長(zhǎng)沙市近地面臭氧污染天氣形勢(shì)的客觀分型

楊 萌,花瑞陽(yáng),李 蔚,葉成志,倪長(zhǎng)?、?/p>

(1.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610225；2.高原大氣與環(huán)境四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610225；3.湖南省氣象臺(tái)，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

近年來(lái)，隨著大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)和藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的實(shí)施，我國(guó)空氣質(zhì)量取得了總體改善，但以高濃度O3為特征的光化學(xué)污染問(wèn)題逐步凸顯[1]。近地面O3是由人類(lèi)活動(dòng)排放的氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)在光照條件下反應(yīng)生成的一種強(qiáng)氧化性溫室氣體[2]。高濃度O3不僅對(duì)植物、農(nóng)作物和生態(tài)環(huán)境等具有破壞作用，還給人體健康帶來(lái)嚴(yán)重威脅。因此，O3被公認(rèn)為全球性污染物，已成為國(guó)際大氣科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[3]。

近地面O3是一種二次污染物，其濃度不僅與前體物排放有關(guān)，還與氣象條件和天氣形勢(shì)密切相關(guān)。諸多研究一致表明，O3污染通常發(fā)生在晴空日，其濃度與太陽(yáng)輻射、日照時(shí)數(shù)和氣溫等呈正相關(guān)，與相對(duì)濕度、降水和風(fēng)速等呈負(fù)相關(guān)[4-5]。除氣象條件外，天氣形勢(shì)對(duì)O3的形成與分布也至關(guān)重要。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，副熱帶高壓系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)O3污染有顯著影響，其中副高控制和副高西北側(cè)是最有利于促發(fā)上海O3污染的兩種環(huán)流形勢(shì)[6]。吳進(jìn)等[7]將影響北京地區(qū)的天氣型分為6類(lèi)，指出在西南-西風(fēng)型和低壓型下北京地區(qū)O3濃度均值和極值最大。此外，天氣形勢(shì)還會(huì)通過(guò)影響O3及其前體物跨區(qū)域的輸送效應(yīng)控制局地O3污染天氣[8]。王佳穎等[9]的研究表明北京地區(qū)夏季O3污染除了與副熱帶高壓或均壓場(chǎng)條件下的弱高壓系統(tǒng)有關(guān)外，來(lái)自河北、內(nèi)蒙古中部和張家口等地的區(qū)域傳輸對(duì)O3污染日的形成也有關(guān)鍵作用。楊顯玉等[10]揭示了較弱的偏東風(fēng)會(huì)將四川盆地東部城市群的O3及其前體物傳輸?shù)匠啥嫉貐^(qū)形成高濃度O3污染事件。因此，天氣環(huán)流形勢(shì)是O3污染天氣演變發(fā)展的重要因素，研究污染過(guò)程對(duì)應(yīng)的天氣型有助于進(jìn)一步理解污染天氣的形成機(jī)制。

污染天氣分型是通過(guò)分析天氣環(huán)流形勢(shì)與污染物濃度之間的關(guān)系，識(shí)別典型的污染天氣形勢(shì)，分析不同形勢(shì)下氣象條件對(duì)污染物形成、分布和傳輸?shù)挠绊?，從而提高污染預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。目前，污染天氣分型方法主要包括主觀和客觀分型。主觀分型主要借助于天氣圖，利用天氣學(xué)原理等相關(guān)理論對(duì)空氣污染過(guò)程進(jìn)行分類(lèi)研究[11]。與主觀分型不同，客觀分型則是通過(guò)計(jì)算比較數(shù)據(jù)矩陣的相似性和方差從而達(dá)到分類(lèi)目的，它不依賴(lài)于個(gè)人主觀經(jīng)驗(yàn)且具有處理大量樣本的優(yōu)勢(shì)[12]。HUTH等[13]通過(guò)比較多種客觀分型方法對(duì)天氣形勢(shì)的分型效果指出，PCT(principal component analysis in T-mode)方法具有良好的一致性和優(yōu)越的分型穩(wěn)定性，可用于分析氣象要素的長(zhǎng)期變化。例如，洪瑩瑩等[14]利用PCT客觀分型方法將珠江三角洲2013—2017年秋季海平面氣壓場(chǎng)分為7種類(lèi)型，并討論各天氣型下氣象條件及其對(duì)O3污染的貢獻(xiàn)。

