22 / 2021-08-09 14:31:37

北京市大气电场和大气污染物关系初步研究

北京市；大气电场；大气污染物；相对湿度；相关系数

以北京市朝阳站为例总体上分析了2014—2015年全年、冬半年和夏半年大气电场和大气污染物的变化特征，重点研究了在静态积累型、复合型、沙尘型3种污染类型天气下电场强度与主要污染物浓度、气象要素之间的相互关系，同时初步分析了其影响电场强度变化的作用机理。主要结论如下：

1）电场强度全年平均值在0.45 kV·m^-1到0.72 kV·m^-1之间，全年变化呈现双峰双谷特征，主要峰值在3:00和23:00，主要谷值在6:00和13:00。冬半年电场强度和污染物浓度相关性更强，特别是与PM₁₀、PM_2.5、PM_1.0、NO₂相关系数值较大。

2）静态积累型污染物过程中，污染物浓度变大，电场强度随之增加，电场强度和污染物浓度变化趋势比较接近；相对湿度增大时，电场强度变为负值。污染复合型过程中污染物浓度和电场强度变化都较平缓，在相对湿度较大的重污染天气，电场强度和污染物浓度的相关系数并不是很高；相对湿度和电场强度相关性较强。

3）沙尘型天气下电场强度为负值，随着污染物快速积累，电场强度绝对值急速变大，沙尘过程结束后，电场强度绝对值又迅速变小。电场强度绝对值和PM₁₀、PM_2.5浓度呈现较强的正相关性。沙尘型天气下不同情况电场强度绝对值从大到小依次是沙尘暴、扬沙、浮尘。

4）对比三种污染类型下电场强度和污染物浓度的相关性，静态积累型是污染物较快积累变大，电场强度和污染物浓度变化趋势比较接近。污染复合型是污染物和大气电场变化相对平缓，在湿度较大的重污染天气，电场强度和污染物浓度的相关系数并不是很强。沙尘型天气是污染物快速积累浓度增大，电场强度急速变大，然后二者较快降低，二者相关性最强。



分析不同污染过程中污染物及气象要素影响电场强度变化的原因，在一定程度上揭示北京市气候特征，为深入研究各种相关的天气过程和局地气候特征提供参考，同时为雷电精细化监测预警提供参考（在根据大气电场数据制定雷电预警阈值指标时应考虑大气污染因素）。此外，大气电场会与多种大气污染物相关，文中选择典型污染个例分析，一定程度上排除其他因素影响；另外在后续工作中将会一种污染类型选择多个样本进行归纳研究和综合分析。 （注：本文发表在《高原气象》2021年第1期）