重慶夏季不同氣象條件下的臭氧特征

摘 要" 2022年8月重慶月最高氣溫達(dá)41.3 ℃，高溫日數(shù)長達(dá)28 d，在此高溫天氣下8月重慶市區(qū)臭氧未出現(xiàn)超標(biāo)情況，7月整體氣溫低于8月，出現(xiàn)7 d臭氧超標(biāo)的情況。利用觀測資料、天氣研究與預(yù)報（Weather Research and Forecasting，WRF）模式，對此現(xiàn)象進(jìn)行分析，并綜合探討不同片區(qū)臭氧與氣象條件的關(guān)系，結(jié)果表明：（1）8月的氣溫和邊界層高度偏高、風(fēng)速偏大，而相對濕度偏低，這可能有利于8月臭氧污染狀況改善。整體來看，重慶臭氧質(zhì)量濃度隨氣溫和邊界層高度升高均呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，當(dāng)氣溫高于30 ℃、邊界層高度高于1 000 m、相對濕度低于59%、風(fēng)速小于6.3 m·s-1時，臭氧質(zhì)量濃度及超標(biāo)率均顯著上升，而當(dāng)氣溫、邊界層高度、相對濕度、風(fēng)速分別超過39 ℃、2 800 m、59%、6.3 m·s-1時，臭氧質(zhì)量濃度及超標(biāo)率均顯著下降。（2）主城區(qū)和郊區(qū)縣（區(qū)）的氣溫分別超過38 ℃和37 ℃后，臭氧質(zhì)量濃度升幅變小或出現(xiàn)下降，個別縣（區(qū)）氣溫為38～40 ℃時，臭氧質(zhì)量濃度仍保持上升趨勢。（3）沙坪壩區(qū)和長壽區(qū)在污染日臭氧和邊界層高度2 h升幅峰值同時出現(xiàn)在11時或13時，合川區(qū)和榮昌區(qū)在污染日臭氧和邊界層高度2 h升幅峰值出現(xiàn)時間不一致。研究成果可為重慶夏季臭氧污染的預(yù)測、防控和管控提供參考。

關(guān)鍵詞 高溫；邊界層高度；臭氧質(zhì)量濃度；氣象條件

中圖分類號： X51" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A" 文章編號： 2096-3599（2024）03-0068-10

DOI：10.19513/j.cnki.hyqxxb.20230808001

Characteristics of ozone under different meteorological conditions in Chongqing during summer

WANG Luxiao1， CAI Zhe2， LIU Haihan1， LIU Xiaxue2， LIU Qiang2， GE Peng2， LIU Yi2， ZHOU Derong2，3， JIANG Fei4，5

（1. Chongqing Ecological Environment Big Data Application Center， Chongqing 410025， China; 2. Nanjing Climblue Technology Co.， Ltd.， Nanjing 211135， China; 3. School of Atmospheric Sciences， Nanjing University， Nanjing 210023， China; 4. Jiangsu Provincial Key Laboratory of Geographic Information Science and Technology， Nanjing University， Nanjing 210023， China; 5. Frontiers Science Center for Critical Earth Material Cycling， Nanjing University， Nanjing 210023， China）

