承德市臭氧污染气象条件预报方法研究

利用2014-2016年承德市环境监测站和气象站的数据,分析了气象条件对承德市O₃-8h浓度的影响,探讨了臭氧污染气象条件的预报方法。结果表明：4-7月是承德市O₃-8h浓度较高的月份,O₃浓度的日变化特征为午后浓度高而夜间浓度低;O₃污染的天气形势为500 hPa受高压脊和偏西气流影响,850 hPa有强暖平流和20℃以上的高温,地面受低压前部和高压后部之间的偏南气流影响;有利于O₃-8h出现高浓度的气象因子为日平均气温大于23℃、日最高气温大于28℃、日平均海平面气压995-1007 hPa、日平均水汽压18-28 hPa、偏南风大于1 m·s^-1。利用气象因子综合评分建立臭氧污染指数,与O₃-8h浓度的相关系数高达0.7553,说明臭氧污染指数能较好地预报臭氧污染天气。     

2015-2018年海南省臭氧污染特征及其天气类型

根据2015—2018年海南省18个市县32个空气质量监测站O₃浓度资料,分析了区域性O₃污染（O₃-8h浓度超标市县≥3个）时空变化特征,并对造成O₃污染的天气系统进行主观分型。结果表明：2015—2018年海南省共有40 d发生了区域性O₃污染,发生概率为2.73%。其中2015年和2017年达到了13 d,发生概率为3.56%,2018年为11 d（3.01%）,2016年仅为3 d（0.82%）。发生区域性O₃污染主要有4种天气类型：冷空气偏西下型、冷空气偏东下型、变暖高压脊型和热带系统型。其中冷空气偏西下型是最主要的天气类型,共出现了14 d,占所有天数的35%,且污染较重。不同天气类型下海南省O₃污染表现出不同的分布特征。500 hPa有下沉气流、低层受东北风控制,有相对湿度低值区从中国东部向海南省延伸,地面位于冷高压底部或热带气旋西北侧,温度露点差在5 ℃以上等条件均有利于海南省区域性O₃污染天气出现。     

2016—2019年唐山市臭氧污染及其与气象条件的关系

利用2016—2019年唐山市逐时O₃浓度和气象数据,分析了O₃污染特征及其与气象条件的关系。结果表明: 2016年唐山市O₃超标天数为53 d,2017—2019年O₃超标天数每年在70 d以上,污染程度偏重。O₃月平均浓度值呈双峰型分布,6月O₃平均浓度值最大,达112.26 μg·m^-3,9月次之。O₃浓度超标日分布在3—10月,夏季超标天数最多,其他依次为春季、秋季,具有明显的季节变化特征。O₃日均浓度为15:00最大,日变化呈单峰型分布。O₃浓度与温度、风速正相关,与相对湿度负相关。气温高是导致O₃浓度超标的重要因素,日最高温度超过25 ℃时要考虑O₃浓度出现超标现象。相对湿度在50%左右及60%—80%时,O₃浓度超标率均大于30%,在60%—70%时O₃-8h浓度平均值达到最大。夏秋季O₃浓度超标率高与地面小风、较低的混合层高度有关。当日均风速1＜V≤4 m·s^-1时,O₃浓度超标率较高。容易产生中度以上O₃污染的天气形势场为500 hPa高空受西北气流或高压脊影响,850 hPa有西南或偏南气流经过,地面大多处在高压后部、低压前部或低压辐合区内。     

2017年上海臭氧污染气象条件分析及臭氧污染天气分型研究

根据2016-2017年上海空气污染物和相关气象要素数据,分析上海2017年O₃变化特征以及气象影响因素,并对造成O₃污染的天气系统进行主观分型。结果表明：2017年上海市空气质量优良天数为275 d,占全年天数的75.3%,O₃-8h污染天数为55 d。上海市O₃-8h年均浓度115 μg·m^-3,同比增幅超过10%,为2013年以来的最高值,主要体现为夏半年O₃浓度的上升。与2016年相比,2017年夏半年西太平洋副热带高压偏西偏强,上海地区风速风向、温度、水汽、光照、辐射条件均有利于O₃浓度上升。造成2017年高浓度O₃污染主要有4种天气类型：副热带高压控制型（SH）、地面高压型（G）、均压场型（J）和低压型（D）。其中副热带高压控制型是典型的O₃-8h污染天气型,占总污染日数的29.1%,且污染程度较重;低压型出现次数较少;地面高压型的臭氧平均污染程度最弱。     

