汾渭平原PM2.5-O3復合污染特征及氣象成因分析*

周 濤 周 青 張 勇 吳昱樹 孫 健

1 山西省運城市氣象局,運城 044000 2 中國氣象局氣象探測中心,北京 100081 3 中國氣象局氣象發展與規劃院,北京 100081 4 烏蘭察布市氣象局,烏蘭察布 012000 5 莒縣氣象局,莒縣 276500

提 要：PM2.5和O3已經成為汾渭平原城市最主要的污染物,兩者之間相互影響,在暖季經常同時出現構成污染,其污染程度與氣象條件密切相關。利用2015—2021年汾渭平原12個城市逐日PM2.5和O3濃度、地面氣象觀測數據以及ERA5高空再分析數據等資料,分析了汾渭平原PM2.5和O3的時空變化特征以及復合污染發生時PM2.5和O3的關系,并研究了局地氣象條件和天氣形勢對復合污染的影響。結果顯示,該地區年均PM2.5和日最大8小時O3濃度分別在2017年和2018年開始持續下降,復合污染日數也在2019年后開始持續下降;復合污染主要發生在3—9月,在汾渭平原東部城市出現次數較多,多出現在高溫、低濕的環境下;最后利用T-PCA算法(正交主成分分析)將復合污染的天氣環流形勢分為4種類型,主要呈現出以高空西北氣流或偏西氣流、低層為暖區偏南風或微風為主的天氣特征。研究結果對汾渭平原的大氣污染防治提供了參考依據,尤其對于PM2.5和O3污染協同治理具有重要意義。

引 言

汾渭平原是我國第四大平原,由汾河、渭河沖擊形成,由于其大部分城市位于黃土高原,地形封閉,能源消費結構以煤炭為主,年消耗量達2.6億t,占全國能源消費的80%以上(Feng et al,2016),加上繁重的道路運輸和較高的人口密度,導致汾渭平原的污染排放量極高(Dao et al,2021),大氣污染嚴重、生態環境脆弱(黃小剛等,2021;王妘濤等,2022;秦卓凡等,2021;南洋等,2021;張天航等,2020), 并且可能加重鄰近地區的污染(黃小剛等,2019)。……