國(guó)內(nèi)關(guān)于O3污染天氣形勢(shì)的客觀分型研究主要集中在華北地區(qū)、長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲等地區(qū)，關(guān)于華中地區(qū)的研究相對(duì)較少。因此，通過(guò)對(duì)2016—2018年長(zhǎng)沙市海平面氣壓場(chǎng)進(jìn)行客觀分型，并統(tǒng)計(jì)不同天氣型對(duì)應(yīng)的O3污染狀況及相關(guān)氣象要素的分布特征，進(jìn)而揭示有利于和不利于促發(fā)O3污染的天氣形勢(shì)，為長(zhǎng)沙市O3污染潛勢(shì)預(yù)報(bào)提供新的參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究數(shù)據(jù)

再分析資料為2016年1月1日—2018年12月31日ERA-Interim逐日再分析資料〔歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)網(wǎng)站下載〕，空間分辨率為0.75°×0.75°，選取北京時(shí)間14點(diǎn)的海平面氣壓場(chǎng)(SLP)和10 m水平風(fēng)場(chǎng)(U和V)作為研究對(duì)象。研究范圍為20°～50° N、70°～130° E，包括中國(guó)大部分陸地和部分海洋區(qū)域。

O3數(shù)據(jù)采用長(zhǎng)沙市高開(kāi)區(qū)環(huán)保局、湖南師范大學(xué)、湖南中醫(yī)藥大學(xué)、火車(chē)新站、經(jīng)開(kāi)區(qū)環(huán)保局、馬坡嶺、天心區(qū)環(huán)保局、伍家?guī)X和雨花區(qū)環(huán)保局9個(gè)觀測(cè)站2016—2018年逐時(shí)O3觀測(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)HJ 663—2013《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》，O3評(píng)價(jià)指標(biāo)包括O3日最大8 h滑動(dòng)平均值〔ρ(O3-8h)〕、O3小時(shí)平均濃度值〔ρ(O3-h)〕和O3日最大8 h平均第90百分位值。若無(wú)特別說(shuō)明，該研究中O3濃度和超標(biāo)情況均采用ρ(O3-8h)。為分析不同天氣形勢(shì)下氣象要素對(duì)O3的影響，2016—2018年長(zhǎng)沙市地面氣象要素小時(shí)觀測(cè)資料來(lái)源于長(zhǎng)沙市氣象臺(tái)，其中氣象觀測(cè)資料包括太陽(yáng)總輻射、溫度、水平風(fēng)速和降水量。

1.2 研究方法

PCT方法可以更加準(zhǔn)確地反映原始大氣環(huán)流場(chǎng)特征，不會(huì)因分型對(duì)象的調(diào)整而產(chǎn)生太大變化，得到的時(shí)空?qǐng)鲆哺臃€(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于大氣環(huán)流、氣候變化和空氣污染等方面研究[15-16]。PCT方法基本原理為將原始數(shù)據(jù)Z分解為F和A2個(gè)低維矩陣，即Z=FAT，原始數(shù)據(jù)Z由i行空間格點(diǎn)和j列觀測(cè)時(shí)次組成，其中，F(xiàn)為主成分(i×m)，A為載荷(j×m)，m為數(shù)據(jù)時(shí)次。載荷是原始數(shù)據(jù)相關(guān)矩陣的特征向量，由相應(yīng)特征值的平方根計(jì)算而來(lái)。所有的主成分按照對(duì)應(yīng)特征值的大小排序，選取累計(jì)貢獻(xiàn)率超過(guò)一定百分比(通常為85%)的特征值所對(duì)應(yīng)的前K個(gè)(K≤j)主成分F進(jìn)行進(jìn)一步分析，其對(duì)應(yīng)的特征向量組成載荷矩陣A與保留的主成分斜交旋轉(zhuǎn)，最后依據(jù)載荷大小對(duì)每一時(shí)次的天氣形勢(shì)分型[17]。采用歐盟cost733項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的天氣分型軟件(http:∥www.cost733.org)對(duì)海平面氣壓場(chǎng)及10 m風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行多變量斜交旋轉(zhuǎn)分解，即將多個(gè)物理量作為一個(gè)整體進(jìn)行時(shí)空展開(kāi)，同時(shí)表現(xiàn)要素的空間分布及各要素之間的空間關(guān)系，從而得到一個(gè)較為準(zhǔn)確合理的環(huán)流分型結(jié)果[18]。