2019年1月长春市一次霾污染过程成因分析

利用空气质量历史监测数据、地面气象要素及激光雷达探测资料,综合分析了2019年1月10—15日长春市一次霾污染过程,探讨了污染过程中污染物和气象要素的变化特征与影响机制。结果表明：此次霾污染过程中12—13日污染最重,PM_2.5和PM₁₀质量浓度均超过150 μg·m^-3,气溶胶消光最强,超过70%的PM_2.5/PM₁₀比值大于0.7,指出了细粒子对重污染事件的贡献;重污染期间近地面风速偏小、相对湿度增加、变压较小,同时低空风出现明显的风向转变,弱下沉运动与逆温以及较低的边界层共同削弱了大气的水平和垂直扩散能力,有利于污染物累积,导致霾污染。500 hPa天气形势表明长春市位于槽前脊后,850 hPa高度场为弱西风,相对湿度大;海平面气压场存在低压气旋及弱西南气流,该气流有利于将污染物输送至长春市,造成霾污染加剧;1月14—15日高空槽加深东移,850 hPa西北气流增强,近地面气压梯度力变大,污染物得到扩散,霾污染逐渐结束。     

银川都市圈夏季臭氧来源数值模拟分析

在我国当前臭氧和颗粒物复合污染的局面下，位于西北地区的宁夏回族自治区近年来夏季臭氧区域性污染突出，浓度高值区主要分布在银川都市圈(银川市、石嘴山市和吴忠市)。因此利用区域空气质量模式系统RAMS-CMAQ对2019年夏季6月银川都市圈臭氧污染问题开展数值模拟，定量探讨区域传输及垂直输送对O₃浓度的贡献，为有效控制当地臭氧污染提供科学依据。结果表明：2019年6月银川都市圈O₃浓度北高、中部低，与前体物的分布特征并不完全一致，表明O₃的非线性效应以及背景O₃传输潜在的贡献。水平方向上，银川都市圈本地排放源对近地面O₃的贡献大都在20%～30%，仅灵武达40%以上，外界传输贡献均在30%以上。其中银川本地贡献较弱，相邻区域间存在输送影响，一定程度上减弱了该地区的本地贡献。此外，在夏季整体偏南风的影响下O₃有较为明显的由南向北的输送作用。垂直方向上，郊区、城市和工业代表性站点O₃浓度的变化趋势基本一致，各过程量贡献有所差异。夜晚O_...     

上海地区AQI变化特征及与气象因素的相关性

基于上海地区2012—2016年逐日PM_2.5、PM₁₀、CO、O₃、SO₂、NO₂的分指数（individual air quality index,IAQI）数据以及同期气象要素（风速、降水量、气温、相对湿度、总云量、低云量）、逆温数据和高空大气环流数据,分析了上海地区空气质量指数的时间变化特征和气候要素对空气质量的影响,并选取PM_2.5和O₃污染天气过程及其邻近的非污染天气过程,对比分析高空大气环流形势的差异。结果表明：上海地区出现PM_2.5、PM₁₀和NO₂污染天气在冬季最多,分别为31.4 d、10.0 d和14.8 d,而O₃污染天气在夏季最多（18.8 d）。风速和低云量是影响PM_2.5污染的重要气象因素,最大相关系数分别为-0.313和-0.261,O₃污染则与气温和日照时数密切相关,最大相关系数分别为0.449和0.363,PM_2.5、O₃污染的发生也与前一日以及当日出现逆等温天气存在较好的相关性。在PM_2.5污染天气过程,上海位于槽后高压前部,850 hPa有较强西北风,而非PM_2.5污染天气过程中上海位于高压后部,低层850 hPa为东南风。在O₃污染天气和非污染天气过程,中国东部长波射出辐射（Outgoing Longwave Radiation,OLR）分别为正、负距平,副热带高压控制下上海晴热少云,易引起O₃污染,反之上海上空云系多,不容易出现污染。     

