特别选题
刘南希,何成,刘晨曦,何国文,王一鸣,王浩霖,曹梅,卢骁,范绍佳.2015—2021年广州市臭氧和PM2.5复合污染特征及天气分型研究[J].环境科学学报,2023,43(1):42-53
2015—2021年广州市臭氧和PM2.5复合污染特征及天气分型研究
- Study on characteristics and weather classification of ozone and PM2.5 complex pollution in Guangzhou from 2015 to 2021
- 基金项目：广东省科技计划项目（科技创新平台类）（No.2019B121201002）；广东省基础与应用基础研究重大项目（No.2020B0301030004）；广东省重点领域研发计划项目（No.2020B1111360003）
- 作者
- 单位
- 刘南希
- 中山大学大气科学学院，珠海 519082;广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站，广州 510275
- 何成
- 中山大学大气科学学院，珠海 519082;广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站，广州 510275
- 刘晨曦
- 中山大学大气科学学院，珠海 519082;广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站，广州 510275
- 何国文
- 中山大学大气科学学院，珠海 519082;广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站，广州 510275
- 王一鸣
- 中山大学大气科学学院，珠海 519082;广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站，广州 510275
- 王浩霖
- 中山大学大气科学学院，珠海 519082;广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站，广州 510275
- 曹梅
- 中山大学大气科学学院，珠海 519082;广东省气象公共服务中心，广州 510640
- 卢骁
- 中山大学大气科学学院，珠海 519082;广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站，广州 510275
- 范绍佳
- 中山大学大气科学学院，珠海 519082;广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站，广州 510275
- 摘要：利用广州市2015—2021年的地面观测资料和ERA5再分析数据集，统计了臭氧和PM2.5的时间分布特征及两者同时出现高值（“双高” 过程）的气象成因，并进一步用自组织神经网络（SOM）研究了高浓度臭氧和PM2.5（浓度大于年第85分位数）对应的客观天气型.结果表明，2015—2021年，广州市臭氧浓度呈逐年上升趋势，而PM2.5浓度则呈逐年下降趋势，臭氧逐渐取代PM2.5成为首要污染物.“双高”日主要集中在春季和秋季，且秋季占比超过50%.当温度为20~30 ℃，湿度为30%~50%时，“双高”日出现的概率达到30%以上.基于天气分型方法，本研究 发现在所有“双高”污染过程中，主要天气分型依次为：高压底后部型、变性高压脊型、副高+台风外围型、冷锋前部型；秋季发生“双高”污染时，天气分型依次为：副高+台风外围型和副高+弱冷高压脊型.
- Abstract：In this paper， based on the ground observation data and ERA5 reanalysis data set from 2015 to 2021 in Guangzhou， the temporal characteristics of ozone and PM2.5 and the meteorological causes of the high value （“double high” process） of both are statistically analyzed， and the objective weather patterns corresponding to the high concentration of ozone and PM2.5 （greater than the 85th quantile） are further studied through the
s elf-organizing neural network （SOM）. The concentration of ozone is increasing year by year， while the concentration of PM2.5 is decreasing. Ozone gradually replaced PM2.5 as the primary pollutant. “Double high” days are mainly concentrated in spring and autumn， with autumn accounting for more than 50%. When the temperature falls in the range of 20~30 ℃， and the humidity falls in 30%~50%， the probability of “double high” days is higher than 30%. Results based on SOM show that， when “double high” pollution occurs， the weather types are： high pressure bottom rear， transformed cold high ridge， subtropical high + typhoon periphery and front of cold front； When “double high” pollution occurs in autumn， the weather types are： subtropical high + typhoon periphery and subtropical high + weak cold high ridge.
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