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摘要：本文利用2005~2011年武汉市能见度资料对该地能见度年变化、季变化统计分析，同时与气象因子进行相关分析。结果表明，能见度整体呈上升趋势，有明显的季节性影响，相对湿度与能见度相关性最大，其余因子有不同程度的相关性。
关键字：能见度;时序分析;相关性分析;气象因子
Abstract: In this paper, using the 2005~2011 Wuhan City visibility information on the annual variation and seasonal variation of visibility, statistical analysis, and the meteorological factor correlation analysis. The results show that, the visibility of the overall upward trend, it has obvious seasonal effects, relative humidity and visibility of maximum correlation, other factors have different degree of correlation.
Key words: visibility; time series analysis; correlation analysis; meteorological factor
引言
大气能见度是表征大气透明度的一个指标，直接反应了天空的清晰程度，是一个重要的气象要素，是评价环境污染的重要标准【1】。能见度的变化反正了当地的发展状况，且具有很强的季节性。影响大气能见度的主要有气象因子以及空气质量因子【2】【3】。
分析能见度的变化以及同气象要素之间的关系，改善武汉市大气能见度，加快城市的发展具有重大意义。武汉地处中国的中部地区，地理位置东经113°41’~ 115°05’，北纬29°58’~ 31°22’，在亚欧大陆东部的亚热带地区，属压热带湿润的季风气候，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，全年的气候特点主要表现为冬冷夏热，冬干夏雨和雨热同季【4】。
本文利用武汉市2005~2011年共7年的能见度以及气象观测资料，分析武汉市能见度的变化特点，以及与气象因子之间的相关性。
能见度分析
资料来源
本次实验使用的资料是武汉市吴家山观测站点的能见度观测中心获取的2005年~2011年7年的能见度数据，中国气象科学数据共享服务网获取的2005~2011年气象因子（日平均气压、日平均气温、日平均相对湿度、日降水量、日平均风速、日照时间）的数据。
能见度年、季变化特征分析【5】【6】
图1给出了2005年——2011年武汉市大气能见度年变化趋势。由图1可看出，除了2009--2010年有一个短暂的下降过程外，通过站点数据计算出武汉市的大气能见度近十年来总体呈逐年上升趋势，年平均下降速度约为1.03％。其中，2005--2008年能见度年变化较为平缓，平均变化率为0.52％；2009--2010年呈明显的下降趋势，其能见度年下降速度达到8.52％；2011年大气能见度又大幅回升，上升了10.99％。在2005--2011年间，武汉市大气能见度总体呈上升趋势，这与城市环保力度加大，大气污染源排放得到有效控制有一定的关系。而2010年，武汉市城市能见度大幅降低，这和当年的气候因素反常、城市建设工程增多及机动车剧增有很大关联。
图2给出了2005年——2011年武汉市大气能见度各季节变化趋势。统计显示，2005--2011年间各季节平均能见度以夏季最高、冬季最低，春季整体略高于秋季。近十年大气能见度的平均值为冬季(13583m)<秋季(14581m)<春季(15185m)<夏季(16017m)。
图1能见度年际变化图2能见度季节变化
能见度与气象因子相关性
使用7年的统计数据，探究能见度和气象因子的相关性，使用excel函数计算相关性，得到能见度和日平均气压、日平均气温、日平均相对湿度、日降水量、日平均风速、日照时间的相关系数分别是-0.188、0.333、-0.529、-0.051、0.169以及0.059。可以看出并不是所有的因子都对能见度有显著的作用。
日平均气压对能见度的影响
日平均气压同能见度的相关系数只有-0.188，呈现较弱的负相关，平均气压是一个相对稳定的量，不随时间发生较大的改变。高的大气压让污染物不容易扩散，使得能见度较低，反之气压较低能见度较高。同时每天气压并不是一个恒定的量值，气压的变化，引起空间上的气压差，形成了风，对能见度有影响。