陕西初夏臭氧污染事件及其成因

关中平原至陕北黄土高原海拔渐次升高,大气污染物分布、排放源和下垫面特征均有较大变化。利用陕西省由南至北西安、延安、榆林三市环境空气质量监测数据和气象观测数据及NCEP再分析产品,对2018年春末夏初(5月下旬至6月初)连续两次臭氧(O₃)污染过程开展研究。结果表明：三市O₃质量浓度(用C(O₃)表示)皆呈昼高夜低的日变化特征;三市日均C(O₃)表现出随海拔高度升高而增加的现象,即榆林最高,延安次之,西安最低,较高海拔的黄土高原高背景O₃可能是榆林、延安C(O₃)较高的重要原因。两次O₃污染发生在大气环流由春季型向夏季型过渡阶段,陕西处于500 hPa暖性高脊、850 hPa偏南风主导、地面静稳晴热的天气形势下,有利于光化学O₃生成以及大气低层O₃区域输送,其中西安的光化学生成对其日间C(O₃)升高作用最明显。三市温度和C(O₃)呈正相关,相同温度下...     

2013—2016年海口市空气质量特征及典型个例污染物来源分析

根据海南省环境科学研究院提供的海口站2013—2016年逐日空气污染数据,统计分析了海口市空气质量状况。综合应用高低空环流场、AQI指数结合MODIS卫星蓝光气溶胶厚度图,采用HYSPLIT轨迹聚类分析法、潜在源贡献因子法和浓度权重轨迹分析方法,重点分析了2013年12月海口空气污染的的主要输送路径,并探讨了首要污染物PM_2.5和O₃的潜在源区。结果表明：冬夏季风风向转换是海口发生空气污染的最主要气象原因,且首要污染物为PM_2.5,其次是PM₁₀和O₃;海口市空气质量达标率在97.1%,总体较好,AQI指数呈逐年下降趋势;值得关注的是,O₃呈逐年稳定上升趋势。大气污染物浓度受污染物排放和环流场共同影响,海口污染日对应的地面天气形势主要有3种类型,冷高压、变暖高压脊和台风外围下沉气流。此次污染过程中污染源是来自北方地区污染物长距离输送影响的结果。污染物个例分析中,首要污染物PM_2.5潜在源区主要集中在湖南和江西的交界处、广东沿海地区、广西北部、江西和福建的交界处以及浙江中部地区,这些潜在源区气团沿着轨迹1、2和4通过长距离输送到海口。海口O₃质量浓度贡献较大的区域主要集中在湖南和江西的交界处、粤西一带,主要沿着轨迹2将内陆地区的污染源输送到海口。     

闪电产生氮氧化物对青藏高原臭氧低谷形成的影响

为了进一步了解青藏高原闪电的产生氮氧化物（LNO_x）经由光化学反应对O₃浓度变化及夏季O₃低谷形成的可能影响,本文利用2005~2013年由OMI卫星得到的对流层NO₂垂直浓度柱（NO₂ VCD）、O₃总浓度柱（TOC）和O₃廓线以及星载光学瞬变探测器OTD和闪电成像仪LIS获取的总闪电数资料,对青藏高原和同纬度长江中下游地区的TOC和NO₂ VCD月均值时空分布特征、闪电与NO₂ VCD的相关性和O₃的垂直分布特征及其与LNO_x的关系进行了对比分析。结果表明,青藏高原的O₃低谷主要出现在夏季和秋季,其TOC值比同纬度长江中下游地区低约10~15 DU（Dobson unit）。青藏高原NO₂VCD总体较小,表现为夏高冬低的分布特征。青藏高原夏季O₃浓度受南亚高压的影响总体呈减小趋势,但因强雷暴天气导致对流层中上部LNO_x浓度升高,并随强上升气流向对流层顶输送,同时通过光化学反应使O₃浓度增加,缩小了青藏高原和同纬度地区的O₃浓度差,减缓了O₃总浓度的下降,抑制了夏季O₃低谷的进一步深化。     

