泾源负氧离子浓度特征及与气象因子关系分析_杨军.pdf

收稿日期:2 0 2 2-0 8-0 8基金项目:宁夏回族自治区重点研发计划项目(2 0 2 1 E G 0 2 0 2 3)。作者简介:杨军(1 9 8 0),男,工程师,硕士,主要研究方向:气候资源开发利用,行业气象服务,气象服务系统开发。通讯作者:纳丽(1 9 7 4),女,正研级高级工程师,硕士,主要从事气候预测及公共气象服务方面的研究。泾源负氧离子浓度特征及与气象因子关系分析杨 军1,2,王淑丽2,纳 丽1,2,杨亚丽1,2,马晓天3(1.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室;2.宁夏气象服务中心,宁夏 银川 7 5 0 0 0 2;3.宁夏泾源县气象局,宁夏 泾源 7 5 6 4 0 0)摘 要:一个地区良好的气候状况和空气质量状况是影响游客选择出游目的地的重要因素。文章从大气负氧离子浓度状况出发,分析了泾源县城和六盘山区大气负氧离子浓度分布特征及其与气象因子的关系。结果表明:泾源县城月平均负氧离子浓度在1 1 8 4个/c m32 3 0 1个/c m3之间,年平均负氧离子浓度为1 7 8 4个/c m3,六盘山区月平均负氧离子浓度在1 5 7 5个/c m32 8 1 6个/c m3之间,年平均负氧离子浓度为2 2 2 1个/c m3;泾源县城和六盘山区负氧离子浓度呈现明显的季节变化,最高为夏季,春、秋次之,冬季最低;泾源县大气负氧离子浓度从4月开始明显增加,至7月达到最大值,后又逐渐减小;泾源县城和六盘山区9:0 01 7:0 0平均负氧离子浓度分别为1 8 9 0个/c m3和2 5 7 3个/c m3,是一天中最适合有氧出游的时间;大气负氧离子浓度与气象因子的相关性因地域不同而有差异,泾源县城负氧离子浓度与气温、相对湿度和日照时数呈显著的正相关关系,六盘山区负氧离子浓度与气温、相对湿度呈正相关关系。关键词:宁夏;泾源;负氧离子;气象因子 中图分类号:P 4 6 3.1(2 4 3)文献标识码:A 文章编号:1 0 0 76 9 2 1(2 0 2 3)0 20 0 8 20 4 近年来,随着生态环境、老龄化、人口亚健康等问题愈加凸显,旅游消费与康养结合的需求快速增加1。为满足人民群众对美好生活的向往,国家大力推进旅游业与健康产业的深度融合发展,“健康中国2 0 3 0”规划纲要 指出:积极促进健康与养老、旅游、健身休闲融合,催生健康新产业、新业态、新模式;打造具有国际竞争力的健康医疗旅游项目,大力发展中医药健康旅游2。2 0 2 1年底,宁夏泾源县正式获得“中国天然氧吧”称号,这也是宁夏首家获得该称号的地区。“中国天然氧吧”主要对负氧离子水平较高、空气质量较好、气候环境优越,适宜旅游、休闲、养生的地区进行综合评价。“中国天然氧吧”的成功创建,也将为泾源县旅游资源的进一步开发开创新的局面。大气负氧离子是带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称,其浓度情况是衡量空气质量优劣的重要指标,通过与带有正电颗粒离子的污秽空气发生中和作用,可以改善空气质量3-6。大气负氧离子被认定为一种重要的、无形的旅游资源,对游客有很大的吸引力7-8。笔者基于宁夏泾源县和六盘山国家森林公园大气负氧离子观测数据,利用负氧离子观测实况资料和气象观测资料,结合当地气候特征,对泾源县大气负氧离子分布特征及与气象条件的关系进行了客观分析。1 资料和方法1.1 研究区位概况宁夏泾源县位于六盘山东麓,在宁夏回族自治区最南端,跨东经1 0 6 1 2 1 0 6 2 9,北纬3 5 1 4 3 5 3 8,境内海拔高度1 6 0 8 m2 9 4 2 m,是宁夏降水最充沛的地区,年平均气温为6.6,年平均降水量为6 6 6.1 mm,属于温带半湿润气候区,气候总体特征表现为“气候温和,降水丰沛,雨热同步”。