日平均气温、日照时间对能见度的影响
日平均气温同能见度有较稳显著的正相关，分季节性比较可以看出，春夏秋冬日平均气温对能见度的相关系数分别是0.182、0.538、0.169、-0.056。春秋两季平均气温对能见度有较弱的相关性，冬季气温基本不影响能见度，夏季温度与能见度呈显著的正相关。于此相反，日照时间和总体的能见度相关系数为0.059，但是取不同季节分析，能见度与春夏秋冬四个季节的相关性分别是0.621、0.053、0.402、0.509，可以看出在夏季，能见度与日照时间基本不相关，而在春、秋、冬都有较强的相关性。其原因可能为温度较高的夏季，温度的上升使得近地层大气热力对流旺盛，易于微小颗粒的扩散；而在其他季节，日照时间是引起热力对流的主要因子。可以看出在不同的季节，气象因子对能见度的作用是不一样的，气象因子对能见度的影响有季节性。
日平均相对湿度对能见度的影响
日平均相对湿度与能见度呈显著的相关关系，相关系数达-0.529，对兩者的相关性进行季节性分析，春夏秋冬四个季度相对湿度和能见度的相关系数分别是-0.621、-0.497、-0.452、-0.642，可以看出季节变化对相对湿度和能见度的影响并不大，相对湿度大表示空气中存在较多的细小水滴，同时还有吸附微小颗粒等因素综合其作用，致使能见度下降。
日降水量对能见度的影响
日平均降雨量和能见度的相关系数为-0.051，按季节分析，每个季度的相关系数绝对值没有超过0.1，为不显著相关。依据地理学知识知道，降雨对能见度有影响，表现在降水粒子和谱分布上，能见度和降雨强度以指数相关性为主，随降水强度的增大而呈指数降低【9】短时降雨对会使能见度呈下降的趋势，但维持低能见度时间比较短暂，同时造成的能见度波动性较大，随着雨强的波动性变化，能见度变化不可预期【10】。降雨对能见度有持续的影响，表现在雨后的几天中。
日平均风速对能见度的影响
风速与能见度的相关系数为0.169，呈较弱的正相关，按季节性分析只有夏季到达了0.3，成较强的正相关。能见度与风速的关系比较复杂，在风速较低是，容易引起扬尘等污染物，造成能见度的下降，在风速较大的情况下，利于污染物的扩散，是能见度有个显著的上升过程。同时风速应该与武汉市的地理位置以及风向有关。
结论
（1）2005~2011年武汉市能见度逐年呈上升趋势，2010年能见度出现了大幅度的下降。表示武汉市城市环境呈现逐步好转的趋势。
能见度的变化有明显的季节性，其平均值为冬季(13583m)<秋季(14581m)<春季(15185m)<夏季(16017m)，能见度的在3~5月、以及7、8月都会出现周期性的峰值，与季度变化相吻合。
日平均相对湿度对能见度有显著的负相关性，表现为空气中的细小水滴对能见度的影响；日平均气温、日照时间对能见度的相关性有明显的季节特点，主要表现为热力对流对能见度的影响；日平均气压对能见度有较弱的负相关；风速对能见度有较弱的正相关性，表现为微风能见度降低，风速较大，能见度升高；降雨对能见度的影响比较复杂，会造成能见度较大的波动，同时还将有持续的影响。
本文在分析的时候，没有考虑空气质量因子对能见度的影响，认为影响是恒定的，为了获取更准确的结论，还应考虑空气质量因子对能见度的影响，同时运用回归的知识对能见度进行拟合，做后續分析。
参考文献：
[1] LIN Yang,林杨,胡琳等.西安市大气能见度变化规律及与空气污染关系[J].陕西气象,2007,(6):29-31.
[2] 沈家芬,冯建军,谢利等.广州市大气能见度的特征及其影响因子分析[J].生态环境,2007,16(4):1199-1204.
[3] 范引琪,李二杰,范增禄等.河北省1960～2002年城市大气能见度的变化趋势[J].大气科学,2005,29(4):526-535.
[4]乔西盛.湖北省气候志[M].武汉：湖北人民出版社，1989.
[5] 杨银娟,脱宇峰.济源水平能见度变化特征及气象影响因子分析[J].气象与环境科学,2007,30(z1):16-18.
[6] 施红,陈敏,韩晶晶等.上海地区大气能见度变化规律及影响因子分析[C].//2007年中国气象学会年会论文集.2007:425-433.
[7] 吕学梅,吴凌志.临沂市低劣能见度天气变化规律分析[J].山东气象,2006,26(1):41-42.
[8] 刘和平,代佩玲,张青珍等.郑州市大气能见度变化特征及与空气污染的关系[J].气象与环境科学,2008,31(4):44-46.
[9] 刘西川,高太长,刘磊等.降水现象对大气消光系数和能见度的影响[J].应用气象学报,2010,21(4):433-441.