Abstract The highest monthly temperature in Chongqing reached 41.3 ℃ in August 2022， and the hot weather lasted for 28 d. Under the high-temperature weather， the ozone does not exceed the standard in Chongqing city in August; while the overall temperature in July is lower than that in August， there are 7 ozone pollution days. By using observations and the WRF （Weather Research and Forecasting） model， this phenomenon is analyzed and the relationship between ozone and meteorological conditions in different areas is comprehensively explored. The results are as follows. （1） The temperature， boundary layer height and wind speed in August are relatively high， while the relative humidity is relatively low， which may be conducive to the improvement of ozone pollution in August. On the whole， the mass concentration of ozone in Chongqing first increases and then decreases with the increase of air temperature and boundary layer height. When the air temperature is higher than 30 ℃， the boundary layer height is higher than 1 000 m， the relative humidity is lower than 59% and the wind speed is lower than 6.3 m·s-1， the mass concentration and excess rate of ozone go up significantly. However， when the air temperature， boundary layer height， relative humidity and wind speed exceed 39 ℃， 2 800 m， 59% and 6.3 m·s-1， respectively， the mass concentration and excess rate go down significantly. （2） When the temperature in the main urban area and suburban counties （districts） exceed 38 ℃ and 37 ℃， respectively， the increase in the mass concentration of ozone becomes smaller or the mass concentration appears to decline; when the temperature in several counties （districts） is between 38 and 40 ℃， the mass concentration still maintains an upward trend. （3） On pollution days， the 2-h peak of increase of ozone and boundary layer height in Shapingba and Changshou districts occurs at 11：00 or 13：00 at the same time， while that in Hechuan and Rongchang districts occurs at different times. The study provides reference for the prediction， prevention and control of summer ozone pollution in Chongqing.

Keywords high temperature; boundary layer height; mass concentration of ozone; meteorological condition

引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化進(jìn)程的加快，由此引發(fā)的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，其中空氣污染問題尤為突出［1］。臭氧是重要的全球性污染氣體，盡管其在大氣中的含量微量，卻是大氣的重要組成成分，對大氣環(huán)境和人類健康有重要影響［2］。大部分臭氧存在于平流層中，只有10%左右分布在對流層中，平流層中的臭氧能夠吸收紫外線，對人類有益，而對流層大氣中，特別是近地面臭氧質(zhì)量濃度增高，則會對人類健康有害甚至嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境［3］。對流層臭氧由大氣中的氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機(jī)化合物（volatile organic compounds，VOCs）在陽光下發(fā)生二次反應(yīng)生成［4］。臭氧的形成既受人為源和自然源的影響，也受大氣環(huán)流、溫度、濕度、輻射、邊界層高度等氣象條件的影響。當(dāng)污染物排放總量基本穩(wěn)定時，氣象條件對污染物質(zhì)量濃度的影響便會起決定性作用［5］。嚴(yán)重的臭氧污染通常發(fā)生于氣溫相對偏高的夏季［6］，且近年來高溫異常事件顯著，這與南印度洋海面溫度異常、南亞高壓增強(qiáng)、西太平洋副熱帶高壓異常等存在聯(lián)系［7-8］。

目前，中國對臭氧與氣象條件關(guān)系的研究多集中于京津冀、珠三角、長三角等平原地區(qū)。茅晶晶等［9］通過對江蘇臭氧和氣象條件的研究發(fā)現(xiàn)臭氧質(zhì)量濃度與相對濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與溫度呈正相關(guān)關(guān)系。楚翠姣等［10］利用中尺度天氣研究與預(yù)報（Weather Research and Forecasting，WRF）模式和區(qū)域多尺度空氣質(zhì)量（Community Multiscale Air Quality，CMAQ）模式（WRF-CMAQ）分析了江蘇典型城市的臭氧污染過程，結(jié)果表明穩(wěn)定高值的光化學(xué)貢獻(xiàn)疊加傳輸影響是導(dǎo)致高溫條件下臭氧質(zhì)量濃度爆發(fā)式增長的主要原因。李莉等［11］利用嘉興2014—2018年14個監(jiān)測站的臭氧觀測數(shù)據(jù)研究臭氧與氣象條件的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在氣溫高于33 ℃或相對濕度低于50%時，臭氧質(zhì)量濃度及超標(biāo)率均出現(xiàn)顯著上升。歐林沖等［12］統(tǒng)計了中國2013—2020年暖季的臭氧抑制事件，發(fā)現(xiàn)在極端高溫下，臭氧質(zhì)量濃度不升反降。重慶是典型的以山地地形為代表的城市，氣溫高、濕度大、輻射強(qiáng)等氣象條件決定了其臭氧污染的獨(dú)特性，對該城市的臭氧污染研究具有重要意義［13］。曾有專家學(xué)者對重慶臭氧做過一些研究，包括氣象條件、前體物相關(guān)性等方面。劉姣姣等［14］討論了重慶18個國家環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)自動監(jiān)測站點(diǎn)（以下簡稱“國控站點(diǎn)”）臭氧質(zhì)量濃度變化特征，認(rèn)為城市站臭氧質(zhì)量濃度具有“上升快下降快”的特征。陳昌維等［15］研究了重慶主城區(qū)臭氧污染狀況與成因，主城區(qū)大體呈西邊污染程度大于東邊的趨勢，臭氧質(zhì)量濃度和二氧化氮有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。