六盘山地处宁夏南部的黄土高原之上,平均海拔在2 5 0 0 m以上,是一个狭长山脉,山路曲折险狭。六盘山年平均气温为1.9,年平均降水量为6 5 2.5 mm,向来有“春来秋去无盛夏”之说,是黄土高原中的“湿岛”。1.2 数据来源与方法泾源县共有2个大气负氧离子监测站,大气负氧离子监测仪采用北京依派(型号:E P 1 0 0 B)对大气282 0 2 3年1月内 蒙 古 科 技 与 经 济J a n u a r y 2 0 2 3第2期 总第5 1 6期I n n e r M o n g o l i a S c i e n c e T e c h n o l o g y&E c o n o m yN o.2 T o t a l N o.5 1 6负氧离子浓度进行连续观测。其中:六盘山林业局大院负氧离子监测站位于泾河源镇街道南侧,周边环境在县城区域具有代表性;六盘山森林公园负氧离子监测站位于泾源县六盘山森林公园景区内,左右侧皆为山林,下垫面为土壤草皮地面,周边以温带针叶林为主,对森林环境具有代表性。本文选取2 0 2 1年1月1 2月的泾源县城和六盘山区负氧离子逐小时负氧离子监测数据和2 0 2 1年1月1 2月气象要素逐日观测数据,包括平均气温、平均风速、平均相对湿度和日照时数;运用平均值方法进行逐小时、日、月、季值的数据统计,并采用了多元线性回归统计分析方法。2 泾源县大气负氧离子变化特征分析2.1 日变化特征已有的研究表明,大气负氧离子浓度会表现出昼夜变化和季节变化特征9。通过对全年逐小时负氧离子监测资料分析,泾源县城区2 4 h负氧离子浓度变化呈“单峰”形态分布,最低值1 4 1 2个/c m3出现在6:0 0,最高值2 0 1 8个/c m3出现在1 2:0 0,日平均值为1 6 9 4个/c m3。从0:0 06:0 0,泾源县城负氧离子浓度 从1 5 0 0个/c m3左 右逐步下降 到1 4 1 2个/c m3,从9:0 0起,负氧离子浓度快速提升,到1 2:0 0达到最高值,1 2:0 02 0:0 0负氧离子浓度缓慢下降到1 8 5 0个/c m3左右,2 1:0 02 3:0 0开始加速下降。一天之中,9:0 01 7:0 0平均负氧离子浓度为1 8 9 0个/c m3,是一天中最适合出游的时间(见图1)。图1 负氧离子浓度日变化与泾源县城相似,六盘山区2 4 h负氧离子浓度变化同样呈“单峰”形态分布,最低值1 8 6 4个/c m3出现在2 1:0 0,最高值2 7 4 3个/c m3出现在1 1:0 0,日平均值为2 2 3 5个/c m3。2 3:0 0至次日8:0 0,六盘山区负氧离子浓度在1 9 8 0个/c m32 1 4 0个/c m3之间浮动,9:0 0开始,负氧离子浓度快速提升,于1 2:0 0达到最高值,1 2:0 01 8:0 0负氧离子浓度缓慢下降到2 4 8 0个/c m3左右,1 8:0 02 1:0 0加速下降到1 8 6 4个/c m3(见图1)。一天之中,9:0 01 7:0 0平均负氧离子浓度为2 5 7 3个/c m3,是一天中最适合出游的时间。泾源县城与六盘山区负氧离子日内变化特征与之前大多数学者的研究结论基本一致1 0-1 2。2.2 月变化特征泾源县城和六盘山区负氧离子浓度月变化特征也呈现“单峰”形态分布。通过对负氧离子浓度数据分析,2 0 2 1年1月1 2月泾源县城月平均负氧离子浓度在1 1 8 4个/c m32 3 0 1个/c m3之间,年平均负氧离子浓度为1 7 8 4个/c m3;总共1 2个月的监测记录中,泾源县城有5个月的月平均负氧离子浓度超过2 0 0 0个/c m3,占4 2%。六盘山区月平均负氧离子浓度在1 5 7 5个/c m32 8 1 6个/c m3之间,年平均负氧离子浓度为2 2 2 1个/c m3;总共1 2个月的监测记录中,六盘山区有7个月的月平均负氧离子浓度超过2 0 0 0个/c m3,占5 8%。