第32卷第5期
2009年5月
绣尉矗
EnvironmentalScience＆Technology
Vo1．32No．5
May2009
厦门市酸雨分布特征与气象条件的关系分析
连东英．一，李白良。，林长城，吴德辉，蔡义勇4，刘京雄
(1．北京大学物理学院大气科学系，北京100871；2．三明市气象局，福建三明365000；3．福建省气象台；
4．福建省气象科学研究所；5福建省气象局；6．福建省专业气象台，福建福州350001)
摘要：厦门市是我国酸雨控制区之一。文章利用1992-2005年厦门市的探空、降水量和酸雨资料来分析厦门市不同气象条件对降水酸
度、酸雨出现率的影响，分析结果表明：(1)不同等级的降水对降水酸度和酸雨出现率有明显影响，相对于夏、秋二季，冬、春二季的降水酸度更
酸，酸雨出现率更高。(2指数、850--700hPa层的冷暖平流对酸雨污染没有明显影响。(3)酸雨出现率随着1500m高空风速的增大而增多，风
向变化对降水酸度和酸雨出现机率的影响不大。(4)逆温对酸雨污染的有一定的影响。
关键词：气象条件；降水酸度；酸雨；酸雨出现率
中图分类号：X517文献标志码：A文章编号：1003--6504(2009)05—0107-05
AnalysisofRelationshipofDistributionalCharacteristicsofthe
AcidRainandWeatherCondictionsinXiamenCity
LIANDong-ying，·LIBai-liang3，LINChang-cheng4，
WUDe-huis，CAIYi-yong4，LIUJing-xiong6
(1．I)cpa删ofAtlnospl~cScience，SchoolofPhysics，PekingUnive~ty，Beijing100~71，China；
2．SanmingMeto：a''ologicalBtae~，Sanming36500O，China；
3．FujianMeteorologicalObservatory；
4．fianResearchlrlstiluteofMeteorologicalScience；
5．FujianMeteorologicalBureau；
6．FujianMeteoroto~Observatory,Fuzh~350001，a~na)
Abstract：XiamenisoneofthecitiesintheacidraincontrolzoneinChina．Basedonthesoundingdata，precipitationdata
andacidityofeverydayinXiamencityfrom1992tO2005，theinfluenceofdifferentweatherconditionsonpreciF}itation
acidityandtherateofoccurrenceofacidrainareanalyzed。Resultsindicatethattheprecipitationacidityandtherateof
occurrenceofacidrainvarywiththerainfallofdifferentclasses，andtheyarealsomorehigherinwinterandspringthanthat
insummerandautumn．Kindexandthecoldorwarmadvectionon850hPato700hPalevelhavenoclearinfluentontheacid
rainpollution．Therateofoccurrenceofacidrainincreaseswhenthewindspeedon1500meterbecomelarger，whilethewind
directionhaslittleeffectontheprecipitationacidityandtherateofoccurrenceofacidrain．Thetemperatureinversionhassome
effectontheacidrainpollution．
Keywords：weathercondition；precipitationacidity；acidrain；therateofoccurrenceofacidrain
