自2013年以来,我国大部分地区PM2.5浓度呈持续下降趋势,但臭氧污染程度呈现逐年上升趋势。由PM2.5和臭氧共同作用导致的双高污染事件逐渐受到科学界、政府和公众的重视,但目前对双高污染事件的研究仍是少数。为了明确双高污染事件的分布特征和形成原因,本文利用PM2.5和O3的观测数据对2013–2020年我国双高污染事件的时空分布特征展开研究,利用Lamb–Jenkinson环流客观分型方法,结合ERA5再分析资料对双高污染事件的环流类型进行了分类,详细地分析了不同环流型的气象成因及其对双高污染形成的作用,最后以华中地区为例,讨论了双高污染事件期间污染物的的化学成分特征及其气象原因。
研究结果表明,2013–2020年双高污染事件(共计1655次)主要发生在京津冀、长三角、珠三角和四川盆地等地。2015年后双高污染事件发生频率呈逐年递减趋势,其中下降幅度最小出现在2015–2016年(4.5%),最大出现在2017–2018年(26.1%)。每年的3–7月,即春、夏季,是双高污染事件的高发时段,占全年总双高污染事件的54.3%。秋、冬季发生频率相对偏低,但仍然不可忽视。
双高污染事件的主要环流型为C型,占总双高污染事件的28.2%,其次分别为E型(12.9%)、A型(12.1%)、SE型(11.5%)和ASE型(9.4%)。与季节气象平均态相比,双高污染事件在偏热、偏干、弱风或静风且气压偏低的情况下更易发生。
武汉市超站观测数据(双高污染事件:2017年5月18日和11月2日)进一步证实了气象条件对双高污染形成的影响。与时间邻近的非双高污染事件气象条件(平均风速0.7m/s、平均温度20.9℃、平均湿度70.0%、平均气压1010.3hPa)相比,双高污染事件表现为静风或弱风(平均风速0.4m/s)、高温(平均温度23.1℃)、低湿(平均湿度64.9%)、低压(平均气压1009.1hPa)的气象特征。在上述气象条件的作用下,二氧化氮、二氧化硫和挥发性有机物的二次转化被大大加强,从而促成了双高污染事件的形成。
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