与湖北省旅游景区、内蒙古呼伦贝尔、南京江宁等地的大气负氧离子浓度进行比较,泾源县城和六盘山区负氧离子也属于较高水平1 0-1 2。其中,从3月7月,泾源县城负氧离子浓度逐步升高,全年月均最高的7月为2 3 0 1个/c m3,8月次年2月浓度快速下降,达到全年月均最低值1 1 8 4个/c m3。六盘山区负氧离子浓度月均值最低出现在2月,为1 2 7 5个/c m3,1月与1 2月基本持平,1月3月负氧离子浓度缓慢提升但不明显,4月7月负氧离子浓度明显提高,7月达到最大值,为月 均2 8 1 6个/c m3,8月1 0月 缓 慢 下 降,1 0月1 2月快速下降(见图2)。图2 负氧离子浓度逐月变化负氧离子浓度还存在四季变化,其中泾源县城和六盘山区浓度最高均为夏季,浓度最低为冬季;县城浓度次高季节为春季,之后为秋季;六盘山区浓度次高季节为秋季,之后为春季。造成春秋差异的主要原因为六盘山森林公园在9月和1 0月,植被活动仍较活跃,进入冬季后,随着湿度降低,绿色植38杨军,等 泾源负氧离子浓度特征及与气象因子关系分析2 0 2 3年第2期被休眠等,使得负氧离子生成受到抑制。泾源县负氧离子季节变化特征与之前大多数学者的研究结论一致1 3-1 5。由数据对比可看出,两站的负氧离子浓度除秋季差异较大外,其他季节差距均不大,呈现出了明显的季节变化。图3 负氧离子浓度季节变化3 泾源县主要气象要素分析统计近3 0 a泾源气象站气象资料,泾源县年平均气温为6.6,月均气温在0以下的月份有1月、2月和1 2月,其中月均最低气温-6.3出现在1月。月均气温在0以上的月份为3月1 1月,最高月均气温1 8出现在7月;3月、4月气温急剧升高,9月1 1月气温下降明显。六盘山年平均气温为1.9,月均气温在0以下的月份为1月3月及1 0月1 2月;月均气温最低-9.9,出现在1月份;月均气温在0以上的月份为4月1 0月份,最高为1 2.8,出现在7月,4月6月气温逐渐升高,8月1 1月气温下降明显(见图4 a)。泾源县年平均降水量为6 6 6.1 mm。最高月均降水量1 4 7.4 mm,出现在8月,最低月均降水量3.2 mm发 生 在1 2月;六 盘 山 年 平 均 降 水 量 为6 5 2.5 mm,最高月均降水量1 2 9.8 mm,出现在7月,最低月均降水量4.6 mm,发生在1 2月(见图4 b)。泾源县年平均风速为2.8 m/s,月平均风速在2.6 m/s 3.2 m/s。六盘山平均风速为5.7 m/s,月平均风速在5.3 m/s 6.2 m/s之间(见图4 c)。泾源县年平均相对湿度为6 5.0%,月均相对湿度低于6 5%的月份为1月4月和1 2月,月均相对湿度高于7 0%的月份为7月1 0月,其他月份在6 0%7 0%。六盘山年平均相对湿度为6 8.2%,月均相对湿度低于6 5%的月份为1月5月、1 1月和1 2月,月均相对湿度高于7 5%的月份为7月9月,其他月份在6 5%7 5%(见图4 d)。泾源县年平均日照时数为2 3 0 1.9 h,月均日照日数低于1 8 0 h的月份为2月、9月和1 0月,月均日照日数高于2 1 0 h的月份为4月6月,其他月份在1 8 1.5 h之间2 0 9.8 h。六盘山年平均日照时数为2 2 3 4.8 5 h,月均日照日数低于1 7 5 h的月份为2月、9月1 1月,月均日照日数高于1 9 5 h的月份为3月6月,其他月份在1 8 1.1 h1 9 1.8 h(见图4 e)。图4 气象要素逐月变化4 大气负氧离子浓度与气象因子回归分析选取泾源县城因变量y为全年逐日负氧离子浓度,自变量为全年逐日平均气温()为x1、降水量(mm)x2、平均风速(m/s)x3、相平均对湿度(%)x4、日照时数(h)x5。通过多元逐步回归,得到回归方程:y=3 2.3 7*x1+9.0 4*x4+0.0 1*x5+1 1 6 7(1)F为2 6.9 1(显著性检验S i g=0.0 00.0 5)。