拉萨地区夏季地面臭氧的观测和特征分析

1998年 6～ 9月 ,在西藏拉萨郊区 (海拔 36 5 0m ,2 9.6 5°N ,91.16°E)对地面臭氧进行了连续观测。该地区夏季地面臭氧日平均浓度在 10～ 6 0nL/L ,夏初的浓度较高于夏季后期。地面臭氧浓度的日变化呈单峰型 ,峰值出现在当地时间 10～ 18时 ,具有光化学过程臭氧生成的典型变化特征。局地风速、降水、太阳总辐射等气象因素的变化对地面臭氧浓度具有不同程度的影响。拉萨地区大规模宗教活动中的露天生物体燃烧 ,对地面臭氧浓度的增加有十分明显的贡献     

河北廊坊近地面层O_3特征及其影响因素

利用2013—2015年廊坊市环境监测数据及同期气象资料,采用相关分析等统计方法,分析廊坊市臭氧浓度的日变化特征、超标规律以及气象因素对其的影响。结果表明:臭氧浓度的日变化特征明显,为"1谷1峰"型,每日07:00—08:00左右达到谷值,15:00—16:00达到峰值;臭氧超标只集中出现在春季、夏季与秋季的部分月份,1—3月、11—12月不存在臭氧超标情况,超标现象日变化特征明显,主要出现在11:00—20:00。气象因素对臭氧浓度的影响很大,风向为西南风与东南风时臭氧超标率较高;臭氧超标时,地面天气类型主要为高压后部或高压底部,高空天气类型主要为脊前西北气流或平直西风环流;臭氧浓度与相对湿度呈显著负相关,与温度、日照呈显著正相关。     

阿克达拉大气本底站臭氧浓度变化特征分析

利用阿勒泰平原地区阿克达拉大气本底站2010年1月1日—2016年12月31日的臭氧质量浓度数据与PM_(10)等相关气象资料相结合,对臭氧质量浓度的日、周、月、季节、年变化特征以及影响臭氧浓度变化的主要因素进行了分析。结果分析表明:臭氧每小时平均质量浓度日变化规律呈显著单峰型,夜晚的变化较小,白天变化较大,01:00前后达到最小值,16:00左右达到峰值;臭氧每日平均质量浓度变化不具有较为明显的"周末效应"现象,峰值出现在星期六,日平均质量浓度为63.2μg·m~(-3),最低值出现在星期一,日平均质量浓度为60.0μg·m~(-3),日平均质量浓度最高值和最低值仅相差3.2μg·m~(-3);臭氧月平均质量浓度最高出现在2014年5月,为85.1μg·m~(-3),最低月平均质量浓度出现在2015年11月,为32.2μg·m~(-3);春、夏季臭氧质量浓度较高,秋季和冬季明显低于春季和夏季;2010—2016年臭氧浓度趋势线整体呈下降趋势,其中2012—2014年臭氧浓度连续月变化有明显的单峰型年度变化规律;臭氧浓度与PM_(10)质量浓度变化具有明显的逆向变化趋势,同时存在时间变化上的延迟性,并且臭氧的浓度变化早于PM_(10)质量浓度的变化。     

基于探空资料的北京地区大气臭氧垂直分布特征

利用2002年9月至2012年12月北京地区臭氧探空资料分析了大气臭氧的垂直分布特征,重点分析了对流层顶附近区域臭氧的季节变化与变率。结果表明:北京地区对流层臭氧的垂直分布主要表现为随高度递增的特征;臭氧的平均浓度夏季最高,冬季最低,春季和秋季相当,各季节的臭氧浓度在不同高度范围内略有差别。在对流层上层至平流层下层(8—15 km),臭氧浓度的垂直分布与平均浓度受对流层顶高度的影响显著。基于对流层顶相对高度坐标的分析表明,对流层顶下方1—3 km高度的臭氧仍保持了对流层臭氧的垂直分布特征;而在对流层顶高度附近,各季节臭氧浓度均随高度显著增加;由于垂直增速有显著的季节差异,导致臭氧平均浓度在对流层顶上方1—3 km出现明显变化。臭氧浓度归一化标准差表明:在对流层低层,大气臭氧浓度的变率在冬季最强,秋季、春季和夏季臭氧浓度的变率依次减弱;在对流层顶附近,大气臭氧浓度的变率在春季最强,冬季、秋季和夏季臭氧浓度的变率依次减弱,其中冬季和春季的强臭氧变率可能与对流层顶附近活跃的大气波动及对流层顶高度的频繁扰动密切联系。     