酸雨是指pH值≤5．60的降水，它是人类社会
工业化的产物，对生态、农业、林业、建筑和人民生
活都会带来极大的危害，已成为全球倍受关注的
环境污染问题之一。控制酸雨和全球酸化是人类
走向可持续发展进程中必须解决的一个重大环境
问题【”。厦门市是我国酸雨控制区之一[21，近年来
的监测结果表明：其降水pH值的年均值均<5．0，
降水呈酸性，且又有加重的趋势【引。降水酸度的变
化除了受当地以及外来大气污染物化学性质和源
场变化的影响外，气象条件的变化对降水酸度影
响也是相当明显的。林长城等对福州酸雨与气象条
件之间关系进行了分析研究【J也证明了这一点。本
文利用1992—2005年由厦门市环境部门酸雨监测
点监测的降水pH值资料，结合对应观测的降水
量、探空资料，来探讨和分析厦门市酸雨分布特征
及气象条件与降水酸度、酸雨出现率之间的关系，
旨在为今后开展厦门市酸雨控制和治理研究提供
客观依据。
收稿日期：2008—05—10；修回2008—08—20
基金项目：福建省重大科技计划项目资助课题(2002F004)
作者简介：连东英(1975一)，女，工程师，学士，主要从事天气气候应用研究，(电子信箱)lianzi75@163．COIII。
108I不诧尉匙第32卷
1资料来源与处理
本文酸雨资料取自厦门市环保局设置的酸雨监
测站的资料，1992—2005年共取得有效降水酸度监测
资料972个样本。降水pH值低于4．50为强酸雨。
为了客观反映不同气象条件下酸雨的变化情
况，本文选择以下五个气象因子进行分析：(1)降
水量：即酸雨监测期间的降水量；(2)指数；(3)逆
温层；(4)85o～700hPa间的冷暖温度平流；(5)
1500m高度的风向和风速。(2)一(5)的数据是利用
厦门市气象台探空站逐日观测的8时和20时探空
资料经处理而获得的。通常6时起至18时前开始
观测的酸雨资料，用8时观测的探空资料来分析；
l8时起至次日6时前的酸雨资料，则用20时的探
空资料。
酸雨出现率是指酸雨出现次数占有效降水酸度
样本总次数的百分比。
降水pH值的平均值计算公式如下：
pH=一lg[∑(10一P“×R)／∑尺】(1)
式(1)中尺为酸雨监测期间的降水量(mm)。
2厦门市酸雨年季变化
表l为1992～2005年厦门市降水pH年平均值及
其酸雨出现率情况一览表。由表1可见，1992—2005年
厦门市的降水pH年平均值为4．73，降水呈酸I生，其中
1996年降水pH年平均值最低只有4．16，1999年的降
水pH年平均值虽然是l3年中最高的年份，但也只有
4．92。13年厦门市的酸雨出现率介于75％～97％之间，
平均为89．2％，酸雨出现率相当高。可见厦门市酸雨程
度相当严重，而且近年来还有加重的趋势。
表11992-2005年厦门市降水酸雨出现率及pH年平均值情况一览表
Table1TherateofacidrainandpHannualmeanvalueinXiamenfrom1992to2005
不同季节厦门市降水酸度、酸雨出现率分布结果
见图l和图2。由图1和图2可以看出：厦门市四季
降水pH平均值变化不很明显，冬季降水pH值最小，
达到强酸标准、其次为春季，秋季的降水pH值虽然
最高，但仍低于5．1；而厦门市四季酸雨出现率介于
65％一95％22问，其中春季酸雨出现率最高，秋季最低。
出现这种现象可能与夏秋季厦门市受副高边缘及台
风边缘强对流天气影响有关，因为强烈的对流作用有
益于大气中污染物的垂直扩散，加上来自海上的雨水
相对洁净，降水的pH值相对偏大，出现酸雨的机会
相对较小。反之，冬春降水过程受静止锋天气影响，系
统较稳定，容易形成持续性降水，加上冬春两季降水
前容易出现逆温层，这样大气中污染物不易扩散，所
以产生降水的pH值就偏小，出现酸雨的机会相对增
大。此外，厦门市本地污染物对降水pH值的影响也
是相当明显的，这一点可以从四季降水pH值的分布
结果得以证实。
春夏秋冬
图l不同季节降水pH值分布
Fig．1pHvalueofprecipitation
indifierentseasons
95
85
槲
酲75
珥
窿65
55
春夏秋冬
图2不同季节酸雨出现率分．布
Fig，2Therateofacidrainin
di仃erentseasons
3厦门市气象条件与酸雨关系分析
3．1降水量与酸雨的关系
本文按照降水量大小将每次酸雨监测期间所取