大氣邊界層作為處于地表與自由大氣之間、直接受地表強(qiáng)迫影響并且所受影響響應(yīng)時間不超過1 h的大氣層，也是污染物集中存在的大氣層［16］，了解大氣邊界層對臭氧污染的影響有重要意義。此前Cai等［17］對PM2.5質(zhì)量濃度和邊界層高度的關(guān)系做過一些研究，發(fā)現(xiàn)兩者關(guān)系密切；而Athanassiadis等［18］對美國費(fèi)城和休斯頓的研究表明，較高的邊界層高度是促使臭氧污染高發(fā)的有利氣象條件。相反，曹庭偉等［19］利用國控站點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析川渝15個城市，發(fā)現(xiàn)邊界層較低的區(qū)域，污染擴(kuò)散能力較弱，極易產(chǎn)生臭氧污染。整體來看，有關(guān)邊界層高度變化對臭氧污染影響方面的研究較少，并且可能受到復(fù)雜地形等的影響，不同地區(qū)有不同影響特征，且川渝地區(qū)臭氧污染對邊界層高度變化也較為敏感。

2022年8月為重慶2015年以來氣溫最高的一個月，中心城區(qū)國家級地面氣象觀測站平均日最高氣溫達(dá)40 ℃，全市各國家級地面氣象觀測站平均日最高氣溫超過40 ℃的日數(shù)達(dá)到17 d。在此高溫天氣下，8月重慶臭氧未出現(xiàn)超標(biāo)情況，而7月平均日最高氣溫比8月低4 ℃，卻出現(xiàn)7 d臭氧超標(biāo)的情況。為研究在極端高溫天氣情況下臭氧污染特征，以2022年7—8月重慶72個國控站點(diǎn)、地方環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)自動監(jiān)控站點(diǎn)（以下簡稱“市控站點(diǎn)”）的臭氧觀測數(shù)據(jù)、氣象觀測數(shù)據(jù)及模擬數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別探討夏季臭氧質(zhì)量濃度與氣溫、邊界層高度、相對濕度和風(fēng)速的關(guān)系，并對不同氣溫臭氧質(zhì)量濃度空間差異特征進(jìn)行分析。

1 資料和方法

1.1 數(shù)據(jù)

臭氧質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)來自中國環(huán)境監(jiān)測總站和重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，研究時段為2022年7—8月，2019—2021年7—8月作為對比時段。選取72個國控、市控站點(diǎn)作為本次研究的觀測點(diǎn)位，重慶市區(qū)臭氧日最大8 h（MDA8-O3）質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)取自72個國控、市控站點(diǎn)MDA8-O3的平均值，重慶各縣（區(qū)）MDA8-O3質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)取自各縣（區(qū)）所屬國控、市控站點(diǎn)MDA8-O3的平均值。根據(jù)環(huán)境保護(hù)部HJ 633—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》［20］分級方法：AQI大于100，即MDA8-O3大于160 μg·m-3時為超標(biāo)日；AQI大于100且小于或等于150，即MDA8-O3大于160 μg·m-3且小于或等于215 μg·m-3時為輕度污染日；AQI大于150且小于或等于200，即MDA8-O3大于215 μg·m-3且小于或等于265 μg·m-3時為中度污染日。選取72個國控、市控站點(diǎn)MDA8-O3的平均值超標(biāo)日作為重慶市區(qū)臭氧污染日，各縣（區(qū)）所屬國控、市控站點(diǎn)MDA8-O3的平均值超標(biāo)日作為各縣（區(qū)）臭氧污染日。

