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

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1、DOI:10.16032/j.issn.1004-4965.2007.05.014第23卷第5期热带气象学报Vol.23，No.52007年10月JOURNALOFTROPICALMETEOROLOGYOct.，2007文章编号：1004-4965(2007)05-0515-06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121,21谈建国，陆国良，耿福海，甄新蓉(1.上海市城市环境气象中心，上海200135；2.上海市气象局大气化学实验室，上海200030)摘要：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

2、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

3、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。关键词：臭氧浓度；气象因子；变化特征；臭氧预报中图分类号：X16文献标识码：A[25-31]也开展了臭氧的观测分析和臭氧预报试验。1引言北京奥运会大气环境好坏很重要的指标是臭氧浓度和PM2.5不能超标，2010年世博会在上海举行，臭氧浓度随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，环境空也是大气环境质量中一个重要指标。随着城市发展、能源[1-2]气质量的好坏越来越被政府和公众关注，自1940年代结构的转变、城市汽车保有量的迅速增加，高浓度臭氧污洛杉矶光化学烟雾被发现以来，与光化学烟雾密切联系的染将成为上海大气污染中的突出问题。尽管国际

4、上已经发[3-4]近地面臭氧污染逐渐成为人们关注的大气环境问题，展了一系列机理性强的大气化学输送模式来进行臭氧预上海、广州、深圳等城市也频繁观测到光化学烟雾污染的报，但由于污染源的不确定性使模式难以得出正确的结[5]现象。近地面臭氧是由汽车尾气、石油化工等排放的氮[32]果，业务应用往往比较困难。因此，本文利用上海中心氧化物(NOx)和挥发性有机化合物(VOCs)在大气中进行城区2005年夏季近地面臭氧观测资料并结合同期获得的[6-7]十分复杂的光化学反应的产物。臭氧浓度高低除了与气象资料进行分析，揭示城市近地面臭氧浓度的变化特征局地光化学反应有关，还与天气系统和气象条件有着密切及其相关因素，

5、并建立了一种简便、实用的统计方法，尝[8-12]联系，例如Gaza等人研究认为臭氧浓度与天气系统配试进行上海中心城区夏季近地面臭氧浓度预报。[13]置有关。近地面臭氧是一种人体健康有害的污染气体[14]，为有效应对地面臭氧污染，全球已经有超过300个城2观测试验和资料[15-16]市开始发布臭氧预报。加拿大环境部1993年春季就开始采用分类和回归树(CART)方法预报温哥华、蒙特利臭氧观测点位于上海市气象局院内，五层办公楼顶，[17]尔和亚特兰大地区臭氧日最高浓度。也有利用统计回归采样口距地面约15米，该点东面30米和南面30米为道路，[18-19][20-21][22-23]、人工神经网络、

6、天气分型和数值模型(如西北面为住宅区，该点可以代表上海中心城区地面臭氧的[24]UAM模型、CMAQ模型等)等手段来模拟和预测近地面特征。观测始于2005年6月1日，观测仪器选用澳大利亚生臭氧的时空分布，发布高浓度臭氧的预警。我国许多地区产的ML/EC9801B型臭氧分析仪(量程：0～20ppm自动量收稿日期:2006-05-21;修订日期：2007-05-18基金项目：中国气象局气候变化专项(项目编号CCSF2005-3-DH11)；上海市气象局研究型业务专项共同资助作者简介:谈建国，男，江苏常州人，正研级高级工程师，主要从事城市环境气象研究。e-mail:jianguot@21cn.com

7、516热带气象学报23卷程，精度：1ppb或读数值的1%)，采用紫外分光光度法进况为多云天气。统计不同天气条件下臭氧小时平均浓度行测量。原理是基于臭氧分子内部电子的共振对紫外光(图1)可以看出，晴天、多云与阴雨天气条件下臭氧浓度(波长254nm)的吸收，直接测定紫外光通过臭氧时减弱的日变化过程是基本相似的，日出前(05：00～06：00)臭氧程度就可计算出臭氧的浓度。臭氧观测采用24小时连续在浓度