得的降水量分5个等级(毛毛雨：0．1≤<2，小雨：2≤
R<10，中雨：10≤R<25，大雨：25~R<50，暴雨：≥50，
尺的单位为ram)进行划分，并对厦门市不同降水等级
下降水pH平均值(以下均以pH值表示)、酸雨出现率
的变化情况进行分析，结果见表2。由表2可见：厦门
市5个降水等级下的降水酸度、酸雨出现率各不相
同，每个降水等级里的pH值均低于4．70，随着降水
等级的加大，降水pH值呈“u”型变化，其中小雨的降
水酸度最酸为4．34，小雨和中雨等级下的降水pH值均
达到强酸标准(pH值<4．50)，这一结果与文献[7】在福
州市观测的结果一致。酸雨出现率随降水量增大逐渐
增多，降水等级达到中雨以上时酸雨出现率均大于
90％，说明厦门市降水量越大酸雨出现的机会也越多。
表2不同降水等级下降水酸度、酸雨出现率的统计结果
Table2Theprecipitationacidityandtherateofacidrainwiththe
rainfallofdifferentclasses
pH值4．584．344．444．524．65
酸雨出现率(％)66．2084．8393．6794．4895．96
根据文献【8】对降水酸碱性的划分标准，不同降水
等级下各种酸性降水的统计结果见表3。由表3可见：
小雨时出现强酸性降水的机会最多为37．53％，其次为
中雨，毛毛雨出现强酸性降水的机会最小；酸性降水
2586424
54444
}I4
第5期连东英。等厦门市酸雨分布特征与气象条件的关系分析109
主要出现在中雨里为37．29％，其次分别在小雨和大
雨；轻度酸性降水多数出现在小雨和中雨里；毛毛雨
出现酸雨的机会最小，中雨和小雨最易出现不同酸度
的酸雨。分析结果与文献【7】对福州市气象条件与酸雨
关系分析结果相似。
表3不同降水等级下三种降水酸度出现率的统计结果
Table3Therateoftheprecipitationaciditywiththerainfallof
differentclasses
酸性出现率(％)3035．2824．0937．2919．8013．53
轻度酸性出现率(1818．2930．9425．9721．5513．26
3．2K指数对酸雨的影响
指数(气团指数)通常用来判别局地大气垂直
稳定度的变化，值愈大表示大气层结愈不稳定，出
现雷雨天气的机率就越大。对指数大小的分级依照
北美地区在研究值与雷雨天气之间关系的统计结
果划分为5级：K<20、20≤<25、25≤<30、30≤<
35、K~>35，分析其相应等级的酸雨pH值及出现率的
情况，分析结果见图3和图4。
等级
图3不同气象条件下pH值变化情况
Fig．3ChangeofpHindifferentweatherconditions
96
94
92
再90
寓88
丑86
84
82
12345
等级
图4不同气象条件下酸雨出现率变化情况
Fig．4Changeoftherateofacidrainindifferentweatherconditions
由图3和图4可见，随着指数的增大，降水pH
值先降低，当值超过25之后又逐渐升高；同样酸雨
出现率是随指数的增大先升高，后逐渐降低，但降
水pH值和酸雨出现率的变化幅度不大，说明在厦门
市大气稳定与否，对当地降水pH值并没产生明显的
影响，这与文献【7】的分析结果有很大的差异。
3．3温度平流对酸雨的影响
温度平流是描述温度水平输送强度的物理量，用
于判别冷、暖平流对大气层结稳定度的影响。考虑到
大气中致酸污染物的输送带通常位于850hPa高度附
近，所以这里利用850～700hPa之间的温度平流变化
情况来探讨不同温度平流情况下对降水酸度、酸雨出
现率的影响。根据冷暖温度平流的强弱分为以下五
个等级：一100
Tw<10、l0≤Tw<100，结果见图3和图4。
由图3和图4可见，在850～700hPa之间不同强
度的冷、暖温度平流对当地降水酸度产生一定的影
响，降水pH值的变化范围介于4．40—4．60之间；而厦
门市上空850～700hPa之间为暖平流时的酸雨出现率
略高于冷平流，两者相差的幅度不超过10％，说明厦
门市的海洋性气候明显，其上空冷暖平流的变化虽然
对酸雨出现率有所影响，但与文献【7】的结果相比，其
影响程度仍是偏小。
3．41500m上空风速、风向对酸雨的影响