运城盆地秋冬季PM2.5传输特征和源区分析

利用2017-2019年空气质量监测数据，采用HYSPLIT后向轨迹模式、聚类分析、潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT），对运城市秋冬季大气PM2.5传输路径、对应重污染的天气形势和潜在源区进行分析。结果表明：（1）运城近地层盛行偏东风时污染频率高，弱的偏东风和西南风时，污染物浓度较大。秋冬季PM2.5后向轨迹西北方向最多达53.53%，偏东方向最少为11.25%，偏西方向和西南方向介于两者之间，分别为16.61%和12.06%。（2）不同轨迹对应天气形势不同，西北和偏西轨迹下，500 hPa高度场上为两槽一脊或偏西气流，700～850 hPa受脊前西北气流影响，地面为高压前底部型或均压场型；西南轨迹下，500 hPa高度场上为偏西气流，700～850 hPa运城处于槽前西南气流，地面气压场为高压前底部（底部）或均压场。（3）运城PM2.5潜在源区主要位于陕西南部、四川东部和新疆东南、甘肃的东南部等地区，说明影响运城秋冬季PM2.5的浓度除了来自汾渭平原西南部的颗粒物区域输送，来自西北方向新疆、甘肃的远距离颗粒物传输也是重要来源。     

汾渭平原PM2.5-O3复合污染特征及气象成因分析

PM_2.5和O₃已经成为汾渭平原城市最主要的污染物,两者之间相互影响,在暖季经常同时出现构成污染,其污染程度与气象条件密切相关。利用2015—2021年汾渭平原12个城市逐日PM_2.5和O₃浓度、地面气象观测数据以及ERA5高空再分析数据等资料,分析了汾渭平原PM_2.5和O₃的时空变化特征以及复合污染发生时PM_2.5和O₃的关系,并研究了局地气象条件和天气形势对复合污染的影响。结果显示,该地区年均PM_2.5和日最大8小时O₃浓度分别在2017年和2018年开始持续下降,复合污染日数也在2019年后开始持续下降;复合污染主要发生在3—9月,在汾渭平原东部城市出现次数较多,多出现在高温、低湿的环境下;最后利用T-PCA算法(正交主成分分析)将复合污染的天气环流形势分为4种类型,主要呈现出以高空西北气流或偏西气流、低层为暖区偏南风或微风为主的天气特征。研究结果对汾渭平原的大气...     

东亚区域对流层臭氧及其前体物的季节性关联

利用2010—2012年对流层臭氧（O₃）及其多种前体物的卫星遥感资料和全球水汽再分析资料,研究东亚区域O₃及其前体物的时空分布,以及在中国东部（分为南、北两部分）相关性的季节变化。结果表明:东亚区域NO₂与CO的对流层柱含量均表现为冬季高、夏季低的时空变化形式。O₃对流层柱含量夏季达到峰值,冬季为谷值。中国东部的北部与南部地区O₃与NO₂均在夏秋季呈正相关,冬春季呈负相关。夏季大部分地区NO_x的光化学循环反应对O₃生成有积极的促进作用,冬季大部分地区O₃的光化学循环生成受到抑制。O₃与CO在北部地区夏秋季和南部地区夏季正相关性最大,无论是在北部还是南部地区,O₃与CO的相关性在轻污染情况下最大,而在重污染和背景情况下较小,表明重污染气团向下风方的输送更有利于O₃的光化学生成。O₃与水汽在北部和南部地区的多数时间均呈较显著的正相关性,而在南部地区夏季和北部地区冬季具有较大的负相关性,反映出不同的环流形式、气团来源及伴随的天气条件变化对O₃分布的影响。     