同時段氣溫、相對濕度、風(fēng)速等氣象條件的小時數(shù)據(jù)來自國家氣象信息中心中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)（http：//data.cma.cn/），共32個國家級地面氣象觀測站。同時段的邊界層高度數(shù)據(jù)來自WRF模式的模擬結(jié)果。

根據(jù)地形地貌、區(qū)域擴(kuò)散特征2個層面將重慶劃分為6個片區(qū)：渝東北山區(qū)、渝東北、渝東南、主城區(qū)、渝西北、渝西南（圖1）。渝東北山區(qū)和渝東南地形以山地為主，常年擴(kuò)散條件較差；其余4個片區(qū)地形相對平坦，渝西北和渝西南擴(kuò)散條件常年較好，但其分別與四川廣安、內(nèi)江接壤，易受到四川污染傳輸影響，主城區(qū)臭氧生成條件較好，渝東北擴(kuò)散條件一般。

1.2 WRF模式

邊界層高度數(shù)據(jù)來源于WRF模式，WRF是新一代完全可壓縮的非靜力模式，由美國國家大氣研究中心（National Center for Atmospheric Research，NCAR）、美國國家環(huán)境預(yù)報中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）、美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）的預(yù)報系統(tǒng)試驗室及俄克拉荷馬大學(xué)的暴雨分析預(yù)報中心等多單位共同開發(fā)。模式使用Arakawa C網(wǎng)格，計算分辨率可從幾公里至幾千公里，在氣象領(lǐng)域中可用于天氣個例分析、資料同化研究、物理過程參數(shù)化研究等。驅(qū)動WRF模式的數(shù)據(jù)來自NCEP-Final （NCEP-FNL；http：//rda.ucar.edu/datasets/ds083.2/），該資料時間分辨率為6 h，空間分辨率為1°×1°。

2 結(jié)果與討論

2.1 模式準(zhǔn)確率評估

此研究分別統(tǒng)計了32個國家級地面氣象觀測站2022年7、8月小時氣溫觀測值、模擬值的平均值，觀測值與模擬值的偏差、均方根誤差和相關(guān)系數(shù)。結(jié)果（表1）顯示，7、8月氣溫的觀測值與模擬值的偏差及均方根誤差均較小，相關(guān)系數(shù)均大于0.800，呈高度正相關(guān)關(guān)系。7—8月小時氣溫模擬值與觀測值樣本各41 374個（圖2），相關(guān)系數(shù)為0.730，整體來看模式準(zhǔn)確率較高。

2.2 臭氧質(zhì)量濃度及氣象條件特征

整體來看，7月空氣質(zhì)量相比8月較差，7月重慶臭氧平均質(zhì)量濃度超標(biāo)日數(shù)達(dá)到7 d，8月重慶臭氧平均質(zhì)量濃度未出現(xiàn)超標(biāo)（僅統(tǒng)計重慶市區(qū)國控站點(diǎn)）。進(jìn)一步基于重慶各縣（區(qū)）所屬國控、市控站點(diǎn)統(tǒng)計各縣（區(qū)）臭氧污染情況（表2），7月重慶有26個縣（區(qū)）出現(xiàn)臭氧污染日，主城區(qū)、渝西北、渝西南、渝東北和渝東南片區(qū)內(nèi)縣（區(qū)）平均臭氧污染日數(shù)分別為12、9、6、4、1 d。8月重慶有19個縣（區(qū)）出現(xiàn)臭氧污染日，各縣（區(qū)）污染日數(shù)顯著降低，主城區(qū)、渝西北、渝西南和渝東北片區(qū)內(nèi)縣（區(qū)）平均臭氧污染日數(shù)分別為4、4、2、1 d，渝東南片區(qū)無臭氧污染日。需注意的是，8月重慶整體臭氧質(zhì)量濃度均值未超標(biāo)是由于僅統(tǒng)計了國控站的數(shù)據(jù)，不涉及市控站，因此與縣（區(qū)）統(tǒng)計結(jié)果存在差異。