当局地大气污染源保持相对恒定的情况下，风对
大气污染物的扩散有着明显的影响。根据厦门市环境
监测站历年监测结果表明，厦门市大气污染物的各项
指标均优于国家大气质量一级标准[91，但是厦门市的
酸雨却仍然很严重，说明外来污染物是造成厦门市酸
雨的主要污染源，因此风对厦门酸雨的影响是比较明
显的。为了探讨不同风的性质对酸雨的影响，同时考
虑到“大气中二氧化硫及其衍生物平流的平均高度为
1200～1500m”IlO1，这里选择厦门市上空1500m高度的
风向和风速进行分析。
3．4．1风速对酸雨的影响
风速大小不但决定着当地大气污染物对外扩散
速度，同时也预示着当地受上游污染源污染影响的程
度。只有当致酸污染物的输入量小于输出量时，风速
对当地的降水酸度降低才起缓冲作用；反之，当地的
降水酸度将升高。这里对风速等级的划分是根据厦门
市地面历年各个风速等级出现频率情况进行的，为此
把1500m上空的风速分为三个等级，其中：0～2级风
为一级(<3．4m／s)，3～5级风为二级，>5级以上的风为
三级(>lO．8m／s)，1500m上空的风速对降水酸度、酸雨
出现率的影响结果见图3和图4。
由图3和图4可见，当1500m上空的风速低于2
级风时，降水pH值为4．42，酸雨出现率85％左右；而
风速处于3-5级风之间时，降水pH值有所升高，酸雨
出现率变化不大；风速超过5级时，酸雨出现率明显
增大，同时降水pH值也有所降低。说明风速对厦门市
酸雨影响还是比较明显的，当风速>5级时酸雨出现
率明显增大，酸雨也较严重。
3．4．2风向对酸雨的影响
图5和图6为厦门市1500m高空不同风向下降
ll0
●
诧尉教求第32卷
水pH值的变化情况。图中可以明显看出厦门市的
1500m高空出现偏西风时的降水pH值比偏东风时
低，酸雨出现率更高，酸雨污染更严重。这可能与厦
门市位置有关，厦门市位于我国东部沿海，当1500m
高空吹偏西风时内地的一些致酸污染物会随风飘向
厦门，造成当地酸雨污染加重；当1500m高空吹偏
东风时，海上致酸污染物相对少些，酸雨出现率有
所降低。从总体上来看，厦门市无论何种来风，其降
水pH均值都低于4．70，且酸雨出现率都在80％以
上，因此风向的变化对厦门市酸雨污染的影响幅度
是有限的，其酸雨污染的具体成因有待于进一步探
讨研究。
3．5逆温层对酸雨的影响
厦门市出现降水前大气层结如果比较稳定，时常
伴有逆温出现，使得低层大气污染物难以向上扩散，
在局部形成污染物堆集。一旦降水出现，在云雨“冲
刷”作用下降水酸度将发生明显变化。表4为1992～
2005年厦门探空站8时和20时观测资料给出的厦门
市逆温逐月出现率的统计结果。
4·8
47
46
45
44
43
42
1OO
95
90
-
酲／／85
80
75
NNEESESSWWNWNNEESESSWWNW
图5不同风向下降水pH分布图6不同风向1黼出摹分布
F~ofpHofixecipilationFig．6Di~ibufionoftherateofacid
indiffcr~twinddimctionsrainindifferentwinddirections
表4厦门市逆温逐月出现率的统计一览表
Table4Therateofoccurrenceofthetemperatureinversioneverymonth(％)
月份样本123456789101112
l3年的平均结果84．O586．1482．9571．3152．2339．4533．6436．635O．9l66．5478．2384．19
l3年酸雨情况下的平均结果75．6897．7O9o．4875．4447．4137．2526．0335．2944．7141．6783．3363．64
由表4可见，13年的观测资料当中逆温出现率的
逐月平均变化基本“u”型变化，l1月～4月之间最易出
现逆温，出现率都在70％以上；而6～8月份出现逆温的
机率最低，均低于40％。本文972个酸雨监测样本中出
现逆温的情况见表4，由表4看出：972个样本中逆温
出现率的逐月平均变化趋势与l3年逐月观测的统计
结果基本相同，说明本文酸雨样本所对应的逆温资料
具有一定的代表性。冬季和春季出现逆温的机会远比
夏季大的事实进一步说明这两个季节里大气低层垂直
对流活动相对比较弱，有利于逆温形成，抑制大气低层
的污染物的水平和垂直方向的扩散，这可能也是厦门
