弱的逐年降低的變化趨勢。

從風(fēng)速來看，1981—2010 年，受氣象站點(diǎn)周邊城市化[23]的影響（城市化對年平均風(fēng)速減弱的貢獻(xiàn)率為40%），平均風(fēng)速總體上呈現(xiàn)出逐年減弱的變化趨勢。在1997—2004 年這段時期內(nèi)，出現(xiàn)了風(fēng)速的先小幅增大，隨后逐漸減小的波動，風(fēng)速在2.2～2.4 m/s之間變化[19]。

當(dāng)風(fēng)速較小時，大氣的輸送能力較差，大氣中的熱量分布不均勻，易出現(xiàn)大氣垂直方向上的不穩(wěn)定運(yùn)動，污染物隨著不穩(wěn)定的大氣層結(jié)而逐漸擴(kuò)散，即以擴(kuò)散運(yùn)動為主。隨著風(fēng)速的逐漸增大，大氣中的熱能分布較為均一，大氣層結(jié)垂直方向上的交換能逐漸減弱，污染物的擴(kuò)散運(yùn)動逐漸被輸送運(yùn)動所代替。當(dāng)風(fēng)速超過一定數(shù)值后，輸送運(yùn)動占據(jù)主導(dǎo)地位，污染物隨著大氣的運(yùn)動而被帶至下風(fēng)方，從而降低本地的污染物濃度。鑒于以上分析，1997—2004 年這時期內(nèi)，出現(xiàn)的大氣污染擴(kuò)散能力減弱的現(xiàn)象，可以歸結(jié)為風(fēng)速恰好處于污染物擴(kuò)散運(yùn)動到輸送運(yùn)動的臨界值（日均風(fēng)速臨界值在2.2～2.4 m/s 之間）。增大的風(fēng)速使得大氣污染物的輸送能力增強(qiáng)，而擴(kuò)散能力減弱。增強(qiáng)的大氣污染物輸送能力，雖然降低了大氣的擴(kuò)散能力，但是增強(qiáng)了污染物的區(qū)域輸送，從而降低了污染事件的發(fā)生。對安徽省霾天氣發(fā)生頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果也表明，霾天氣總體上呈增多趨勢，但在 1997—2004 年出現(xiàn)了短暫的霾日減少的現(xiàn)象[24]。這與文中分析的結(jié)果相一致，即水平風(fēng)速的增大，一方面減弱了大氣污染物在垂直方向上的擴(kuò)散能力，使得cmax升高和Lmax縮短；但另一方面也增強(qiáng)了污染物的區(qū)域輸送能力，降低了霾天氣的發(fā)生頻率。

對于大氣溫度這個氣象因子，一方面會影響大氣層結(jié)穩(wěn)定度，另一方面也會影響到排放源在源排放污染物時的熱力抬升作用。排放源在排放污染物時的熱力抬升作用會隨著環(huán)境大氣溫度的升高而減弱，進(jìn)而降低了大氣污染物的擴(kuò)散能力。因此，高溫天數(shù)的增多，也是1997—2004 年這段時間內(nèi)大氣污染擴(kuò)散能力減弱的原因之一。

在安徽省內(nèi)的大部分區(qū)域，不穩(wěn)定日頻率表現(xiàn)出顯著的逐年上升的變化趨勢，僅僅是在沿（長）江中西部和皖南山區(qū)東部出現(xiàn)不穩(wěn)定日頻率逐年減低的變化趨勢。沿（長）江中西部為皖南山區(qū)和大別山區(qū)之間的平坦區(qū)域，皖南山區(qū)東部也恰好為這一區(qū)域中海拔較低的區(qū)域。因此，這些區(qū)域表現(xiàn)出來的不穩(wěn)定日頻率逐年降低的特征與平坦的地形特征之間有著一定的聯(lián)系。

安徽省的大氣擴(kuò)散能力存在較為顯著的空間差異，表現(xiàn)為cmax的極大、極小值的中心交替出現(xiàn)，但大氣擴(kuò)散能力的空間差異與地形地貌無明顯的關(guān)系。另外，淮河以北西部、沿（長）江西部和皖南山區(qū)東北部，還表現(xiàn)出“濃度大、距離大”的特征。也就是說這些區(qū)域具備較強(qiáng)的平輸送能力，可以將大氣污染物輸送到較遠(yuǎn)的地區(qū)，但垂直方向上的擴(kuò)散能力差，大氣污染物維持著較高的濃度。

5 結(jié)論

文中利用安徽省30 年（1981—2010 年）氣候整編資料，對氣候變化下安徽省大氣污染擴(kuò)散能力進(jìn)行研究與分析，得出以下結(jié)論。

1）大氣層結(jié)的不穩(wěn)定性逐年升高（不穩(wěn)定日比重以每年0.31%的速率在上升），污染擴(kuò)散能力逐年增強(qiáng)。在1997—2004 年這段時期內(nèi)，隨著高溫日數(shù)的增多，以及風(fēng)速對污染物濃度影響機(jī)制的轉(zhuǎn)變，污染擴(kuò)散能力出現(xiàn)了短期的減弱趨勢。

2）大氣層結(jié)不穩(wěn)定日比重存在空間差異，大部分地區(qū)呈逐年升高的趨勢，只有在沿江中西部和皖南山區(qū)東部出現(xiàn)下降的變化趨勢。

3）大氣污染擴(kuò)散能力及其變化存在地域差異，總體上擴(kuò)散能力有所增強(qiáng)，只是在大別山區(qū)東部、沿淮北西部、江淮東部和皖南東部的部分地區(qū)出現(xiàn)了cmax升高的變化趨勢。

4）在大部分地區(qū)，cmax和Lmax的變化趨勢表現(xiàn)出反位相相關(guān)關(guān)系，但也存在變化趨勢相同的區(qū)域。其中，淮河以北東部、大別山西北部和皖南山區(qū)東北部，cmax和Lmax都表現(xiàn)出逐年減小的變化趨勢，即水平輸送能力減弱的同時垂直擴(kuò)散能力在逐年增強(qiáng)。在沿（長）江西部，cmax和Lmax都表現(xiàn)出逐年增大的變化趨勢，也就是說浙西區(qū)域的水平輸送能力增強(qiáng)，但是垂直方向上的擴(kuò)散能力在逐年減弱。