2 結(jié)果與討論

2.1 長(zhǎng)沙市O3污染情況分析

對(duì)2016—2018年長(zhǎng)沙市O3濃度和O3超標(biāo)率的變化情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖1)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)沙市O3濃度有明顯的月際和季節(jié)變化特征，3—9月O3濃度不斷上升，自10月開(kāi)始下降，其中峰值出現(xiàn)在8和9月，平均O3濃度分別為121.60和124.57 μg·m-3。夏季平均O3最高，春、秋季次之，冬季最小，而冬季O3濃度僅約為夏季的50%，這種季節(jié)變化特征與其他中緯度地區(qū)的觀測(cè)結(jié)果基本一致[19]。由圖1可知，長(zhǎng)沙O3超標(biāo)日集中出現(xiàn)在4—10月，該時(shí)間段內(nèi)O3超標(biāo)率較高，而冬季無(wú)O3超標(biāo)事件發(fā)生。因此，結(jié)合長(zhǎng)沙市O3月際分布特點(diǎn)，將全年分為O3季(4—9月)和非O3季(1—3和11—12月)。

2.2 天氣分型結(jié)果

采用PCT方法對(duì)長(zhǎng)沙市2016—2018年海平面氣壓場(chǎng)進(jìn)行客觀分型，得到6種天氣型，累積解釋方差貢獻(xiàn)率超過(guò)85%。

圖2為各種天氣型合成的海平面氣壓場(chǎng)和水平風(fēng)速場(chǎng)，其對(duì)應(yīng)的分型結(jié)果如下：(1)T1型為均壓場(chǎng)型，出現(xiàn)206 d，出現(xiàn)頻率為18.80%。在孟加拉灣和我國(guó)南海地區(qū)均有氣壓低值區(qū)存在，我國(guó)陸地上大部分地區(qū)由低壓控制，長(zhǎng)沙受弱氣壓場(chǎng)控制，等壓線稀疏，風(fēng)速較小，主導(dǎo)風(fēng)向不明確。(2)T2型為高壓底部型，出現(xiàn)197 d，出現(xiàn)頻率為17.97%。高壓中心位于西伯利亞地區(qū)，高壓主體呈東西走向，我國(guó)北部和東北部受大范圍高壓控制，華中平原受弱高壓控制，長(zhǎng)沙位于高壓底部，近地面主要受東北氣流影響，有冷空氣輸送到長(zhǎng)沙地區(qū)，風(fēng)速較小。(3)T3型為高壓邊緣型，出現(xiàn)211 d，出現(xiàn)頻率為19.25%，該類(lèi)型出現(xiàn)頻率最大。高壓中心位于西伯利亞西部和我國(guó)新疆北部地區(qū)，高壓主體呈西北—東南走向，中心強(qiáng)度大，范圍廣，長(zhǎng)沙位于高壓南部邊緣地帶，近地面主要受干冷的偏北風(fēng)控制，風(fēng)速較大。(4)T4型為高壓西側(cè)型，出現(xiàn)198 d，出現(xiàn)頻率為18.07%。我國(guó)東部及其以東的洋面上存在氣壓高值區(qū)域，長(zhǎng)沙位于高壓中心以西，近地面主要受到偏南暖氣流影響，等壓線較稀疏，風(fēng)速較小。(5)T5型為高壓后部型，出現(xiàn)153 d，出現(xiàn)頻率為13.96%。高壓中心位于我國(guó)東北部，高壓主體呈東北—西南走向，長(zhǎng)沙整體處于高壓后部，等壓線較密集，風(fēng)速較大，近地面主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，長(zhǎng)沙受來(lái)自東北的冷空氣影響。(6)T6型為兩高切變型，出現(xiàn)131 d，出現(xiàn)頻率為11.95%，該類(lèi)型出現(xiàn)頻率最小。在我國(guó)以東的洋面上以及青藏高原與川西高原一帶上存在2個(gè)氣壓高值區(qū)域，長(zhǎng)沙處于2個(gè)高壓中心的過(guò)渡帶。兩高對(duì)峙，中間氣壓場(chǎng)穩(wěn)定存在，等壓線稀疏，氣壓梯度和風(fēng)速變化小。