由7、8月重慶各縣（區(qū)）MDA8-O3第90分位數(shù)空間分布結(jié)果（圖3）來看，7月臭氧質(zhì)量濃度高于8月，臭氧高值區(qū)域范圍大于8月，MDA8-O3第90分位數(shù)縣（區(qū)）最高值高于8月。利用站點(diǎn)小時臭氧質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)繪制日變化箱線圖（圖4），發(fā)現(xiàn)7月日間臭氧質(zhì)量濃度高于8月，夜間臭氧質(zhì)量濃度低于8月。7、8月小時臭氧質(zhì)量濃度峰值均出現(xiàn)在16時，7月（133 μg·m-3）高于8月（117 μg·m-3）；7、8月小時臭氧質(zhì)量濃度最低值均出現(xiàn)在07時，7月（33 μg·m-3）低于8月（40 μg·m-3）。臭氧高值時段（12—18時）7月小時數(shù)據(jù)樣本的第99分位數(shù)和最大值均高于8月。

2022年8月重慶高溫日（以氣象學(xué)上日最高氣溫在35.0 ℃及以上的定義為高溫日）持續(xù)時間達(dá)28 d，最高氣溫達(dá)41.3 ℃，月均氣溫為33.5 ℃，月最低氣溫為25.4 ℃；而7月重慶月最高氣溫為39.0 ℃，月均氣溫為29.4 ℃，月最低氣溫為21.7 ℃。與歷史同期（2015—2021年）相比，2022年8月重慶月最高氣溫為歷史最高、高溫日持續(xù)時間最長，為近年來最熱的一個月。

由圖5可看出8月重慶小時氣溫平均值高于7月，7、8月日最高氣溫分別為34 ℃、39 ℃，均出現(xiàn)在16時，8月重慶最高氣溫較7月升高5 ℃；7、8月日最低氣溫分別為26 ℃、29 ℃，均出現(xiàn)在06時，8月日最低氣溫較7月升高3 ℃。7、8月重慶日最大邊界層高度分別為1 631 m、1 920 m，均出現(xiàn)在16時，8月重慶日最大邊界層高度較7月升高289 m；7、8月重慶日最低邊界層高度分別為172 m、175 m，均出現(xiàn)在07時，8月日最低邊界層高度與7月基本持平。8月重慶相對濕度日變化均低于7月，7、8月的日最高相對濕度均出現(xiàn)在07時，分別為75%和66%，日最低相對濕度均出現(xiàn)在18時，分別為47%和41%，且在溫度升高的午后，相對濕度逐漸下降。重慶8月的風(fēng)速顯著高于7月，表明8月有利于臭氧的擴(kuò)散和稀釋，7、8月日最大風(fēng)速分別為2.7 m·s-1和3.3 m·s-1，均出現(xiàn)在19時，而07時風(fēng)速最小，分別為1.5 m·s-1和1.9 m·s-1，且在上午至下午時段，風(fēng)速呈增大趨勢，可有效降低臭氧質(zhì)量濃度?？偟脕碚f，與7月相比，8月氣溫和邊界層高度偏高，風(fēng)速偏大，相對濕度偏低，在此綜合影響下，使得臭氧質(zhì)量濃度相對偏低。