结果表明多元逐步回归方程显著,其中平均气温、平均相对湿度和日照时数的显著性兼检验结果为p0.0 5,说明气温、相对湿度和日照时数对负氧离子有显著影响,可以作为泾源县城负氧离子浓度的预报因子(见表1)。48总第5 1 6期内 蒙 古 科 技 与 经 济表1 泾源县城负氧离子浓度多元逐步回归方程的显著性检验R(相关系数)FS i g.(显著性)多元逐步回归方程0.4 2 82 6.9 1 40.0 0 0 选取六盘山区因变量y为全年逐日负氧离子浓度,自变量为全年逐日平均气温()为x1、2 4 h降水量(mm)x2、平均风速(m/s)x3、相平均对湿度(%)x4、日照时数(h)x5。通过多元逐步回归,得到回归方程:y=3 5.4 1*x1+6.3 2*x4+1 4 4 5(2)F为4 3.4 8(显著性检验S i g=0.0 00.0 5)。结果表明多元逐步回归方程显著,其中平均气温和平均相对湿度的显著性兼检验结果为p0.0 5,说明气温和相对湿度对负氧离子有显著影响,可以作为六盘山区负氧离子浓度的预报因子,见表2。表2 六盘山区负氧离子浓度多元逐步回归方程的显著性检验R(相关系数)FS i g.(显著性)多元逐步回归方程0.4 44 3.4 7 80.0 0 0泾源县城 六盘山区图5 2 0 2 1年4月1 2月负氧离子浓度预测值检验 对回归方程进行预测检验,拟合模型详见图5。从图5中可见2 0 2 1年4月2 0 2 1年1 2月每日的拟合效果,预测值与观测值的变化曲线基本一致。5 结论基于对宁夏泾源两个站点2 0 2 1年1月1 2月连续记录的逐小时大气负氧离子观测数据和泾源气象站2 0 2 1年1月至1 2月逐日平均气温、降水量、平均风速、平均相对湿度和日照时数气象要素进行综合分析,得出以下结论:2 0 2 1年泾源县城月平均负氧离子浓度为1 1 8 4个/c m32 3 0 1个/c m3,年平均负氧离子浓度为1 7 8 4个/c m3。总共1 2个月的监测中,全县4月8月的月 平 均 负 氧 离 子 浓 度 超 过2 0 0 0个/c m3。六盘山区 月 平 均 负 氧 离 子 浓 度 为1 5 7 5个/c m32 8 1 6个/c m3,年平均负氧离子浓度为2 2 2 1个/c m3,总共1 2个月的监测记录中,六盘山区有7个月的月平均负氧离子浓度超过2 0 0 0个/c m3,占5 8%。泾源县和六盘山区负氧离子浓度呈现明显的季节变化,最高为夏季,春、秋次之,冬季最低,泾源县城春季高于秋季,六盘山区秋季高于春季。负氧离子浓度从4月开始明显增加,至7月达到最大值,之后又逐渐减小。泾源县城和六盘山区大气负氧离子浓度在2 3:0 0次日7:0 0处于较低水平,7:0 0起负氧离子浓度逐渐增加,在9:0 01 7:0 0时段,达到一天中的较高水平,1 7:0 0之后负氧离子浓度又会明显下降。宁夏泾源县和六盘山区在9:0 01 7:0 0平均负氧离子浓度为1 8 9 0个/c m32 5 7 3个/c m3,是一天中最适合出游的时间。泾源县大气负氧离子浓度与气象因子的相关性不同。泾源县城负氧离子浓度与气温、相对湿度和日照时数呈显著的正相关关系,六盘山区负氧离子浓度与气温、相对湿度呈显著的正相关关系。宁夏泾源县大气负氧离子资源十分丰富,春、夏、秋三季是宁夏甚至是我国西北地区气候康养旅游的首选地。对泾源县大气负氧离子进行深入分析,可全面系统地研究泾源县甚至六盘山区的气候旅游资源及负氧离子分布规律,为更好地开发利用当地旅游气候资源,创造更优质的旅游环境提供参考。参考文献1 王兆峰,史伟杰,苏昌贵.中国康养旅游地空间分布格局 及其影响因 素 J.经济地理,2 0 2 0,4 0(1 1):1 9 6-2 0 7.2 新 华社.中共 中 央 国 务 院 印 发“健 康 中 国2 0 3 0”规划纲要 E B/O L.