圖3為各天氣型在不同月份所占比例。由圖3可知，T1、T2、T3和T6型月際和季節(jié)變化較為顯著，其中T1型在5—9月占比較大，在8月占比(69.89%)最大，而在1和12月占比為0；T2和T3型集中出現(xiàn)在1—3和10—12月，最大占比分別出現(xiàn)在1和12月，對(duì)應(yīng)占比為53.76%和45.16%，而這2種天氣型在7月均沒(méi)有出現(xiàn)；T4和T5型在每月均有出現(xiàn)，最大占比分別出現(xiàn)在4和10月，對(duì)應(yīng)占比為46.67%和40.86%；T6型在3—7月占比較大，其中，在7月占比(44.09%)最大，而該型在10和12月占比均為0。由此可以看出，T1、T4和T6型在O3季發(fā)生頻率較大，T2和T3型在非O3季發(fā)生頻率較大，T5型在O3季和非O3季的發(fā)生頻率相當(dāng)。

2.3 天氣分型與O3污染的關(guān)系

根據(jù)長(zhǎng)沙市不同天氣型O3平均濃度分布和O3超標(biāo)率(圖4和表1)，探討6種天氣型與O3污染的關(guān)系。由圖4可知，T1型下O3濃度均值和極值均最大，分別為121.49和229.94 μg·m-3，其次為T(mén)6和T4型；T2型對(duì)應(yīng)O3濃度均值最小，為53.09 μg·m-3；T3型下O3濃度極值最小，為6.35 μg·m-3。從O3超標(biāo)率來(lái)看，6種天氣型下O3超標(biāo)率從高到低依次為T(mén)1、T6、T4、T5、T3和T2型。在O3季中，長(zhǎng)沙市O3均值和極值較非O3季顯著升高，而這與O3季中T1、T4和T6型占比較大一致。

表1 各天氣型超標(biāo)天數(shù)、超標(biāo)率及Pi/P統(tǒng)計(jì)值

為了比較不同天氣型下O3超標(biāo)的差異，需消除樣本數(shù)量的影響，定義Pi為i天氣型下O3超標(biāo)率，P為所有天氣型下O3超標(biāo)率，若Pi/P>1，表示在i天氣型影響下，長(zhǎng)沙容易出現(xiàn)O3超標(biāo)情況；若Pi/P<1，表示在i天氣型影響下，長(zhǎng)沙不容易出現(xiàn)O3超標(biāo)情況。經(jīng)計(jì)算，P=0.07，Pi/P統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，T1、T4和T6型Pi/P均大于1，因此在這3種天氣型影響下，長(zhǎng)沙O3超標(biāo)率較大。同時(shí)，T1、T4和T6型下O3超標(biāo)天數(shù)占總超標(biāo)天數(shù)的86.42%。因此，T1、T4和T6型天氣形勢(shì)容易促發(fā)長(zhǎng)沙O3污染事件，將其定義為“O3污染型天氣類(lèi)型”。其中，在T1型下長(zhǎng)沙O3超標(biāo)現(xiàn)象更加顯著，超標(biāo)天數(shù)高達(dá)42 d，比T4和T6型分別多25和31 d。而T2、T3和T5型對(duì)應(yīng)的Pi/P均小于1，O3超標(biāo)天數(shù)分別為0、4和7 d，這3種天氣型累積O3超標(biāo)天數(shù)占總超標(biāo)天數(shù)的13.58%。因此，T2、T3和T5型天氣形勢(shì)不容易促發(fā)O3污染事件，將其定義為“O3清潔型天氣類(lèi)型”。

2.4 不同天氣型下氣象要素分布特征

每種天氣型對(duì)應(yīng)不同的大氣環(huán)流形勢(shì)，氣象要素也呈一定差異，對(duì)長(zhǎng)沙O3季(4—10月)不同天氣型下標(biāo)準(zhǔn)化太陽(yáng)總輻射、標(biāo)準(zhǔn)化日平均溫度和標(biāo)準(zhǔn)化相對(duì)濕度氣象要素特征進(jìn)行分析(圖5)。