2.3 臭氧質(zhì)量濃度和氣象條件的關(guān)系

根據(jù)重慶7月1日—8月31日32個國家級地面氣象觀測站的小時氣象數(shù)據(jù)及氣象站所屬縣（區(qū)）的小時臭氧質(zhì)量濃度觀測數(shù)據(jù)得到圖6a、c、d，由重慶7月1日—8月31日WRF模式模擬邊界層高度數(shù)據(jù)及42個縣（區(qū)）小時臭氧質(zhì)量濃度觀測數(shù)據(jù)得到圖6b。圖中黑色趨勢線繪制方法如下：以圖6a為例，氣溫以1 ℃為間隔，取30～31 ℃范圍內(nèi)的臭氧第98分位數(shù)作為30 ℃對應(yīng)的值，取31～32 ℃范圍內(nèi)的臭氧第98分位數(shù)作為31 ℃對應(yīng)的值；類似地，邊界層高度間隔100 m取值，相對濕度間隔3%取值，風(fēng)速間隔0.5 m·s-1取值。

圖6a中趨勢線與輕度污染等級的交點(diǎn)分別為30 ℃和39 ℃，在所有臭氧超標(biāo)樣本中，氣溫在30～39 ℃區(qū)間的樣本占比為87%。趨勢線頂點(diǎn)對應(yīng)氣溫為34 ℃、臭氧質(zhì)量濃度為181 μg·m-3；當(dāng)氣溫超過42 ℃時，臭氧超標(biāo)的樣本量為0，說明臭氧質(zhì)量濃度隨氣溫上升呈先上升后下降的趨勢。

圖6b中趨勢線與輕度污染等級的交點(diǎn)分別為1 000 m和2 800 m，在所有臭氧超標(biāo)樣本中，邊界層高度在1 000～2 800 m區(qū)間的樣本占比為92%；趨勢線與中度污染等級的交點(diǎn)分別為1 800 m和2 200 m，邊界層高度在1 800～2 200 m區(qū)間時，臭氧達(dá)中度污染等級的概率為40%。趨勢線頂點(diǎn)對應(yīng)邊界層高度為2 050 m，對應(yīng)臭氧質(zhì)量濃度峰值為219 μg·m-3，當(dāng)邊界層高度超過2 800 m時，臭氧超標(biāo)概率僅為0.63%，說明臭氧質(zhì)量濃度隨邊界層高度上升呈先上升再下降的趨勢。

圖6c中趨勢線與輕度污染等級的交點(diǎn)為59%，趨勢線頂點(diǎn)對應(yīng)的相對濕度為37%，臭氧質(zhì)量濃度為216 μg·m-3。在所有臭氧超標(biāo)樣本中，相對濕度低于59%的樣本占比為96%，相對濕度高于59%的樣本占比僅為0.3%，表明在高濕條件下，臭氧質(zhì)量濃度急劇下降。同時，結(jié)合圖6c可見，臭氧質(zhì)量濃度隨相對濕度上升呈先上升后下降的變化趨勢。

圖6d中趨勢線與輕度污染等級的交叉點(diǎn)為6.3 m·s-1，趨勢線頂點(diǎn)對應(yīng)的風(fēng)速為1.5 m·s-1，臭氧質(zhì)量濃度為208 μg·m-3。在所有臭氧超標(biāo)樣本中，風(fēng)速低于6.3 m·s-1的樣本占比約為99.8%，風(fēng)速大于6.3 m·s-1時，臭氧超標(biāo)的樣本量僅為6，臭氧質(zhì)量濃度隨風(fēng)速增大呈先增后降的趨勢。

2.4 不同氣象條件下臭氧質(zhì)量濃度的空間差異

為進(jìn)一步研究不同片區(qū)之間的臭氧質(zhì)量濃度特征，根據(jù)各縣（區(qū)）7、8月的空氣質(zhì)量情況（表2），在6個片區(qū)中分別挑選1個污染較重的縣（區(qū)）為代表，研究不同氣象條件下臭氧質(zhì)量濃度的空間差異。主城區(qū)挑選沙坪壩區(qū)，渝西北片區(qū)挑選合川區(qū)，渝西南片區(qū)挑選榮昌區(qū)，渝東北片區(qū)挑選長壽區(qū)，渝東南片區(qū)挑選武隆區(qū)，渝東北山區(qū)挑選巫山縣。