(2 0 1 6-1 0-2 5).h t t p:/w w w.g o v.c n/z h e n g c e/2 0 1 6-1 0/2 5/c o n t e n t_5 1 2 4 1 7 4.h t m.3 P i n o O,R a g i o n e F L.T h e r es s o m e t h i n g i n t h e a i r:Em p i r i c a l e v i d e n c e f o r t h e e f f e c t s o f n e g a t i v e a i r i o n s(NA I)o n p s y c h o p h y s i o l o g-i c a l s t a t e a n d p e r f o r m a n c eJ.S c i e n c e a n d E d u c a t i o n P u b l i s h i n g,2 0 1 3,1(4):4 8-5 3.(下转第9 6页)58杨军,等 泾源负氧离子浓度特征及与气象因子关系分析2 0 2 3年第2期4.3 强化会商指导为了准确把握降雨的范围和强度,锡林郭勒盟气象台密切监视天气变化,加强对旗县气象局业务指导。7月2 4日2 6日组织全台预报员进行天气分析会商,并召开全盟各旗县天气视频会商。降雨天气系统影响期间通过电话、微信等方式对相关旗县气象局进行技术指导,要求各旗县气象局及时做好预警信息发布工作,及时上报灾情。5 强降雨天气影响此次天气过程虽然出现降雨范围大、强度较强,由于气象预报准确,各部门提前防范得当,出现灾情少,全盟仅一个旗县出现灾情。强对流天气预警信号提前量较高,预报结论与天气实况结果较吻合,为公众出行、交通安全、旅游安全提供重要保障,准确及时的服务工作得到了社会各界的一致好评。此次降雨过程发生期,正值锡林郭勒草原牧草生长的关键时期,对土壤增墒、牧草生长、生态植被恢复及农区作物生长都十分有利。同时,7月也是锡林郭勒草原旅游的黄金期,充沛的雨水可以提高草原植被覆盖度和植物多样性生长,良好的生态环境也助推了吉祥草原旅游业发展。6 结束语此次强降雨天气决策服务由于预报准确、服务主动及时,气象信息发布及时迅速,政府主导、部门联动快速。气象部门与应急管理、水利、交通、公安、旅游、农牧等部门加强沟通,及时进行天气、雨情、灾情等信息交流,共同应对暴雨天气。同时,广泛利用社会媒体资源,全方位广覆盖宣传,全社会参与,形成上下合力,防范措施到位,使暴雨灾害造成的损失降到最低,取得了良好的服务效果。参考文献1 王秋梅,周立馥,王英梅.辽南地区一次雷暴暴雨天 气 过 程 分 析 及 影 响 J.地 球,2 0 1 6(1 1):3 9 9.2 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刘和俊.安徽主要旅游景区空气负离子效应研究D.合肥:安徽农业大学,2 0 1 3.9 石强,舒惠芳,钟林生,等.森林游憩区空气负离子评价研究J.林业科学,2 0 0 4(1):3 6-4 0.1 0 谭静,陈正洪,罗学荣,等.湖北省旅游景区大气负氧离子浓度分布特征以及气象条件的影响J.长江流域资源与环境,2 0 1 7,2 6(2):3 1 4-3 2 3.1 1 朱宾宾,孙双红,王立军,等.呼伦贝尔沙地樟子松林负氧离子浓度及其影响因子分析J.西北林学院学报,2 0 2 1,3 6(4):5 5-5 9,7 9.1 2 胡梦玲,庆涛,朱鑫君,等.江宁区负氧离子变化特征及其与气象因素关系J.环境科学与技术,2 0 2 1(S 1):3 2-4 0.1 3 穆丹,梁英辉.佳木斯绿地空气负离子浓度及其与气象因子的关系J.应用生态学报,2 0 0 9,2 0(8):2 0 3 8-2 0 4 1.1 4 段炳奇.空气离子及其与气象因子的相关研究D.上海:上海师范大学,2 0 0 7.1 5 黄世成,徐春阳,周嘉陵.城市和森林空气负离子浓度与气象环境关系的通径分析J.气象,2 0 1 2,3 8(1 1):1 4 1 7-1 4 2 2.69总第5 1 6期内 蒙 古 科 技 与 经 济