自贡逐时臭氧污染气象条件指数研究及应用

基于空气质量和气象数据,运用相关性分析和概率统计方法,分析2015—2020年自贡市臭氧气象条件特征,综合气象因子对臭氧的影响,构建了逐时臭氧污染气象条件指数模型与等级划分标准,并进行检验评估。结果表明:高温低湿环境下易发生高浓度臭氧事件;偏北和偏西风对臭氧影响略高于其他风向;在一定范围内,臭氧浓度及超标率随风速增加略有上升;逐时臭氧污染气象条件指数模型由气温、相对湿度、风向、风速评分组成,对指数和分级标准进行检验评估,随指数等级升高,臭氧浓度和超标率也增加;使用欧洲中心数值预报产品对2种不同天气类型的臭氧污染气象条件指数预报进行对比验证,预报效果较好。

惠州市春季臭氧污染和气象条件的关系

利用广东省惠州市2013—2018年逐日、逐时的环境和气象资料,研究了惠州市春季(3—5月)臭氧污染天气特征,并对2013年3月5—9日的一次臭氧污染过程进行了分析。结果表明:(1)惠州市春季臭氧质量浓度和臭氧污染日2015年起呈上升趋势,O_3-8 h平均质量浓度为92.0μg/m^3,年平均出现日数为4 d。(2)春季臭氧污染日出现在天气晴朗干燥、气温较高、日照充足且云量较少的情况下,臭氧污染日偏西风出现频率为22.4%,与无污染日相比偏高了13.1%;东南风出现频率为39.6%,与无污染日相比基本一致。(3)2013年3月5—9日臭氧污染期间,冷空气影响后惠州市出现晴朗干燥天气,有利于臭氧生成;地面到850 hPa均吹偏西风,惠州处于珠三角东侧,吹偏西风时处于城市群下风向,存在区域污染输送的可能。

莆田市臭氧天气指数构建及其影响因素研究

建立快速诊断气象条件和天气形势的综合性指标是臭氧(O3)污染预警预报、影响评估等工作的基础。该文以福建省莆田市为例,利用2015—2020年近地面O3监测和气象要素小时值资料,采用多元回归和标准化归一方法,构建臭氧天气指数(Ozone Weather Index,OWI)并检验匹配各季节臭氧污染事件的能力及指标阈值。结果表明,气象要素与OWI相关系数排名前三的是太阳总辐射、日照时数和日最高气温;年均ρ(O_(3-8h))与OWI呈现显著正相关关系(r=0.515),春季ρ(O_(3-8h))与OWI的相关系数r为0.631,且OWI>1.0时达到O_(3)预警指标的概率为53.9%;秋季ρ(O_(3-8h))与OWI的相关系数r为0.586,且OWI>2.0时达到O_(3)预警指标的概率为46.7%;OWI对预测福建污染高发季节O3是否达到污染水平有很好的指示作用,对O_(3)-IAQI等级预测也有很好的效果。

宁夏臭氧污染气象条件特征及等级预报标准体系研究

利用2017—2019年期间每年的5—9月宁夏各地臭氧逐小时质量浓度数据和气象要素数据,基于相关性分析和概率统计方法,在分析臭氧敏感气象要素特征基础上,综合各气象因子对臭氧生成贡献大小,并考虑各地海拔高低、污染状况等,建立了宁夏臭氧污染气象条件指数预报模型及等级预报标准.结果表明,宁夏各地臭氧浓度与气温均呈明显正相关,相关系数为0.64—0.72,臭氧浓度和超标率随着气温升高而明显升高;与相对湿度呈较明显负相关,相关系数为−0.36—−0.55,相对湿度≤55%的较干燥环境臭氧浓度和超标率相对较高;与风速呈弱正相关,相关系数为0.11—0.32,风速在2—3 m·s^(−1)之间时,臭氧浓度和超标率较高;总云量在3成及以下时,臭氧浓度和超标率较大.宁夏臭氧污染气象条件指数预报模型主要由气温、相对湿度、总云量、风速评分构成,并将海拔高度引入评分体系,间接代表了太阳辐射对臭氧浓度的影响.预报效果检验评估显示,各地臭氧污染气象条件等级预报与臭氧浓度实际等级较为一致,且气象条件等级越高,各地臭氧浓度和超标率也越大,指数预报模型算法及等级预报分级标准可为宁夏臭氧污染气象条件客观精细化预报业务提供技术支撑,对臭氧污染预报有指导意义.

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。

基于GRAPES模式佛山市臭氧污染气象指数的构建和预报

选取2017—2018年佛山市空气质量监测资料、地面气象观测资料和ECMWF再分析资料,得到对臭氧污染天气具有指示意义的气象因子,从GRAPES模式可预报性出发构建适用于佛山市干季和湿季的臭氧污染气象指数(OWI),并对OWI进行预报评估检验.结果表明:干季地面气象要素对区分佛山市臭氧污染和清洁天气的能力更强,出现臭氧污染时往往气温高、地面为弱北风;850 hPa风速较小,高空主要受副热带高压影响.湿季高空气象要素区分臭氧污染和清洁天气的能力更强,出现臭氧污染时往往850 hPa风速较小,850 hPa与地面风场垂直切变较小,多数情况下500 hPa呈辐散形势或700 hPa为下沉运动.综合考虑上述要素构建的臭氧污染气象指数可较好地反映臭氧浓度变化趋势,当OWI超过阈值(干季12.0、湿季10.8)时,出现臭氧污染事件的可能性较大,在湿季该指数区分臭氧清洁天气和污染天气的差异性较干季更显著.基于GRAPES模式预报的OWI与臭氧浓度实况呈正相关关系,相关系数在0.5~0.6之间,能较为有效地预判臭氧污染过程发生、发展和消散的不同阶段;其阈值具有较高的预报参考性,24 h预报性能尤为理想,48、72 h依次下降,在干季空报率偏高.