由2.3節(jié)分析得到臭氧質(zhì)量濃度隨氣溫升高呈先上升后下降趨勢的結(jié)論，為進(jìn)一步研究各縣（區(qū)）臭氧質(zhì)量濃度隨氣溫變化的差異，利用2022年7—8月小時氣溫觀測數(shù)據(jù)和小時臭氧質(zhì)量濃度觀測數(shù)據(jù)，每隔1 ℃計算該縣（區(qū)）臭氧質(zhì)量濃度平均值，結(jié)果如圖7a所示。可看出各縣（區(qū)）在氣溫升高過程中臭氧質(zhì)量濃度上升速率先增大后減小，普遍在34～35 ℃時臭氧質(zhì)量濃度升幅最大，在氣溫超過38 ℃后臭氧質(zhì)量濃度變化幅度較小甚至不再上升。其中沙坪壩區(qū)、合川區(qū)和榮昌區(qū)臭氧隨氣溫變化趨勢較為一致，在氣溫為32～37 ℃時，臭氧質(zhì)量濃度升幅較大，氣溫每升高1 ℃，臭氧升幅超過10%，氣溫超過41 ℃后臭氧質(zhì)量濃度變化幅度較小或開始下降；長壽區(qū)、武隆區(qū)和巫山縣在氣溫為30～35 ℃時，臭氧質(zhì)量濃度升幅較大，氣溫每升高1 ℃臭氧質(zhì)量濃度升幅超過11%，氣溫超過37 ℃后臭氧質(zhì)量濃度變化幅度較小或開始下降。

為驗證這一結(jié)論是否具有普適性，選取2019—2021年作參照，用相同計算方法統(tǒng)計2019—2021年每年7—8月不同氣溫下對應(yīng)的臭氧質(zhì)量濃度，將所得結(jié)果求平均得到2019—2021年平均臭氧質(zhì)量濃度隨氣溫變化趨勢，如圖7b所示。與2022年不同的是，2019—2021年臭氧隨氣溫變化幅度較小、質(zhì)量濃度較低，各縣（區(qū)）普遍在氣溫超過39 ℃后，臭氧質(zhì)量濃度變化幅度較小，甚至不再上升。沙坪壩區(qū)在氣溫為32～34 ℃時，臭氧質(zhì)量濃度升幅較大，氣溫每升高1 ℃，臭氧升幅超過10%，氣溫超過38 ℃后臭氧質(zhì)量濃度開始下降；合川區(qū)、榮昌區(qū)、長壽區(qū)、武隆區(qū)和巫山縣變化趨勢較為一致，氣溫超過37 ℃后臭氧質(zhì)量濃度開始下降，在38～40 ℃區(qū)間內(nèi)個別縣（區(qū)）臭氧質(zhì)量濃度可能有小幅上升趨勢。可見，這與上文分析結(jié)論一致。