由圖5可知，T1、T4和T6型下太陽(yáng)輻射標(biāo)準(zhǔn)值均為正，這3種天氣型下平均太陽(yáng)總輻射較大，分別為192.79、180.67和200.35 W·m-2；T1、T4和T6型對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化日平均溫度均大于+0.5，日平均溫度較高，均超過(guò)22 ℃；在這3種天氣型影響下，長(zhǎng)沙地區(qū)相對(duì)濕度均較小，強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射、較高的溫度和較小的相對(duì)濕度加速了O3的光化學(xué)生成。因此，T1、T4和T6型天氣形勢(shì)為長(zhǎng)沙地區(qū)O3產(chǎn)生提供了良好的光化學(xué)條件。而T2、T3和T5型為O3清潔型天氣類(lèi)型，T2、T3和T5型影響下太陽(yáng)總輻射標(biāo)準(zhǔn)值均為負(fù)，其中T2型對(duì)應(yīng)的平均太陽(yáng)總輻射最小，為119.11 W·m-2，同時(shí)這3種天氣型對(duì)應(yīng)日平均溫度也相對(duì)較低，標(biāo)準(zhǔn)化值均為負(fù)，太陽(yáng)輻射弱和溫度低抑制了O3的光化學(xué)生成，使得O3濃度明顯偏低。此外，T2和T5型下長(zhǎng)沙相對(duì)濕度較大，這也不利于O3的生成和累積。

有效降雨量能減弱太陽(yáng)輻射，降低光化學(xué)反應(yīng)，對(duì)O3污染有一定清除作用[20]，因此利用長(zhǎng)沙市2016—2018年降水強(qiáng)度較大的6—8月夏季降水?dāng)?shù)據(jù)，討論降水對(duì)平均O3濃度的影響。由圖5可知，在O3污染型和O3清潔型天氣類(lèi)型影響下，降水對(duì)O3濃度的下降均有一定的正貢獻(xiàn)作用，這與楊景朝等[21]得出的結(jié)論一致。

局地O3濃度不僅與當(dāng)?shù)豋3光化學(xué)生成有關(guān)，還與擴(kuò)散傳輸密切相關(guān)，而O3的擴(kuò)散傳輸不僅受水平風(fēng)影響，還與城市的地理位置、地形條件等有關(guān)，具有局地性特點(diǎn)。為研究長(zhǎng)沙市O3超標(biāo)與水平風(fēng)的關(guān)系，繪制了O3小時(shí)超標(biāo)事件〔ρ(O3-h)>200 μg·m-3〕的風(fēng)玫瑰圖(圖6)。由圖6可知，長(zhǎng)沙地區(qū)O3超標(biāo)事件主要集中在東南-南風(fēng)(135°～202.5°)和西北-北風(fēng)(315°～360°)2個(gè)區(qū)間。在東南-南風(fēng)區(qū)間，O3超標(biāo)事件對(duì)應(yīng)的溫度較高，平均溫度為32 ℃，其中47%的樣本溫度高于32 ℃，大部分樣本出現(xiàn)在夏季，夏季溫度高、輻射強(qiáng)，有利于O3的光化學(xué)生成。因此，在東南-南風(fēng)區(qū)間上強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射和較高的溫度是產(chǎn)生O3污染的主要原因。與之相反，在西北-北風(fēng)區(qū)間，O3超標(biāo)事件對(duì)應(yīng)的溫度較低，平均溫度為30 ℃，其中48%的樣本溫度低于30 ℃，輻射條件較前者差。但在西北-北風(fēng)區(qū)間，O3超標(biāo)事件隨風(fēng)速分布較離散，在0～7 m·s-1的風(fēng)速范圍內(nèi)均有O3超標(biāo)事件發(fā)生，其中風(fēng)速大于3 m·s-1的樣本占73%。而在東南-南風(fēng)區(qū)間，O3超標(biāo)事件主要發(fā)生在0～3 m·s-1的風(fēng)速范圍內(nèi)，風(fēng)速較小。長(zhǎng)沙地區(qū)三面環(huán)山[22]，當(dāng)盛行西北風(fēng)時(shí)，該地區(qū)容易受到西北方城市污染物排放的影響，同時(shí)位于長(zhǎng)沙西北方的如常德和岳陽(yáng)等城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，污染物排放源較多，對(duì)下風(fēng)向地區(qū)O3污染有一定影響[23]。因此，當(dāng)長(zhǎng)沙近地面水平風(fēng)向處于西北-北風(fēng)區(qū)間時(shí)，可能存在O3或其前體物的輸送效應(yīng)。