[10] 吴建军,袁成松,周曾奎等.短时强降雨对能见度的影响[J].气象科学,2010,30(2):274-278.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键字：能见度;时序分析;相关性分析;气象因子
Abstract: In this paper, using the 2005~2011 Wuhan City visibility information on the annual variation and seasonal variation of visibility, statistical analysis, and the meteorological factor correlation analysis. The results show that, the visibility of the overall upward trend, it has obvious seasonal effects, relative humidity and visibility of maximum correlation, other factors have different degree of correlation.
Key words: visibility; time series analysis; correlation analysis; meteorological factor
引言
大气能见度是表征大气透明度的一个指标，直接反应了天空的清晰程度，是一个重要的气象要素，是评价环境污染的重要标准【1】。能见度的变化反正了当地的发展状况，且具有很强的季节性。影响大气能见度的主要有气象因子以及空气质量因子【2】【3】。
分析能见度的变化以及同气象要素之间的关系，改善武汉市大气能见度，加快城市的发展具有重大意义。武汉地处中国的中部地区，地理位置东经113°41’~ 115°05’，北纬29°58’~ 31°22’，在亚欧大陆东部的亚热带地区，属压热带湿润的季风气候，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，全年的气候特点主要表现为冬冷夏热，冬干夏雨和雨热同季【4】。
本文利用武汉市2005~2011年共7年的能见度以及气象观测资料，分析武汉市能见度的变化特点，以及与气象因子之间的相关性。
能见度分析
资料来源
本次实验使用的资料是武汉市吴家山观测站点的能见度观测中心获取的2005年~2011年7年的能见度数据，中国气象科学数据共享服务网获取的2005~2011年气象因子（日平均气压、日平均气温、日平均相对湿度、日降水量、日平均风速、日照时间）的数据。
能见度年、季变化特征分析【5】【6】
图1给出了2005年——2011年武汉市大气能见度年变化趋势。由图1可看出，除了2009--2010年有一个短暂的下降过程外，通过站点数据计算出武汉市的大气能见度近十年来总体呈逐年上升趋势，年平均下降速度约为1.03％。其中，2005--2008年能见度年变化较为平缓，平均变化率为0.52％；2009--2010年呈明显的下降趋势，其能见度年下降速度达到8.52％；2011年大气能见度又大幅回升，上升了10.99％。在2005--2011年间，武汉市大气能见度总体呈上升趋势，这与城市环保力度加大，大气污染源排放得到有效控制有一定的关系。而2010年，武汉市城市能见度大幅降低，这和当年的气候因素反常、城市建设工程增多及机动车剧增有很大关联。
图2给出了2005年——2011年武汉市大气能见度各季节变化趋势。统计显示，2005--2011年间各季节平均能见度以夏季最高、冬季最低，春季整体略高于秋季。近十年大气能见度的平均值为冬季(13583m)<秋季(14581m)<春季(15185m)<夏季(16017m)。
图1能见度年际变化图2能见度季节变化
能见度与气象因子相关性
使用7年的统计数据，探究能见度和气象因子的相关性，使用excel函数计算相关性，得到能见度和日平均气压、日平均气温、日平均相对湿度、日降水量、日平均风速、日照时间的相关系数分别是-0.188、0.333、-0.529、-0.051、0.169以及0.059。可以看出并不是所有的因子都对能见度有显著的作用。
日平均气压对能见度的影响
日平均气压同能见度的相关系数只有-0.188，呈现较弱的负相关，平均气压是一个相对稳定的量，不随时间发生较大的改变。高的大气压让污染物不容易扩散，使得能见度较低，反之气压较低能见度较高。同时每天气压并不是一个恒定的量值，气压的变化，引起空间上的气压差，形成了风，对能见度有影响。
日平均气温、日照时间对能见度的影响