宁波市近地层臭氧浓度变化及预测

利用2010—2013年宁波市近地层臭氧浓度等环境监测资料、地面气象观测资料和NCEP再分析资料,分析了宁波市臭氧浓度的分布规律及其与环境条件的相关性,并建立了臭氧浓度预测方程。结果表明:2010—2013年宁波市近地层臭氧浓度日变化呈"单峰型",峰值一般出现在午后;臭氧月浓度变化呈"双峰型",两个峰值分别出现在5月和10月。选取与宁波近地层臭氧浓度相关性较好的日平均气压、水汽压、气温、NO2浓度和SO2浓度等作为预报因子建立回归模型预测臭氧浓度,模型通过了显著性检验,预报效果较好。统计分析了宁波市臭氧浓度超标日的常见天气型,表明变性冷高压、均压场、高空脊、副热带高压及热带气旋外围影响型为易导致宁波市臭氧污染的天气型,5种天气型所占比例分别为22.1%、9.5%、24.4%、31.4%和8.7%,其他天气型占3.9%;并通过合成分析法,说明了5种天气型相关的天气形势。     

近2年阿克达拉臭氧浓度特征及气象因素的影响

利用2017~2018年阿克达拉逐时臭氧浓度监测数据和同期气象观测资料,分析了阿克达拉近地面臭氧浓度的日変化和年季变化特征,并分析了臭氧浓度与气象条件之间的关系。结果表明：臭氧浓度日变化呈现单峰型,下午16点前后达到最高值,最高值分别为42.86 ppb和38.37 ppb；2017和2018年阿克达拉臭氧最高月分别出现在3月和2月,月平均臭氧浓度为49.37 ppb和37.94 ppb,最低月出现在12月,浓度为18.36 ppb和18.90 ppb；2017~2018年阿克达拉近地面臭氧浓度的季节变化规律为：春季＞夏季＞冬季＞秋季；阿克达拉的主导风向是NW和E,夏季主导风向为NW,冬季则以偏东风为主；夏季受西北气流影响,阿克达拉西北方向的污染源对当地近地面臭氧浓度影响较大。     

城市交通废气与低层大气臭氧形成和分布的数值模拟

建立了一个三维的边界层光化学模式，气象过程的模拟舍弃了静力近似的假定，模式由细网格、高分辨率并取湍流能量（E－ε）闭合的气象模式，提供较为细致的气流场和湍流场。文章中以汽车尾气和植物排放为光化学反应前体物的源，模拟了不同季节南京市的光化学过程以及臭氧随时间和空间的分布。结果表明，夏季南京市的地面臭氧浓度远远高于冬季，臭氧分布有所不同。并且在不少地方出现较高的O3浓度值，超过国家二级标准，气流对污染物浓度分布的影响在较高的高度上显得尤其明显。     

夏季青藏高原北部对流层臭氧垂直分布的观测研究

对流层臭氧垂直分布变化对气候环境有重要的影响,然而观测数据一直较为稀缺。利用2016年7月下旬—8月青海省格尔木市对流层臭氧探空观测资料开展夏季青藏高原北部对流层臭氧垂直分布变化特征及其形成机制的大气背景研究。结果表明,在大气背景的转换下对流层臭氧垂直分布整体上呈现高（低）臭氧与低（高）水汽和高（低）位势涡度的对应。除7月25—27日高空低压槽过境导致的平流层向下输送使对流层臭氧浓度升高明显外,阻塞暖高压反气旋和源自青藏高原主体地区的强对流天气过境也对对流层臭氧分布有影响:阻塞暖高压在观测点东北部形成后导致7月31日至8月8日格尔木对流层连续出现罕见东风,但对流层臭氧浓度仅在8月2日因东北—西南方向反气旋切变而出现较高值,其中6 km高度以下则因为东风输送而出现高臭氧、高比湿的污染性气团;强对流天气过境影响使得8月12—14日10 km高度以上出现臭氧最低值和比湿最高值。与西宁历史夏季（1996年7—8月初）臭氧探空测值比较,格尔木对流层臭氧浓度8月偏低,该特征与季风影响青藏高原纬度最高地区所在月份一致。与林芝（2014年7月）、那曲（2011年7月末—8月中旬）和拉萨（1998年8月）历史夏季臭氧探空测值比较发现,纬度效应对青藏高原地区对流层臭氧浓度有影响。      