中国东北地区重污染事件气溶胶浓度变化与天气形势分析

近年来中国东北地区污染事件频发,为揭示该地区重污染天气分布特征,利用2014—2017年中国东北地区40个城市空气质量数据及对应的高低空天气形势资料,统计分析得到中国东北地区大气污染状况的变化特征以及区域重污染事件的天气学特征。结果表明：2015—2017年中国东北地区PM_2.5和PM₁₀年平均质量浓度呈下降趋势,其中PM_2.5年平均质量浓度下降的更快,PM_2.5最大值出现在辽宁和吉林中部地区约为90—100 μg·m^-3,SO₂年平均质量浓度较高值分布在辽宁西部地区约为50 μg·m^-3,而NO₂最大值出现在沈阳—长春—哈尔滨一带,约为45 μg·m^-3,CO质量浓度最大值分布在东北沿海地区约为1.6 mg·m^-3,相反中国东北地区O₃年平均质量浓度呈上升趋势,最大值出现在沿海的大连及营口等地,约为100 μg·m^-3。污染物浓度变化具有鲜明的季节变化特征,不同地区PM_2.5和PM₁₀与AQI最大值均出现在冬季,SO₂冬季质量浓度最大值出现在沈阳（180 μg·m^-3）,NO₂与CO冬季最大值出现在哈尔滨（80 μg·m^-3,1.8 mg·m^-3）。相反,O₃最大值出现在夏季沈阳地区约为140—150 μg·m^-3。重度污染级别（200 μg·m^-3≤PM_2.5 < 300 μg·m^-3）和严重污染级别（PM_2.5>300 μg·m^-3）的空气质量表现出以哈尔滨为中心,向周围迅速减少,辽宁中部又略有增加的特征;中度污染（150 μg·m^-3≤PM_2.5 < 200 μg·m^-3）的天数沈阳>哈尔滨>长春,轻度污染（100 μg·m^-3≤PM_2.5 < 150 μg·m^-3）的天数是沈阳>长春>哈尔滨。引发中国东北地区重污染的天气形势大致可分为高压型,低压型和北高南低型3种,出现比例分别为62%、27%和11%;高压型850 hPa高压脊东移经过中国东北地区,地面处于高压南部或弱高压中心,有时在黑龙江北部或辽宁西南部连续有弱小的低压生成并快速东移过境;低压型850 hPa低压系统发展并东移经过中国东北地区,地面处于低压后弱高压中;北高南低型850 hPa和地面中国东北地区受北面高压和南面低压的共同影响。     

辽宁地区O3污染状况及相关气象要素分析

利用2015—2019年辽宁城市逐小时地面O₃浓度观测数据,结合各城市逐小时气象要素观测数据,分析了辽宁地区近5 a的O₃污染状况及影响O₃的相关气象条件。结果表明：除环辽东湾部分城市O₃浓度呈下降趋势外,辽宁地区其他城市的O₃浓度均呈明显的上升趋势,O₃正取代PM_2.5成为影响辽宁地区的首要大气污染物。O₃浓度具有夏季高、冬季低,下午高、早晨低的时间分布特征。除受污染排放源直接影响外,高温、高湿、强辐射、小风和地面低气压都有利于O₃的局地生成;在亚洲夏季风的影响下,上游地区（如京津冀地区）的污染气团会随大气环流向东北地区输送,对辽宁地区夏季O₃污染产生重要影响。     

2017年漳州海陆风特征与冬春季污染物浓度关系

利用2017年福建漳州和南部海岛气象观测资料,通过统计分析和人工订正判识海陆风日,再结合天气形势和污染物浓度资料分析海陆风日的天气特征及其与污染物浓度的关系。结果表明：漳州海陆风日是海岛站的2.2倍,春夏季是海陆风的高发季节,秋冬季相对较少。冬季海陆风日主导天气形势为变性冷高压、高压后部、锋前暖区等,气象要素场配置为气压梯度小、气温高、风速小、日照时间长、湿度低、云量少,气象条件不利于污染物的稀释、扩散;海陆风影响下除了O₃,其他5种污染物浓度均高于系统风日2—3倍,其中颗粒物浓度明显偏高。与冬季不同,春季海陆风不仅对颗粒物浓度升高有利,对O₃浓度升高贡献更加明显,主导天气形势、气象要素场配置与冬季类似;海陆风影响下所有污染浓度均高于系统风日1—2倍,且易出现O₃超标现象。研究显示,漳州的海陆风全年发生频率虽然不到30%,但其特有的日变化规律和局地环流结构对污染物累积、输送具有重要的影响。     

