上海夏季近地面臭氧浓度及其相关气象因子的分析和预报

为了揭示城市近地面臭氧浓度的变化特征及其相关气象因素,尝试进行近地面臭氧浓度预报。通过对2005年夏季(6～9月上旬)上海徐家汇地区近地面臭氧的观测与分析,建立了用于夏季臭氧浓度预报和高浓度臭氧污染事件预警的一种简便、实用的统计回归方法。结果表明:天气条件对臭氧形成具有明显的作用,臭氧浓度晴天最大、多云天次之、阴雨天最小;臭氧具有明显的日变化特征,12:00～14:00之间为最大值,凌晨3:00～5:00之间有一很小的次峰,5:00～6:00之间为最小值。产生高浓度臭氧污染是多项因子的综合结果,一般在高压系统的影响下,晴天少云,紫外辐射较强,相对湿度较低,气温较高,地面和高空吹偏北风,且风速较小的情形时容易产生高浓度臭氧污染。引进高浓度臭氧潜势指数和风向影响指数两个指标,并综合考虑多种气象要素,通过逐步回归建立的臭氧浓度预报方程,对逐日最大臭氧浓度具有较好的拟合效果和可预报性。

影响上海市空气质量的地面天气类型及气象要素分析

地面天气形势及气象要素的变化在空气污染潜势预报中具有很好的指示作用。利用天气学原理将地面天气系统进行分型,探索研究不同地面天气类型对上海空气质量变化的影响。整理、分析2003—2005年地面天气类型和气象要素与空气质量的关系,发现:(1)上海秋冬季以大陆冷性高压系统移动为主,而夏季主要以副热带高压和台风影响为主,春季是冬季与夏季之间的过渡,天气系统转换较为频繁。(2)春、秋、冬季易引起上海市空气污染的天气类型有L型高压、高压、高压前和均压场4种地面天气类型,与空气质量优等级相对应的天气类型是低压槽、高压底和高压后。夏季空气质量优等级对应的天气类型主要有台风、高压(副高)和低压槽。(3)秋冬季节典型天气过程一般经历高压前(或冷空气)→L型高压→高压→高压后(或高压底)→低压槽的转换,PM10浓度变化也表现为先升后降。(4)气象要素的变化也与空气污染存在密切联系,气压与空气污染物的关系为正相关,而气温、相对湿度和风速与空气污染物浓度呈负相关。

上海地区空气污染变化特征及其气象影响因素

利用2013—2014年上海地区6种空气污染物小时浓度和逐日空气质量分指数(IAQI)的监测资料,统计分析了上海地区空气污染的变化特征及其气象影响因子。结果表明:2014年上海地区空气质量优良率达77.0%,空气质量总体较2013年明显好转。2013—2014年上海地区AQI具有季节性特征,表现为冬季空气质量较差、秋季空气质量较好的特征,其中12月空气质量最差。由首要污染物分布可知,上海地区最主要的污染物为PM_(2.5),其中冬季PM_(2.5)污染出现最多;O_3则为夏季的主要污染物。由污染物浓度的周循环变化可知,上海地区PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2和O_3浓度均存在周末低于工作日的"周末效应",但PM_(10)和NO_2浓度的"周末效应"更显著。由2014年上海地区霾日与PM_(2.5)浓度的变化可知,当PM_(2.5)浓度达到轻度及以上污染时,霾天气出现的概率大幅提高,但二者并非对应的关系。天气形势对PM_(2.5)污染影响较大,基于上海地区天气形势特点可以将PM_(2.5)污染的地面形势分为7种类型,其中高压中心型和高压楔型为PM_(2.5)污染的主要天气型。由于上海地区冬季冷空气活动频繁,西北风将上游地区颗粒物输送至本地,易造成较严重的污染天气;同时在冷高压的控制下,高压中心型和高压楔型天气频繁出现,导致颗粒物不易扩散,也易造成空气污染。夏季和秋季在副热带高压的控制下,水平和垂直扩散条件均较好,不易出现PM_(2.5)污染,但由于气温较高,光照条件较好,易出现O_3污染。

浦东地区秋末冬初冷空气风雨对PM2.5质量浓度影响研究

利用上海浦东地区2007-2014年秋末冬初PM2.5质量浓度资料和最低气温、降水量、平均气压、最大风速等气象资料,探讨了冷空气风雨对PM2.5质量浓度的影响,结果表明:浦东地区秋末冬初冷空气过程对PM2.5质量浓度产生重要影响,冷空气影响前一天PM2.5质量浓度平均增幅为13.7%,冷空气影响当天PM2.5质量浓度平均下降7.4%。不同等级冷空气影响前后PM2.5质量浓度的变化有较大差异,其中强冷空气影响前PM2.5质量浓度上升幅度最大,影响时下降幅度也最大。弱冷空气影响前后PM2.5质量浓度变化幅度最小。冷空气通过风雨影响PM2.5质量浓度,其中风速每增加1 m·s^(-1),PM2.5质量浓度下降7.8μg·m-3。降水对PM2.5质量浓度的影响明显小于风的影响。典型个例分析表明,冷空气影响期间除风速变化是影响PM2.5质量浓度的主要因子外,24 h变压的峰值及正负值交替的时间与PM2.5质量浓度的变化存在密切的联系,其对PM2.5质量浓度的预报具有一定的指示意义。