福建省臭氧污染变化特征分析

福建省夏季易发生臭氧污染,为了解福建省臭氧变化特征,利用中国环境监测总站全国城市空气质量实时发布平台的实时数据分析了福建省各地级市2015—2017年逐小时臭氧平均变化。研究结果表明,莆田市是福建省臭氧平均浓度最高的城市;福建省各城市2015—2017年逐日臭氧浓度均呈现增加趋势,且存在明显的月变化动态。福建省各地区周末臭氧浓度低于工作日臭氧浓度。该研究结果可为不同地区臭氧管控提供参考。     

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。     

北京夏季O3日变化及通量研究

2002年夏季，以北京325m气象塔为观测平台，进行了大气污染物臭氧(O3)及其前体物氮氧化物(NOx)和气象要素加强期的同步观测，并对观测资料做了详尽分析。结果表明：边界层内存在明显的臭氧浓度垂直差异；低层(120m)O3浓度呈明显的日变化，且昼夜振幅较大；夜间高层(280m)O3的化学消耗较弱，可维持较高的浓度；稳定度(Ri)在低层以中性态居多，振幅较小，而在高层以不稳定态居多，振幅较大。两层O3湍流输送通量都呈单峰变化。白天，在O3前体物和局地光化学反应共同作用下，120m左右处的O3污染最大。     

北京夏季O3垂直分布与气象因子的相关研究

通过分析2000年7月26日～8月22日北京325 m气象塔的O3浓度梯度观测资料及同期的气象资料,探讨了O3与NOx、风速、风向、温度及相对湿度的关系.通过建立不同风向下O3浓度与NOx、温度、相对湿度及风速的多元回归方程,证实了高浓度的O3是NOx与气象条件综合作用的结果,利用可得到的气象资料及NOx浓度值进行O3污染预报的尝试是可行的.     

冷锋天气大气边界层内臭氧及 氮氧化物的观测研究

利用北京325 m气象塔作为高空平台,于1997年10月观测到一次冷锋过程大气边界层内O3及NOx体积分数的变化,研究了O3及NOx体积分数与气象要素之间的关系,着重讨论了冷锋过境前后O3及NOx的体积分数变化及其与输送过程的关系。研究表明:北京大气边界层中下层存在明显的O3体积分数垂直梯度,O3的垂直输送与风速及温度梯度密切相关。冷锋过程有利于高层O3向低层输送,使O3体积分数垂直梯度明显减小,并使NOx体积分数显著降低。     

Diurnal variations of radon and meteorological variables near the ground

Radon is an excellent tracer for the study of transport processes in the lower atmospheric boundary layer. Analyses of the radon data measured on a 300-m meteorological tower at Philadelphia show that the diurnal variation of atmospheric turbulence is closely related to the meteorological variables. A model of variation of radon concentration with mean wind speed and low-level vertical temperature difference is derived. It indicates that radon concentration is inversely proportional to the mean wind speed and directly proportional to the temperature difference. These predictions are in good agreement with the measurements.     

北京秋季地面O3的一维模式模拟研究

用一维光化学模式,基本模拟出静稳天气条件下2001年9月9日北京几个主要大气污染物种:O3、NO、NO2、CO以及SO2的日变化特点,并解释了影响O3及NO、NO2、CO和SO2日变化的控制因子作用。初步分析认为,地面O3对非甲烷碳氢化合物(NMHC)的变化很敏感。NMHC的增加或减少,将会造成O3的明显改变。造成9月9日夜间20:00~23:00一次污染物NO、CO和SO2浓度急剧升高的原因是由于夜间大气层结稳定情况下,大气的垂直扩散减弱,污染物在底层积累造成的。由于实际大气中,影响O3生成和损耗的机制很复杂,同时大气的平流输送是影响O3及其他污染物分布的重要因素,用一维模式虽然能够揭示出影响O3变化的几个因子的作用,但要深入分析O3产生和消耗机制,还需要用三维模式。     

基于微波辐射计和气溶胶激光雷达的边界层高度研究及应用

分别基于微波辐射计温湿度廓线资料的气块法、位温法和比湿法,地面气象资料的罗氏法及气溶胶激光雷达数据的梯度法,计算得出广州地区大气边界层高度,对比分析5种边界层高度结果及其与气象条件、空气质量之间的关系,结合典型大气污染过程分析边界层高度对PM_2.5、O₃浓度的影响。结果显示:（1）利用位温法、气块法、罗氏法、比湿法和梯度法计算得出广州地区平均边界层高度分别为2 207 m、1 239 m、901 m、717 m和660 m,位温法显著高估了广州地区的边界层高度;（2）利用气块法得出的混合层高度日变化能够较好地表征白天大气边界层演变特征,利用气块法和比湿法得出的白天混合层高度与近地面O₃浓度有显著的正相关关系,相关系数在0.5以上,在O₃污染防治中,应同时考虑边界层内垂直输送的影响;（3）利用梯度法得出的边界层高度在污染天气时与PM_2.5浓度的相关性较好,能较好地表现出大气污染情况,在PM_2.5污染天气过程分析中具有较好的应用价值。      

