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中国东部夏季臭氧污染的主模态及相关的大气环流异常
作者:尹志聪               发布时间:2020/05/06 14:53:23              浏览量:

近年来,中国东部夏季近地面臭氧污染日益严重,对人体健康以及动植物都有较大危害。气象条件可以通过调节光化学反应和污染物的扩散来影响臭氧浓度。因此,对臭氧污染相关大气环流的深入研究,可为我国臭氧污染的治理提供参考。我院王会军院士、尹志聪副教授等人对中国东部夏季臭氧污染的主模态及其相关的大气环流异常进行了深入研究,相关研究成果发表于Atmospheric Chemistry and Physics。

研究采用中国大气环境监测网提供的逐小时臭氧观测数据,提取出中国东部日最大8小时臭氧平均浓度(MDA8)的第一、二模态(图1)。中国东部夏季臭氧污染分布的第一模态为南北一致型,最大的臭氧变化在华北-黄淮地区。受东亚大槽增强影响,西太平洋副热带高压(WPSH)主体与夏季气候状况相比偏南。增强的东亚大槽和WPSH呈纬向分布,从而阻碍了水汽的北移,并使中国东部温度升高、降水减少和太阳辐射增强,使臭氧浓度升高。第二模态有显著的南北变化差异,最大的臭氧变化在华北和长三角区域。由于东亚大槽增强、从西伯利亚到YRD的气旋异常,WPSH呈西南-东北方向,进而向YRD地区输送了充足的水汽,并使YRD地区太阳辐射减弱,从而降低了YRD地区的臭氧浓度。东亚大槽西边界位于日本海地区,高纬度地区的正位势高度异常扩展到NC地区,导致其上空水汽辐散、云量较少、天气干热晴朗,从而使NC地区的臭氧浓度升高。


图1、2015年至2018年夏季MDA8的EOF第一模态(PAT1:a,b)和第二模态(PAT2:c,d),包括空间模态(a、c)和时间系数(b,d)。(a)和(c)中的黑框分别为华北和黄淮地区(NCH)、华北(NC)、长三角(YRD)和珠江三角洲(PRD)。图(b)和(d)中右上角为第一和第二模态的方差贡献率。水平虚线为一倍标准差,垂直线为不同年份分割线。


1PAT1 (PAT2)时间序列与大气环流和气象条件关键指标的相关系数。“**” 表明通过99%的信度检验。

PAT1

MDA81

EAT1

WPSH1

Pre1

SAT1

SSR1


0.97**

0.28**

0.39**

-0.44**

0.14**

0.64**

PAT2

MDA82

EAT2

WPSH2

Pre2

SAT2

SSR2


0.77**

0.30**

0.32**

-0.49**

0.18**

0.65**


MDA81NCH MDA8的区域平均值,而MDA82NCYRD之间MDA8区域平均值的差异。EAT1EAT2表明东亚槽深的强度。WPSH1(Z500(20°N,125°E)Z500(30°N,125°E)) WPSH2(Z500(20°N,110°E)Z500(0°N,110°E))分别代表PAT1PAT2 西太平洋副热带高压的位置。Pre1SAT1SSR1分别计算为NCH区域的平均降水量、近地面大气温度和地面向下辐射。Pre2SAT2SSR2分别是NCYRD区域的平均降水量、近地面大气温度和地面向下辐射的差异。


文章信息:

Yin, Z., Cao, B., and Wang, H.: Dominant patterns of summer ozone pollution in eastern China and associated atmospheric circulations, Atmos. Chem. Phys., 19, 13933–13943, https://doi.org/10.5194/acp-19-13933-2019, 2019.