2022年持续高温期四川盆地臭氧污染气象条件分析.pdf

第42 卷第5期2023年10 月大气环境四川环境SICHUANENVIRONMENTVol.42,No.5October 2023D0I:10.14034/ki.schj.2023.05.0132022年持续高温期四川盆地臭氧污染气象条件分析成翔，赵晓莉，曹杨（四川省气象灾害防御技术中心，成都6 10 0 7 2）摘要：对2 0 2 2 年8 月6 2 8 日持续高温期四川盆地臭氧污染气象条件进行分析，可为该地区今后根据气象条件进行夏季臭氧污染防治提供相关的理论依据。利用地面臭氧和气象要素观测数据计算该时期各要素平均值，并与2 0 19 2 0 2 1年同期进行比较，得出以下结果：（1）2 0 2 2 年分析时段四川盆地的平均臭氧浓度和臭氧污染日数高于2 0 192 0 2 1年同期，各区域分布趋势为成都平原 川南 川东北；（2）同时期地面气温和辐射空间上呈东高西低特征，2 0 2 2 年为历年峰值，降水和相对湿度空间上呈西高东低特征，2 0 2 2 年为历年谷值，气象条件分布能较好的与臭氧实况分布相对应；（3）2 0 2 2 年分析时段地面气温和辐射的区域分布趋势为川南 川东北 成都平原，累积降水量和相对湿度的区域分布趋势为川南 川东北 Southern Sichuan Northeast Sichuan.(2)During the same period,the spatial distribution of surfacetemperature and global irradiance was high in the east and low in the west,and the annual peak value was in 2022.The spatialdistribution of precipitation and relative humidity was high in the west and low in the east,and the annual valley value was in2022.The distribution of meteorological conditions can be better corresponding to the real distribution of ozone.(3)Theregionaldistribution trend of surface temperature and global irradiance during the analysis period in 2022 was Southern Sichuan Northeastern Sichuan Chengdu Plain,while the regional distribution trend of precipitation and relative humidity was SouthernSichuan Northeastern Sichuan 2020年 2 0 2 2 年 2 0 2 1年。2 0 2 2 年统计时段内各区域平均臭氧浓度分布趋势为成都平原 川南 川东北，平均NO，浓度三个区域均为17.0 g/cm，20192021年历年同期各区域平均臭氧浓度分布趋势均为川南 成都平原 川东北，平均NO，浓度则表现为成都平原和川东北略高于川南，但差异较小。分区域看，成都平原2 0 2 2 年统计时段内的平均臭氧浓度高于2 0 19年同期，偏高13.434N33N-32N31N30N29N28N27N101E6034N33N32N31N30N29N28N27N101E60成翔等：2 0 2 2 年持续高温期四川盆地臭氧污染气象条件分析(a)2022年103E105E90120臭氧质量浓度(g/cm3)(c)2020年103E105E90120臭氧质量浓度(g/cm3)图32 0 19 2 0 2 2 年8 月6 2 8 日历年同期四川盆地臭氧浓度空间分布图Fig.3 Distribution of ozone concentrations in Sichuan Basin during the sameperiod of the calendar years from August 6 to 28,2019 to 202287g/cm,但平均NO,浓度偏低9g/cm，川南和川东北2 0 2 2 年统计时段内的平均臭氧浓度低于2 0 19年同期，分别偏低10.0 g/cm和8.0 g/cm，平均NO，浓度分别偏低8 g/cm和9g/cm。臭氧污染的发生受气象条件和前体物含量共同影响，结合臭氧和前体物之一的NO，分布可见，2 0 2 2 年持续高温期间连续臭氧污染过程的发生受气象条件的影响较大。