由圖5可知，與T4型相比，T6型對(duì)應(yīng)的氣象條件更能促進(jìn)O3的光化學(xué)生成，而T4型天氣形勢(shì)下O3超標(biāo)率卻大于T6型(表1)。由圖7可知，T4和T6型對(duì)應(yīng)的風(fēng)玫瑰圖中，T4型西北-北風(fēng)占比明顯高于T6型。

這表明在T4型天氣形勢(shì)下，長(zhǎng)沙地區(qū)O3污染可能與O3及其前體物的外來(lái)輸送有關(guān)。為分析T4型天氣形勢(shì)下的輸送效應(yīng)，參考GAO等[24]的方法計(jì)算不同環(huán)流型下CO濃度〔CO數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)分析平臺(tái)網(wǎng)站(http:∥www.aqistudy.cn/)〕。由于CO生命期較長(zhǎng)，因此對(duì)于同一站點(diǎn)而言，CO濃度變化主要受到外來(lái)輸送的影響[6]。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在T4型天氣形勢(shì)下，長(zhǎng)沙地區(qū)CO濃度達(dá)到0.82 mg·m-3，比T6型天氣形勢(shì)下CO濃度高0.07 mg·m-3，這說(shuō)明在T4型天氣形勢(shì)下，O3污染不僅源于長(zhǎng)沙本地生成，還與區(qū)域輸送效應(yīng)密切相關(guān)。

為進(jìn)一步了解T4型天氣形勢(shì)下長(zhǎng)沙及其周邊城市O3污染情況，繪制T4型天氣形勢(shì)下長(zhǎng)沙及周邊城市平均O3濃度圖(圖8)。由圖8可知，在T4型天氣形勢(shì)下，長(zhǎng)沙周邊城市平均O3濃度均大于100 μg·m-3，其中位于長(zhǎng)沙北方的岳陽(yáng)市平均O3濃度最高，總體上，長(zhǎng)沙西北-北方城市(常德市、益陽(yáng)市和岳陽(yáng)市)平均O3濃度高于長(zhǎng)沙南方城市(湘潭市和株洲市)，這進(jìn)一步說(shuō)明長(zhǎng)沙地區(qū)O3污染與西北方城市污染物輸送效應(yīng)有關(guān)。

3 結(jié)論

(1)長(zhǎng)沙市O3污染天氣多發(fā)于4—10月，而1—3和11—12月O3濃度明顯降低。利用PCT客觀天氣分型方法將2016—2018年長(zhǎng)沙市海平面氣壓場(chǎng)分為均壓場(chǎng)型(T1)、高壓底部型(T2)、高壓邊緣型(T3)、高壓西側(cè)型(T4)、高壓后部型(T5)和兩高切變型(T6)6種天氣型，其中T3型出現(xiàn)頻次最高，為19.25%，T6型出現(xiàn)頻率最低，為11.95%。

(2)通過(guò)綜合分析不同天氣型下O3濃度分布特征和O3超標(biāo)率，發(fā)現(xiàn)T1型下O3濃度均值和極值最大，T2型下O3均值最小，T3型下O3極值最小。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)不同天氣型下O3超標(biāo)率發(fā)現(xiàn)，T1、T4和T6型為O3污染型天氣類(lèi)型，O3超標(biāo)率分別為20.39%、8.59%和8.40%；而T2、T3和T5型為O3清潔型天氣類(lèi)型，O3超標(biāo)率分別為0%、1.92%和4.67%。

(3)O3清潔型天氣類(lèi)型中，輻射弱、溫度低的氣象條件抑制了O3的光化學(xué)生成；O3污染型天氣類(lèi)型中，輻射強(qiáng)、溫度高和相對(duì)濕度低的氣象條件為O3的光化學(xué)生成提供了有利條件。同時(shí)長(zhǎng)沙地區(qū)O3污染不僅源于當(dāng)?shù)豋3的光化學(xué)生成，還可能與西北方城市O3及其前體物的輸送效應(yīng)密切相關(guān)。