中国东部地区极端气象事件对臭氧污染的影响研究

论文摘要

自20世纪90年代以来,中国东部地区经历了快速的城市化、机动化和工业化,导致人为臭氧前体物的排放显著增加,近几年来,中国东部地区面临着严峻的以高浓度臭氧为主要特征的光化学污染问题,引起了社会及学术界的极大关注。极端气象事件,包括热浪、静稳和逆温,可显著影响环境中臭氧的生成和累积。因此,开展中国东部地区极端气象事件对臭氧污染的影响研究显得尤为重要。本研究以中国东部地区空间覆盖率高、珠三角地区时间跨度长的臭氧监测数据以及同时段同地区的气象再分析数据为研究对象。首先,全面描述中国东部地区臭氧和极端气象事件的时空特征;其次,分析极端气象事件对臭氧影响的时空特征,定性识别臭氧前体物的来源;再次,探讨极端气象事件对臭氧污染事件的诱发与维持,确认极端气象事件对臭氧的影响与温度的关系,进一步研究不同天气尺度环流模式对极端气象事件影响臭氧的控制作用。全面分析了中国东部地区极端气象事件对臭氧的影响。结果表明,20132017年中国东部地区的臭氧浓度和超标率、热浪和静稳的发生频率的均值分别为91.9μg?m-3和9.4%、6.5%和13.4%,具有明显的空间异质性。20132017年中国东部地区的臭氧浓度和超标率均有明显的上升趋势,热浪和静稳的发生频率则分别呈现出先下降后上升和先上升后下降的趋势;臭氧浓度和超标率、热浪和静稳的发生频率在112月均呈现出单峰型的变化规律。中国东部地区的热浪（相对于非热浪）使臭氧浓度和超标率分别上升了52.5μg?m-3和19.9%,高于静稳的38.2μg?m-3和14.3%;热浪对臭氧影响的空间差异性较明显,其中,热浪对华北、成渝、珠三角及长三角地区的臭氧影响最大,静稳对臭氧影响的空间差异性较小,主要影响研究区域的东部地区。20132017年中国东部地区极端气象事件对臭氧的影响均呈现出明显的上升趋势,此上升趋势主要受臭氧前体物排放变化的影响。中国西北和华北地区的臭氧前体物主要来自本地的排放,而华东、华中、西南和华南地区的臭氧前体物受区域传输的影响较大,特别是西南和华中地区。不同天气尺度环流模式控制下,中国东部不同地区的极端气象事件对臭氧的影响有明显的不同,整体上,中国东部地区的热浪和静稳对臭氧的影响主要受西伯利亚高压和西北太平洋副热带高压这两种环流模式控制。410月时,珠三角地区的极端气象事件对臭氧污染有显著的影响,且都具有明显的空间异质性。静稳对珠三角地区的臭氧影响最大,静稳时的臭氧浓度与非静稳相比上升了58%,热浪和逆温分别使臭氧浓度提高了28%和14%;热浪主要影响珠三角北部和东部的臭氧,静稳则主要影响珠三角中部和西部的臭氧。珠三角地区的臭氧污染主要由有利于臭氧生成和累积的热浪和静稳诱发,而臭氧污染事件的主要由静稳和逆温维持。静稳对臭氧浓度的影响与非静稳时温度上升10 K的作用效果一致,静稳和逆温对臭氧超标率的影响与非静稳和非逆温时温度升高6 K的作用效果相近。不同天气尺度环流模式下的臭氧浓度与静稳的发生频率密切相关,极端气象事件对臭氧的影响主要体现在西伯利亚高压和热带气旋外围的环流模式下,在很大程度上决定了珠三角地区臭氧浓度的长期变化趋势。本研究全面系统地分析了中国东部地区极端气象事件对臭氧污染的影响,为中国东部地区更加科学、有针对性的制定臭氧前体物减排策略提供参考,即应针对不同地区不同的极端气象条件分别制定不同的臭氧控制策略。本研究还为使用极端气象事件的提前预测预先实施臭氧应急控制措施以最大限度地削减中国东部地区的臭氧峰值提供科学支持。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 林小华

导师: 袁自冰

关键词: 臭氧,极端气象事件,时空特征,天气尺度环流模式,中国东部地区,珠三角地区

来源: 华南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 气象学,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 华南理工大学

分类号: X515;X16

DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.000544

总页数: 102

文件大小: 11624K

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