市春、冬两季的酸雨较夏季和秋季严重的原因之一。
以下用三个表征逆温性质的特征量来反映逆温
与酸雨之间的关系，具体方法参照文献[7】。
3．5．1逆温底高对酸雨的影响
将逆温底高(以海拔高度为准)分为以下四个等
级：0~399m，400～699m，700～999m，H≥1000m。由图
7和图8可见，当逆温底高低于400m时，降水pH值
为4．40；在逆温底高介于400—699m范围内随着逆温
底高的抬升，pH值逐渐升高；当逆温底高超过700—
999m之后，pH值又逐渐降低，当逆温底高超过
1000m时，pH值又逐渐升高；逆温底高对酸雨出现率
的影响则表现在当逆温底高>400m时，酸雨出现率逐
渐降低，当逆温层底高>1000m降到最低；虽然逆温底
高的抬升对降水pH值的大小和酸雨出现率有一定的
影响，但差异不明显。
3．5．2逆温层厚度对酸雨的影响
将逆温厚度分为以下四个等级：0~99m，100～
299m，300～499m，H≥500m。分析的结果见图7和图
8。由图7和图8可见，逆温厚度的变化对降水酸度和
酸雨出现率的影响比较明显。随着逆温厚度的逐渐增
大，降水pH值从4．6逐渐降到4．37；而酸雨出现率则
由80％逐渐上升，并超过90％。可见逆温厚度的大小
对厦门市当地酸雨污染有一定的影响作用。
等级
图7不同逆温条件下pH变化情况
Fig．7ChangeofpHindifferentinvenrsionconditions
l00
95
90
雾85
80
75
等级
图8不同逆温条件下酸雨出现率变化情况
Fig．8Changeoftherateofacidrainindifferentinversionconditions
第5期连东英。等厦门市酸雨分布特征与气象条件的关系分析
3．5．3逆温层强度对酸雨的影响
逆温强度是以第一层逆温顶高与第一层逆温底
高之间的温差除以其逆温层厚度而获得的。逆温强度
越大，即使逆温层厚度较薄，同样可以阻止其底部的
大气污染物向上扩散，有利于局地大气污染物堆集。这
里把逆温强度(取逆温强度>0．01~C／lOOm的情况)按
大气干、湿绝热直减率的标准划分为三个等级：0．O1≤
r
由图7和图8可见，逆温强度对厦门市酸雨有一
定程度的影响，具体表现为降水pH值随着逆温强度
的增强而增大，酸雨出现率则是在略升的情况下又出
现明显下降，变化幅度在10％左右。但是无论厦门市
的逆温强度如何变化，降水pH值的平均结果仍低于
4．60以下，而酸雨出现率则高于80％。
4结论
(1)厦门市是我国酸雨控制区之一，是福建省酸
雨污染较严重的地区，近年来还有加重的趋势。四季
中相对于夏、秋二季，冬、春二季的降水酸度更酸、酸
雨出现率更高。
(2)厦门市不同等级的降水对降水酸度有着明显
的影响，小雨等级的降水酸度最高，酸雨出现率随降
水等级提高而增大。小雨和中雨等级降水时最容易出
现不同程度的酸性降水。
(3)指数的变化对厦门酸雨污染没有产生明显
的影响。850～700hPa高空不同强度的冷、暖温度平流
对降水酸度也有一定的影响。在冷平流控制下pH值
略高且酸雨出现率也略低，而在暖平流控制下pH值
略低且酸雨出现机率也略高，但变化幅度都不大，可
能与厦门市的海洋性气候有关。
(4)厦门市1500m上空风速对酸雨影响显著，出
现5级以上的大风时酸雨出现率明显增大，酸雨也较
严重。1500m上空风向在一定程度上影响着厦门市降
水酸度的变化，但无论何种来风，其降水pH均值都低
于4．70，且酸雨出现率都在80％以上，其中1500m上
空出现偏西风时降水pH值低，酸雨出现率大；出现偏
东风时，降水pH值高，酸雨出现率低。
(5)逆温的存在对厦门市降水酸度产生一定的影
响，当影响程度有限，不如福建省内陆地区明显，这可
能与厦门独特的气候和地理位置有关。
【参考文献】
【1]樊后保．世界酸雨研究概况[J]．福建林学院学报，2002，22
(4)：371—375．
FanHou—bao．Onworldwideacidrain[J]．JournalofF~ian
CollegeofFomstry，2002，22(4)：371-375．(inChinese)
【2]2庄世坚．福建省酸雨形势与污染损耗及其控制对策[J】．台湾
海峡，2004，23(1)：101—106．
ZhuangShi-jian．Acidrainsituation，pollutionwasmgeand