(b)2021年34N33N32N31N30N29N28N27N107E109E150180107E109E150180101E6034N33N32N31N30N-29N28N27N101E60103E90臭氧质量浓度(g/cm3)(d)2019年103E105E90120臭氧质量浓度(g/cm3)105E120107E150107E150109E180109E1808834N33N32N31N30N29N28N27N101E51015NO2质量浓度(g/cm3)(c)2020年34N33N32N31N30N29N28N27N101E510152025303540NO2质量浓度(g/cm3)图42 0 19 2 0 2 2 年8 月6 2 8 日历年同期四川盆地NO，浓度空间分布图Fig.4Distribution of NO,concentrations in Sichuan Basin during the same period ofthe calendar years from August 6 to 28,2019 to 2022表2 2 0 2 2 年8 月6 2 8 日四川盆地臭氧和NO，浓度及与2 0 19 2 0 2 1年历年同期差值统计Tab.2 Statistics of ozone and NO,concentrations in Sichuan Basin from August 6 to28,2022 and its difference with the same period in 2019 20212022年8 月6 2022年8 月6 地理部位28日臭氧浓度28日NO2浓度(g/cm)(ug/cm)四川盆地140.9成都平原155.4川南145.5川东北114.0四川环境(a)2022年34N33N32N31N30N29N28N27N103E105E202530103E105E17.017.017.017.042卷(b)2021年107E109E3540107E109E臭氧与2 0 19 2 0 2 1年历年同期差值（g/cm）2021202034.245.454.044.941.026.835.023.0101E5101520253035NO2质量浓度(g/cm3)(d)2019年34N33N32N31N30N29N28N27N101E510152025303540NO2质量浓度(g/cm3)NO2 与 2 0 19 2 0 2 1 年历年同期差值（g/cm）201920211.62.313.42.010.02.08.03.0103E103E105E105E107E107E20202.7-3.0-2.0-3.0109E40109E20198.7-9.0-8.0-9.05期2.2气象条件分析2.2.1气温分布气温能较好地反映太阳辐射的变化，太阳辐射增强时气温升高，有利于生成臭氧的大气光化学反应发生。利用2 0 192 0 2 2 年8 月6 2 8 日历年同期四川盆地地面气温产品分析其空间分布及时间变化特征（图5）。整体来看，四川盆地的地面气温呈东高西低特征。从盆地各区域看，分析时段内历年同期均表现为川南 川东北 成都平原。从时间变化来看，2 0 2 2 年8 月6 2 8 日四川盆地的地面气温明显高于2 0 192 0 2 1年同期，变化趋势为2022年 2 0 19年 2 0 2 0 年 2 0 2 1年，与臭氧浓度成翔等：2 0 2 2 年持续高温期四川盆地臭氧污染气象条件分析(a)2022年89时间变化特征一致，表现为地面气温越高的年份臭氧浓度越高。2 0 2 2 年统计时段内，成都平原、川南、川东北三个区域的气温平均值分别为2 8.2、32.3和30.9，表现为川南 川东北 成都平原，与臭氧污染分布情况（成都平原川南 川东北）略有差异。可能原因有两点：一是地形差异造成各城市间气温分布差异较大；二是气象条件是臭氧污染发生的重要影响因素之一，但不是唯一影响因素，臭氧污染的发生还受前体物排放等因素影响，有研究发现臭氧前体物之一的NO，在四川盆地的高值区主要分布在成都市及其周边的眉山市和德阳市 2 3(b）2 0 2 1年40363228(O.）24201640363228242016（o）2 0 2 0 年(d）2 0 19年40363228(o.)2420164036322824(O.）2016图52 0 19 2 0 2 2 年8 月6 2 8 日历年同期四川盆地气温空间分布图Fig.5Distribution of temperature in Sichuan Basin during the same period of the calendar years from August 6 to 28,2019 to 20222.2.2辐射分布利用2 0 19 2 0 2 2 年8 月6 2 8 日历年同期四川盆地FY-4A卫星观测地表太阳人射辐射产品，分析辐射的空间分布及时间变化特征（图6）。整90体来看，四川盆地的地表太阳人射辐射呈东高西低的空间分布特征。区域分布特征及时间演变规律表现为与地面气温分布一致。2 0 2 2 年统计时段内，四川环境成都平原、川南、川东北三个区域的气温平均值分别为7 0 8.3W/m、7 8 5.3W/m和7 2 2.3W/m,也表现为川南高于其他两个区域。(a)2022年42卷(b）2 0 2 1年850750(z.#/M）700650550450350850750700650550450350(c）2 0 2 0 年(d)2019年850750650550450350850750700(Z.u/M)650550450350图6 2 0 192 0 2 2 年8 月6 2 8 日历年同期四川盆地地表太阳入射辐射空间分布图Fig.6 Distribution of global irradiance in Sichuan Basin during the sameperiod of the calendar years from August 6 to 28,2019 to 20222.2.3降水分布图7 为2 0 19 2 0 2 2 年8 月6 2 8 日历年同期四川盆地累积降水量空间分布图。