“平流层臭氧侵入例外事件”美国做法及其对我国臭氧污染防控的启示

平流层臭氧在特定气象条件下可侵入对流层,严重情况下会引发近地面监测点位的臭氧浓度超标。美国环境保护局(EPA)将上述事件称作"平流层臭氧侵入例外事件"(以下简称"例外事件"),并于2018年颁布了《关于可能影响臭氧浓度的平流层臭氧侵入例外事件申请陈述指南》(以下简称《指南》)。本文结合美国相关实操案例,详细阐述了"例外事件"的识别、判定技术和业务化处理流程及其对我国探索开展"例外事件"剔除工作的启示,以期为我国臭氧污染管控提供决策参考。研究发现以下结果:一是"例外事件"不定期发生,且影响范围较大,直接导致受影响区域近地面监测点位臭氧浓度异常超标,影响臭氧达标限值的设定,不利于客观公平地开展空气质量达标考核工作;二是美国依托多种监测手段和模式方法,已针对"例外事件"形成了一套完整的判定指标体系及规范的业务化流程,可直接扣除此类事件导致的臭氧超标数据;三是美国现有实操案例多为解决平流层臭氧侵入导致西部高海拔地区(如怀俄明州、犹他州等)近地面臭氧浓度超标的问题。地方空气质量管理机构只有在"例外事件"发生期间臭氧浓度处于年度排名前四位时,才会积极组织相关技术专家开展"例外事件"的证据搜集和申请工作。"例外事件"美国做法对我国的启示是:尽快组织力量深入开展我国"例外事件"的回溯分析,重点关注春末和冬初以臭氧为首要污染物的轻度污染天气,尽快形成我国"例外事件"的识别判定技术规范与要求,并建立健全"例外事件"管理机制,为打赢污染防治攻坚战提供有力支撑。

平流层臭氧深度侵入对典型城区的影响过程分析

中纬度平流层臭氧深度侵入是造成对流层至近地面臭氧浓度突增的原因之一。筛选春夏季臭氧浓度升高时段的高分辨率大气再分析数据ERA5,以位涡值的下沉趋势分析了对流层顶折叠位置及变化过程;以AIRS数据反演了臭氧浓度、一氧化碳浓度和相对湿度的垂直廓线,并估计了其分布及相关性;以近地表污染物浓度变化、HYSPLIT模型后向轨迹分析结果证实了臭氧侵入气团的运移轨迹和局地效应;通过激光雷达监测结果观测臭氧垂直浓度分布,确定了臭氧浓度最大值所处高度,判定了受影响近地点的浓度升高时刻;以边界层高度变化、气象条件分析结果及当地与周边城市地面监测数据的逐小时变化情况等综合信息,进行了区域确认和近地面影响判定。通过以上数值综合分析,对城市地区受平流层臭氧深度侵入影响的过程和具体时间进行了详细再现,可为排除非人为排放因素导致的近地表臭氧浓度增加提供回溯分析,为臭氧污染防控决策提供依据。