controlstrategyinFujianProvince[J]．JournalofOceanogra—
phyinTaiwanStrait，2004，23(1)：101-106．(inChinese)
【3】赵卫红．福建省城市酸性降水特征及变化趋势[J】．环境科
学与技术，2006，29(9)：41—43．
ZhaoWei--hong．UrbanacidprecipitationinFujianProvince：
Characteristicandendency[J】．EnvironmentalScience＆
Technology，2006，29(9)：4l—43．(inChinese)
[4】杨东贞．酸雨与气象条件的关系【A】．酸雨文集[c】．北京：中
国环境科学出版社，1989：487-494．
YangDong-zhen．TheRelationshipBetweenAcidRainand
MeteorologicalConditions[A]．TheCollectionsofAcidRain
【C】．Beijing：ChinaEnvironmentalSciencePress，1989：487-
494．(inChinese)
[5】高学杰，林一骅，赵宗慈．用区域气候模式模拟人为硫酸盐
气溶胶在气候变化中的应用[J]．热带气象学报，2003，19(2)：
169-176．
GaoXue-jie，LinYi-hua，ZhaoZong-ci．Modellingthe
effectsofanthropogenicsulfateinclimatechangebyusing
aregionalclimatemodel[J]．JournalofTropicalMeteorolo-
gY，2003，19(2)：169-176．(inChinese)
[6】黄健，李福娇，江奕光，等．广州白云山风景区酸雨梯度分布
[J]．热带气象学报，2003，19(增)：126—135．
HuangJian，LiFu-jiao，JiangYi-guang，eta1．Therecent
statusofacidrainatBalyunMountain[J]．JournalofTrop-
icalMeteorology，2003，19(S)：126—135．(inChinese)
【7】林长城，林祥明，邹燕，等．福州气象条件与酸雨的关系研究
[J】．热带气象学报，2005，21(3)：214-220．
LinChang-cheng，LinXiang-ming，ZhouYan，eta1．Study
ontherelationshipbetweenmeteorologicalconditionsand
acidraininFuzhou，FujianProvince[J]．JournalofTropical
Meteorology，2005，21(3)：214-220．(inChinese)
【8】8程新金，黄美元．降水化学特性的一种分类分析方法[J】．气
候与环境研究，1998，3(1)：82—88．
ChengXin-jin，HuangMei-yuan．Aclassificationmethod
tOanalyze~thechemicalcharacteristicsofprecipitation[J1．
ClimaticandEnvironmentalResearch，1998，3(1)：82—88．
(inChinese)
【9】庄马展．厦门市大气污染物及酸雨现状与发展趋势[J]．福建
环境，1998，15(1)：2l一22．
ZhuangMa-zhan．Thecurrentsituationanddevelopmental
tendencyoftheatmosphericpollutantsandacidraininXia—
men[J]．FujianEnvironment，1998，15(1)：21-22．(inChinese)
【lO】胡倬．酸雨的气象解释及可能性探讨【J]．环境科学，1984，5
(1)：73—76．
HuZhuo．Themeteorologicalexplanationandpossibility
discussionofacidrain[J]．EnvironmentalScience，1984，5
(1)：73-76．(inChinese)
|
|