2011年上海地区空气污染气象条件分析

本文根据2011年可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)等3种污染物的空气污染指数资料,统计分析了2011年上海地区的空气污染状况,并与2001—2010年的平均状况进行对比。结果表明:2011年和2010年的空气质量为2001年有记录以来最好的两年,相较于2010年,2011年空气质量略有下降,优等级的天数较2010年略有减少。在此基础上,结合大气环流背景、近地面天气状况和风向、风速等气象要素分析了空气污染状况下的气象条件,发现:(1)空气污染日的出现与地面天气形势类型有着密切的关系,容易出现空气污染的地面天气形势主要有:高压前、弱高压、高压后、冷空气、均压场和低压带;(2)空气污染源的增加也是造成污染日不可忽略的原因之一;(3)地面风向、风速等气象条件对空气污染物的扩散起着决定性的作用,当地面风速较小时,容易出现空气污染。同时接地或近地逆温层出现时大气层结稳定,不利于空气污染物的垂直扩散,容易出现空气污染。

2008年上海地区空气质量综述

本文根据2008年可吸入颗粒物(PM_(10))、二氧化硫(SO_2)和二氧化氮(NO_2)等3种污染物的空气污染指数资料,统计分析了2008年上海地区的空气质量状况,并与前7年(2001—2007年)的平均状况进行对比。结果表明:2008年上海地区空气质量达到优良等级的天数有328 d,在38 d污染日中,PM_(10)为首要污染物的有37 d,NO_2为首要污染物的有1天;2008年与2007年相比,空气质量总体略有好转,主要表现为全年未出现中度以上空气污染日,其他数据与2007年基本持平。此外本文还从地面天气类型和风向、风速等气象要素分析了空气污染的成因。

2009年上海地区空气质量综述

本文根据2009年可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)等3种污染物的空气污染指数资料,统计分析了2009年上海地区的空气质量状况,并与前8年(2001—2008年)的平均状况进行对比。结果表明:2009年是2001年以来上海地区空气质量最好的一年,主要表现为空气污染日31天,为9年来最少,且PM10、SO2和NO2的年平均浓度均达到了9年来的最低值。此外,本文还从地面天气类型和风向、风速等气象要素分析了空气污染的成因,发现:(1)空气污染日的出现与地面天气类型有着密切的关系,容易出现空气污染的地面天气形势主要有:高压前、弱高压、均压场、低压带、高压后和冷空气;(2)空气污染源的增加也是造成污染日不可忽略的原因之一;(3)地面风向、风速等气象条件对空气污染物的扩散起着决定性的作用,当地面风速较小时,容易出现空气污染。同时逆温层出现时大气层结稳定,不利于空气污染物的扩散,也容易出现空气污染。

2012年上海地区空气质量综述

应用基于可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)3种污染物浓度的空气污染指数(API)数据,分析了2012年上海空气污染的总体状况,结果表明:自2001年以来,2012年上海的空气质量最好,优良率最高,PM10、SO2和NO2的年平均浓度最低(分别为0.071mg/m3、0.023mg/m3、0.046mg/m3)。在此基础上,本文结合大气环流背景、近地面天气状况和风向、风速等气象要素分析发现:(1)地面天气形势对污染事件影响显著,2012年影响空气污染的主要地面天气形势为:高压前、弱高压、冷空气、弱低压和低压底部;(2)地面风向、风速等气象条件决定大气扩散能力,当气压梯度小、风力较弱时,大气扩散能力差,不利于污染物的扩散,容易形成空气污染事件。

2006年上海地区空气质量综述

本文根据2006年可吸入颗粒物(PM_(10))、二氧化硫(SO_2)和二氧化氮(NO_2)等3种污染物的空气污染指数资料,统计分析了这一年上海地区的空气质量状况,并与前5年(2001-2005年)的平均状况进行对比。结果表明2006年上海地区空气质量达到优良等级的有324天,在41天轻度污染日中,PM_(10)为首要污染物的有40天,全年未出现中度污染。2006年度与前5年平均情况相比,空气质量略有好转。

2007年上海地区空气质量综述

本文根据上海地区2007年可吸入颗粒物(PM_(10))、二氧化硫(SO_2)和二氧化氮(NO_2)等3种污染物的空气污染指数资料,统计分析了这一年上海地区空气质量状况,并与前6年(2001—2006年)的平均状况进行对比,结果表明:2007年上海地区空气质量达到优良等级的有328天,全年出现轻度污染以上37天,其中中度污染(201<API<300)1天和重污染(API≥300)2天;在37天污染日中,PM_(10)为首要污染物的有36天,另外一天首要污染物是NO_2。2007年与2006年相比,空气质量总体略有好转,主要表现为空气污染日有所减少,但与前2年相比,出现了中度污染日和重污染日,其他数据与2006年基本持平。此外本文还从地面天气形势类型和风向、风速等方面进行了空气污染日的气象条件分析。