進(jìn)一步地以沙坪壩區(qū)作為典型個例分析時，發(fā)現(xiàn)臭氧質(zhì)量濃度和邊界層高度小時增幅峰值無明顯變化規(guī)律，進(jìn)而研究2 h增幅峰值變化，發(fā)現(xiàn)污染日臭氧質(zhì)量濃度和邊界層高度2 h增幅峰值出現(xiàn)時間一致，而非污染日存在錯峰現(xiàn)象。為進(jìn)一步分析臭氧和邊界層高度的日變化特征，統(tǒng)計4個片區(qū)代表縣（區(qū)）（因2022年7—8月渝東南片區(qū)僅有1 d污染日、渝東北山區(qū)無污染日，這兩個片區(qū)不計入統(tǒng)計）在不同臭氧污染形勢下的臭氧質(zhì)量濃度和邊界層高度2 h增幅峰值變化，其中臭氧2 h增幅計算方法為每間隔2 h計算臭氧質(zhì)量濃度差值，例如03時的增幅為03時臭氧質(zhì)量濃度減去01時臭氧質(zhì)量濃度，污染日和非污染日分別統(tǒng)計每日00—23時的臭氧2 h增幅最大值出現(xiàn)時刻，邊界層高度2 h增幅統(tǒng)計方法同上。根據(jù)臭氧和邊界層高度2 h增幅峰值在每個時刻的出現(xiàn)頻次統(tǒng)計結(jié)果得到圖8，可看出臭氧質(zhì)量濃度和邊界層高度2 h增幅峰值基本都出現(xiàn)在11時和13時，部分出現(xiàn)在09時和15時。各縣（區(qū)）的情況略有差異，沙坪壩區(qū)（圖8a）和長壽區(qū)（圖8d）污染日臭氧和邊界層高度2 h增幅峰值均出現(xiàn)在13時，非污染日中臭氧2 h增幅峰值較邊界層高度2 h增幅峰值提前；合川區(qū)（圖8b）和榮昌區(qū)（圖8c）在污染日臭氧2 h增幅峰值較邊界層高度2 h增幅峰值提前，非污染日中臭氧和邊界層高度2 h增幅峰值均出現(xiàn)在11時。沙坪壩區(qū)、合川區(qū)、榮昌區(qū)地勢較平坦，擴(kuò)散條件良好，沙坪壩區(qū)可能由于高排放導(dǎo)致污染日臭氧和邊界層高度增幅峰值同時出現(xiàn)，削弱了擴(kuò)散的作用；合川區(qū)和榮昌區(qū)污染日的臭氧增幅峰值提前，表明擴(kuò)散在一定程度上降低了臭氧質(zhì)量濃度。長壽區(qū)以山地為主，擴(kuò)散較差，雖然邊界層高度出現(xiàn)峰值，但可能仍然無法有效降低臭氧質(zhì)量濃度。

3 結(jié)論

文中討論了夏季不同氣象條件下重慶臭氧的特征，得出以下結(jié)論：

（1）夏季重慶臭氧質(zhì)量濃度隨氣溫、邊界層高度、相對濕度、風(fēng)速等氣象條件上升均呈先上升再下降的趨勢，8月在較高氣溫和邊界層高度、較大風(fēng)速和較低相對濕度的影響下，臭氧質(zhì)量濃度偏低。當(dāng)氣溫為30～39 ℃、邊界層高度為1 000～2 800 m、相對濕度低于59%、風(fēng)速低于6.3 m·s-1時，臭氧更容易出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，需加強(qiáng)污染防治管控。

（2）主城區(qū)在氣溫為32～34 ℃時，氣溫每升高1 ℃，臭氧升幅超過10%，氣溫超過38 ℃后，臭氧質(zhì)量濃度升幅較小或開始下降；主城區(qū)以外的縣（區(qū)）氣溫超過37 ℃后臭氧質(zhì)量濃度升幅較小或開始下降，在38～40 ℃區(qū)間內(nèi)個別縣（區(qū)）臭氧質(zhì)量濃度可能有小幅上升趨勢，有關(guān)這一差異現(xiàn)象在未來可開展進(jìn)一步分析。

（3）沙坪壩區(qū)和長壽區(qū)在污染日臭氧和邊界層高度2 h增幅峰值一致，均出現(xiàn)在11時或13時，非污染日兩者出現(xiàn)錯峰現(xiàn)象；合川區(qū)和榮昌區(qū)在非污染日臭氧和邊界層高度2 h增幅峰值一致出現(xiàn)在11時，污染日兩者出現(xiàn)錯峰現(xiàn)象。該結(jié)論對重慶夏季降低臭氧污染，提升空氣質(zhì)量具有一定的參考意義。

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