2015-2019年贵港市臭氧污染特征及其与气象要素的关系

为研究贵港市O₃(臭氧)污染特征及其与气象要素的关系,对2015—2019年贵港市国家空气自动监测站和同期贵港国家气象观测站逐日、逐时气象资料进行了研究和分析。结果表明:近5a来贵港市O₃污染日趋严重;O₃污染存在明显的季节变化,秋>夏>春>冬;O₃浓度日变化特征呈单峰型,8:00出现谷值,15:00—16:00出现峰值;O₃浓度变化与气温、日照时数呈正相关,与相对湿度负相关,当日照时数大于8h、相对湿度40%~70%时易出现高浓度O₃;不同季节出现O₃浓度高值时的风向不尽相同。     

河源市空气质量首要污染物特征及其与气象条件的关系

基于2017-2019年河源市空气质量数据,分析了河源市首要污染物的年际变化特征,同时利用2019年东埔国控站点的首要污染物与气象要素进行了相关性分析,并以典型污染日为案例,分析了气象条件对污染过程的影响。结果表明：2017-2019年细颗粒物（PM_2.5）污染日比重大幅度降低,以臭氧（O₃）为首要污染物的污染日逐年增加,污染形式逐渐从颗粒物污染向臭氧污染发生转变。O₃浓度与温度和湿度分别呈正负相关关系,高浓度O₃主要出现在（20-30℃,25%-55%）阈值之间,在吹西北偏北风时O₃浓度也较高。PM_2.5和PM₁₀与湿度也呈负相关关系,温度与湿度组合在（8-13℃,40%-55%）范围内时两者容易同时出现高值;在夏季PM_2.5和PM₁₀还与温度具有较强的正相关关系,这意味着高温情况下河源有出现颗粒物与O₃复合污染的可能。河源市典型污染日具有风速较小局部扩散不利的特征,低温低湿条件下容易出现PM_2.5污染,且主要受到区域的传输影响;而高温低湿条件下容易发生O₃污染,且较高的前体物浓度容易加剧O₃的本地污染。     

利用MM5模式及NCEP资料对沈阳一次污染天气的数值模拟

利用NCEP/NCAR再分析资料和中尺度天气模式MM5对2010年1月14—19日沈阳大气污染天气系统进行模拟分析。对此次天气过程的地面和高空气压场、地面至高空各高度层随时间变化的水平风场及垂直剖面风场、垂直方向温度廓线等气象要素进行分析和模拟,描述大气污染中天气系统的变化过程,分析造成大气污染的气象要素变化。结果表明：此次污染天气过程对应地面场为长白山高压、地形槽环流型;500 hPa高空天气形势为两槽一脊,地面风场主要受高压辐散气流控制;地面至高空不同高度的水平风场均有偏南风切变和偏西风切变,垂直剖面风场对应有下沉气流,地面至高空的温度廓线出现明显的逆温。这些气象条件共同造成了持续污染天气。而500 hPa位势高度场持续长时间两槽一脊的环流形势,是造成长时间污染天气的主要原因。     

杭州市区大气臭氧浓度变化及气象要素影响

利用2005-2007年杭州市区大气O₃连续监测资料, 分析了O₃浓度变化特征, 在此基础上结合气象观测资料, 分析了大气O₃与天气系统间的关系, 建立了O₃与气象要素间的多元回归方程。结果表明: 2007年O₃平均浓度和最大小时浓度分别为44 μg.m-3和348 μg.m-3, 比上一年增加20%左右, 超标现象也越来越严重; O₃浓度有明显的季节变化, 夏季高、冬季低; 大气O₃浓度超标主要出现在高压后部和高压控制等天气类型。在紫外线强度较强时O₃浓度也高, 二者呈显著正相关; 对O₃与各种气象因子进行多元回归分析表明: O₃主要受到温度、相对湿度、日照等因素影响。