日平均气温同能见度有较稳显著的正相关，分季节性比较可以看出，春夏秋冬日平均气温对能见度的相关系数分别是0.182、0.538、0.169、-0.056。春秋两季平均气温对能见度有较弱的相关性，冬季气温基本不影响能见度，夏季温度与能见度呈显著的正相关。于此相反，日照时间和总体的能见度相关系数为0.059，但是取不同季节分析，能见度与春夏秋冬四个季节的相关性分别是0.621、0.053、0.402、0.509，可以看出在夏季，能见度与日照时间基本不相关，而在春、秋、冬都有较强的相关性。其原因可能为温度较高的夏季，温度的上升使得近地层大气热力对流旺盛，易于微小颗粒的扩散；而在其他季节，日照时间是引起热力对流的主要因子。可以看出在不同的季节，气象因子对能见度的作用是不一样的，气象因子对能见度的影响有季节性。
日平均相对湿度对能见度的影响
日平均相对湿度与能见度呈显著的相关关系，相关系数达-0.529，对兩者的相关性进行季节性分析，春夏秋冬四个季度相对湿度和能见度的相关系数分别是-0.621、-0.497、-0.452、-0.642，可以看出季节变化对相对湿度和能见度的影响并不大，相对湿度大表示空气中存在较多的细小水滴，同时还有吸附微小颗粒等因素综合其作用，致使能见度下降。
日降水量对能见度的影响
日平均降雨量和能见度的相关系数为-0.051，按季节分析，每个季度的相关系数绝对值没有超过0.1，为不显著相关。依据地理学知识知道，降雨对能见度有影响，表现在降水粒子和谱分布上，能见度和降雨强度以指数相关性为主，随降水强度的增大而呈指数降低【9】短时降雨对会使能见度呈下降的趋势，但维持低能见度时间比较短暂，同时造成的能见度波动性较大，随着雨强的波动性变化，能见度变化不可预期【10】。降雨对能见度有持续的影响，表现在雨后的几天中。
日平均风速对能见度的影响
风速与能见度的相关系数为0.169，呈较弱的正相关，按季节性分析只有夏季到达了0.3，成较强的正相关。能见度与风速的关系比较复杂，在风速较低是，容易引起扬尘等污染物，造成能见度的下降，在风速较大的情况下，利于污染物的扩散，是能见度有个显著的上升过程。同时风速应该与武汉市的地理位置以及风向有关。
结论
（1）2005~2011年武汉市能见度逐年呈上升趋势，2010年能见度出现了大幅度的下降。表示武汉市城市环境呈现逐步好转的趋势。
能见度的变化有明显的季节性，其平均值为冬季(13583m)<秋季(14581m)<春季(15185m)<夏季(16017m)，能见度的在3~5月、以及7、8月都会出现周期性的峰值，与季度变化相吻合。
日平均相对湿度对能见度有显著的负相关性，表现为空气中的细小水滴对能见度的影响；日平均气温、日照时间对能见度的相关性有明显的季节特点，主要表现为热力对流对能见度的影响；日平均气压对能见度有较弱的负相关；风速对能见度有较弱的正相关性，表现为微风能见度降低，风速较大，能见度升高；降雨对能见度的影响比较复杂，会造成能见度较大的波动，同时还将有持续的影响。
本文在分析的时候，没有考虑空气质量因子对能见度的影响，认为影响是恒定的，为了获取更准确的结论，还应考虑空气质量因子对能见度的影响，同时运用回归的知识对能见度进行拟合，做后續分析。
参考文献：
[1] LIN Yang,林杨,胡琳等.西安市大气能见度变化规律及与空气污染关系[J].陕西气象,2007,(6):29-31.
[2] 沈家芬,冯建军,谢利等.广州市大气能见度的特征及其影响因子分析[J].生态环境,2007,16(4):1199-1204.
[3] 范引琪,李二杰,范增禄等.河北省1960～2002年城市大气能见度的变化趋势[J].大气科学,2005,29(4):526-535.
[4]乔西盛.湖北省气候志[M].武汉：湖北人民出版社，1989.
[5] 杨银娟,脱宇峰.济源水平能见度变化特征及气象影响因子分析[J].气象与环境科学,2007,30(z1):16-18.
[6] 施红,陈敏,韩晶晶等.上海地区大气能见度变化规律及影响因子分析[C].//2007年中国气象学会年会论文集.2007:425-433.
[7] 吕学梅,吴凌志.临沂市低劣能见度天气变化规律分析[J].山东气象,2006,26(1):41-42.
[8] 刘和平,代佩玲,张青珍等.郑州市大气能见度变化特征及与空气污染的关系[J].气象与环境科学,2008,31(4):44-46.
[9] 刘西川,高太长,刘磊等.降水现象对大气消光系数和能见度的影响[J].应用气象学报,2010,21(4):433-441.
[10] 吴建军,袁成松,周曾奎等.短时强降雨对能见度的影响[J].气象科学,2010,30(2):274-278.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。