Impact of urbanization on boundary layer structure in Beijing

The Beijing meteorological tower is located in an area of Beijing, China, which has developed from a suburban to an inner city setting over the past 30 years. The impacts of this urbanization process on both the vertical profile and diurnal cycles of air temperature are investigated using hourly data collected from a series of monitoring levels (up to 325 m high) on the Beijing meteorological tower since 1984. We find that the inter-decadal temperature has increased gradually, and that a more significant increase occurred during the 1980s and 1990s due to the effects of urbanization. A well-defined change in temperature stratification was also observed over this period. The height of the temperature inversion layer decreased from the 1980s to the 2000s. A well-defined nighttime temperature inversion developed below 50 m during the summer in the 1980s, but this near-surface inversion is not seen in data from the 1990s and 2000s. This change can be related to an increase in turbulent mixing caused by urban roughness and surface heat storage that disturbs the near-surface temperature inversion layer. In addition, the diurnal change in temperature in the city in summer shows a maximum increase from sunrise to the early afternoon, which is mainly caused by the nature variability and global warming in both the summer and winter. The urbanization mainly contributes to the temperature increase in the afternoon and nighttime. Moreover the urbanization dominates the increase in daily mean near-surface temperature.     

北京城区二氧化碳时空分布及湍流谱特征

利用北京325 m气象塔上安装的7层CO₂涡动相关系统在2014年12月到2015年11月的观测资料,分析了北京城区不同高度上CO₂浓度、通量时空分布及湍流谱的特征。结果表明:城市CO₂浓度日变化除了冬季都呈现双峰型,冬季由于人为碳源排放的大幅增加,双峰型不明显。每层的CO₂浓度、通量都有明显的季节变化:冬季最高,春末、夏季最低。CO₂浓度整体随高度的增加而降低。北京城区是CO₂源,CO₂通量的日变化不如CO₂浓度日变化规律明显。CO₂通量在47 m以下为负,47 m以上为正。通量在140 m以下随高度的增加而增加;140m以上随高度的增加而减少。根据对CO₂时空分布的分析可知:边界层CO₂浓度、通量强烈受到碳源、下垫面植被、大气稳定度、环境温度和天气过程等因素的影响。各变量谱与Kaimal等的研究结果接近:归一化速度谱和CO₂谱在惯性子区有－2/3的斜率,在低频区与稳定度参数（Z/L）有一定的关系。这说明复杂地形的城市下垫面的湍流谱结构与平坦地形相比没有太大的实质性差异。     

城市冠层中湍流运动的统计特征

对１９９７ 年夏天和冬天北京湍流运动的各种统计特征量进行了初步的统计分析。结果表明,城市冠层中湍流运动的各种统计特征量与平坦下垫面条件下边界层湍流运动的相比, 有不同的地方也有相似的地方; 无论白天还是夜晚, 垂直方向的湍流强度和湍流脉动风速标准差均小于水平方向的, 水平方向的相应湍流特征量则总是接近相等; 城市冠层中湍流脉动强度和标准差几乎均大于平坦下垫面边界层的; 平均风速ｕ≥１ ｍ ／ｓ 时的湍流统计特征量与ｕ＜ １ ｍ ／ｓ 时的有所不同; 城市冠层的阻力系数较大, 可达００６２５,Ｐａｎｏｆｓｋｙ 等提出的公式σｗ ／ｕ＊ ＝ １３ （１－ ３ｚ／Ｌ）１／３在城市冠层中并不适用。     

北京冬季低层大气O3垂直分布观测结果的研究

给出了2001年2月26～28日在北京市方庄小区用系留气艇观测大气边界层O3垂直分布的结果.结合相关资料,对边界层O3的变化机制进行了初步分析.研究表明,冬季边界层O3主要受边界层气象条件、尤其是逆温层的影响比较大.在逆温层以下O3都维持极低值分布,超过仪器所能观测的最低极限.在逆温层向自由大气过渡的高度区域,O3浓度明显的梯度变化与风速垂直切变有关.观测还表明冬季城市市区大量排放的氮氧化物、水汽参与的化学反应是影响边界层O3变化的重要因素.