广州逐时臭氧污染气象条件指数研究及应用

利用2016—2020年近地面臭氧和气象逐时数据,基于相关性分析和概率统计方法,在分析臭氧敏感气象要素特征基础上,综合各气象因子对臭氧生成贡献大小,建立了广州逐时臭氧污染气象条件指数模型及等级标准,并进行了预报及检验.结果表明:(1)高浓度臭氧主要发生在高温低湿情况下,臭氧浓度及臭氧超标率均随着气温的升高而增加,当气温高于30℃时,臭氧浓度随温度的变化升高更为明显;臭氧浓度和超标率随着相对湿度的升高而逐渐降低,其中,当40%≤RH<50%时,臭氧浓度及超标率最高;当风速在1~2 m·s^(-1)时,臭氧超标率最大.(2)对所建立的广州本地化的逐时臭氧污染气象条件指数模型和分级标准进行了检验评估,结果显示,臭氧污染气象条件指数等级越高,臭氧浓度和超标率也越大,说明该指数能够较好地表征臭氧污染天气的强弱.(3)基于欧洲中心高分辨率数值预报产品,根据污染气象条件指数模型,对广州3种不同天气类型下的指数预报进行对比验证,预报效果较好,说明该指数对臭氧污染天气预报有较好的指导意义.

2014-2017年揭阳市空气污染变化特征及与风速关系

基于2014-2017年的揭阳市4个环境监测站(东兴、西马、新兴和渔湖)的空气污染物(SO2、NO2、O3、PM10)数据和逐日平均风速资料,利用区域空气质量指数(RAQI)对揭阳市的空气污染特征及与风速的关系进行分析,结果表明:揭阳市的RAQI呈现逐年下降趋势,同时RAQI表现出明显的季节变化,在冬半年揭阳市的RAQI较大,空气污染较为严重,在夏半年的RAQI较小,空气质量较好;此外,揭阳市的RAQI主要是由于臭氧影响,其对于空气质量的贡献约有40%,PM10的影响次之,SO2的影响最小;揭阳市的空气质量与风速呈现为显著的负相关关系,当风速越强,空气质量越好,反之亦然。当风速强度约为0.19~0.29 m/s时,揭阳市容易出现空气污染情况,当风速>1.84 m/s时,无污染出现。

全球变暖导致易诱发臭氧污染的强地面太阳辐射频率增加

世界卫生组织2021年提出了新的臭氧标准,不仅加严了原有的短期暴露标准,还增加了暖季峰值的长期暴露指标.2019年秋季我国发生了大范围臭氧污染事件,特别是珠三角地区臭氧浓度异常增加最为突出,导致其暖季峰值超标,并且2019年长时间臭氧污染事件增幅更大.本文发现地面太阳辐射与臭氧年际变化相关性远高于其他气象因子,即使在温度较低时,较强的太阳辐射依然可促进高臭氧浓度累积.数值模式显示强太阳辐射驱动天然源大幅增加,不仅促进臭氧浓度升高,更重要的是,对于长时间臭氧污染事件频率增加大于短期污染事件,从而大大促进臭氧超标天数的增加.结合高分辨率地球系统模式和多模式比较计划,一致揭示在全球变暖下中国东部、美国东南部、欧洲各国,未来地面太阳辐射显著增加.通过将秋季地面太阳辐射日异常标准化,构建了臭氧气象指数,可有效揭示高臭氧浓度,阐明在北半球多个易发生臭氧污染区域,高臭氧气象指数天气发生频率显著增加,即利于高臭氧污染发生的气象条件在全球变暖下可能会更加频繁地发生.

佛山春季两次典型臭氧污染过程分析

近地层臭氧污染与气象条件密切相关,为了解珠三角地区春季臭氧(O_(3))污染的气象成因,选取了2020年4月9日和28日佛山地区春季两次典型O_(3)污染过程进行对比分析.结果表明:(1)小风、低湿和高温是造成佛山春季O_(3)污染发生的气象成因.(2)两次过程各站点O_(3)峰值浓度大致出现在16:00—18:00,较年均统计偏晚1 h左右,最高气温明显低于夏、秋季;大多数站点日变化以单峰型为主,部分站点受局地风场和城市下风向传输影响呈现“倒U型”和“双峰型”.(3)垂直探测分析表明,4月9日O_(3)污染过程主要由局地反应生成,垂直方向下沉气流主导,污染主要积聚在1000 m以下的近地面层;28日受局地生成和垂直交换作用影响,O_(3)污染自下而上扩展,且早间残留层下传影响显著.(4)与长距离和高层输送相比,短途和低层传输对局地O_(3)污染发生的作用更为明显(输送频率可达60%以上).春季佛山地区O_(3)污染的主要传输源为珠三角东部和南部地区,污染防控除做好本地防控工作外,还应重视区域协同控制.(5)与回流指数相比,综合考虑污染物回流现象和光化学反应的臭氧气象指数(MIO)对O_(3)污染具有更好的指示意义,O_(3)最大8 h浓度(MDA8)与MIO的相关系数r可达0.78.