2 0 19年、2 0 2 0年和2 0 2 2 年四川盆地累积降水量空间特征表现为西高东低，2 0 2 1年盆地各区域的累积降水量相差不大。从时间变化来看，2 0 2 2 年统计时段内四川盆地的累积降水量明显低于2 0 19 2 0 2 1年同期，变化趋势为2 0 2 2 年 2 0 19年 2 0 2 1年 2 0 2 0 年，与臭氧浓度的时间演变规律相关性较高，表现为累积降水量较多的年份臭氧浓度较低，主要是因为降水发生时，一般云层较多，会吸收太阳辐射，不利于大气光化学反应和臭氧的转化与生成，此外，降水会清除臭氧前体物，影响臭氧生成 2 4。2 0 2 2 年统计时段内，成都平原、川南、川东北三个区域的累积降水量平均值分别为52.5mm、9.9m m 和14.9mm，表现为川南 川东北 成都平原。5期成翔等：2 0 2 2 年持续高温期四川盆地臭氧污染气象条件分析91(a)2022年(b）2 0 2 1年10006002505010010006002505010（）2 0 2 0 年(d）2 0 19年1000600250501010006002505010图720192 0 2 2 年8 月6 2 8 日历年同期四川盆地累积降水量空间分布图Fig.7Distribution of accumulated precipitation in Sichuan Basin during the sameperiod of the calendar years from August 6 to 28,2019 to 20222.2.4相对湿度分布图8 为2 0 19 2 0 2 2 年8 月6 2 8 日历年同期四川盆地相对湿度空间分布图。由图可见，相对湿度的时空分布特征与降水量的分布关系密切，表现为一致的分布趋势。2 0 2 2 年统计时段内，成都平原、川南、川东北三个区域的相对湿度平均值分别为6 9.5%、56.0%和58.6%，表现为川南 川东北 川东北 成都平原，累积降水量和相对湿度的区域分布趋势为川南川东北 川南 川东北，成都和眉山均出现了长时间的连续臭氧污染过程，分别为连续18 天和14天。（2）对同时期四川盆地的地面气温、地表太阳人射辐射、降水、相对湿度等气象要素的时空分布特征进行分析发现，地面气温和辐射的分布特征一致，空间上呈东高西低特征，2 0 2 2 年为分析时段内历年峰值，降水和相对湿度的分布特征一致，空间上呈西高东低特征，2 0 2 2 年为分析时段内历年谷值，气象条件分布能较好的与臭氧实况分布对应。（3）2 0 2 2 年分析时段的地面气温和辐射的区域分布趋势为川南 川东北 成都平原，累积降水量和相对湿度的区域分布趋势为川南 川东北 成都平原，与臭氧污染分布略有差异，这可能是因为气象条件是臭氧污染发生的重要影响因素之一，但不是唯一影响因素，臭氧污染的发生还受前体物排放等因素影响。（4）对四川盆地典型的持续高温期臭氧污染过程及相关气象条件进行分析，有助于了解高温天气对臭氧污染发生的影响作用，可为区域臭氧污染防治提供理论和科学依据，同时为其他地区进行相关研究提供借鉴作用。参考文献：【1曹杨，王晨曦，刘炜桦，等.2 0 14-2 0 17 年成都市大气污染特征分析 J高原山地气象研究，2 0 19，39（1）：48-54.2 马秉吉，马玉霞，虞志昂，等兰州市近地面臭氧污染分布特征 J，环境保护科学，2 0 19，45（6）：6 0-6 5.3王佳颖，曾乐薇，张维昊，等。北京市夏季臭氧特征及臭氧污染日成因分析 J：地球化学，2 0 19，48（3）：2 93-30 2.4 Calleret M,Ferrei M,Gessler A,Rigling A,and Schaub M.Ozone effects on European forest growth-Towards an integrativeapproachJ.Journal of Ecology,2018,106(4):1377-1389.5 Stowell J D,Kim Y M,Gao Y,Fu JS,Chang H H,and Liu Y.四川环境The impact of climate change and emissions control on future o-zone levels:implications for human healthJ.Environment In-ternational,2017,108:41-50.6NNuvolone D,Petri D,and Voller F.The effects of ozone on hu-man health J.Environmental Science and Pollution Research,2018,25(5):8074-8088.7 Juran S,Grace J,and Urban O,Temporal changes in ozone con-centrations and their impact on 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