潘青青，吳妍旻，秦 艷，劉 瓊，2，陳勇航

(1.東華大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 上海 201620;2.上海污染控制與生態(tài)安全研究院, 上海 200092)

根據(jù)2016—2020年上海市環(huán)境狀況公報(bào)[1-5],近5年上海地區(qū)空氣質(zhì)量總體向好發(fā)展,但臭氧(O3)作為首要污染物的天數(shù)占比呈增加趨勢,其中2017—2020年污染日中O3作為首要污染物的天數(shù)占比均超45%,表明O3污染問題已成為上海地區(qū)主要面臨的環(huán)境挑戰(zhàn)之一。

掌握O3時(shí)空分布現(xiàn)狀對其污染防治具有重要意義[6]。地面觀測站主要反映站點(diǎn)上的O3信息,空間分布的研究依賴于站點(diǎn)分布的密度大小,通常海域O3分布情況易被忽視。于瑞新等[7]以上海市為例分析2018年3月—2019年2月后向軌跡,其中春、夏、秋季時(shí)氣流主要來源于海洋,在春、夏季時(shí)氣流對上海地區(qū)O3分布有重要影響。海陸風(fēng)和海灣微風(fēng)的發(fā)生可使海域上空O3遷移,從而對沿海地區(qū)O3污染產(chǎn)生一定影響[8-11]。通過衛(wèi)星遙感可獲取陸地和海域大范圍O3的時(shí)空分布信息,許多研究者使用臭氧監(jiān)測儀(ozone monitoring instrument,OMI)衛(wèi)星資料研究我國不同區(qū)域、時(shí)間和大氣高度的O3時(shí)空分布特征[7,12-15]。OMI的二級產(chǎn)品OMOPR為O3廓線數(shù)據(jù),提供地面至3 000 m高度層的對流層低層O3柱濃度。劉小正等[13]使用O3激光雷達(dá)和地面監(jiān)測數(shù)據(jù)與OMI反演對流層低層O3資料進(jìn)行數(shù)據(jù)對比,兩者數(shù)據(jù)具有較好的一致性,可較好地反映近地層O3變化趨勢。

上海地處長江入?？?是我國沿海重要港口城市之一。夏季不僅是O3污染的高發(fā)期,也是海陸風(fēng)的盛行期。有研究[8-9,16]表明,沿海地區(qū)的空氣質(zhì)量尤其是O3污染問題易受海陸風(fēng)的影響。晚間當(dāng)海風(fēng)轉(zhuǎn)陸風(fēng)過程中,可將陸地O3輸送到海洋,導(dǎo)致海上出現(xiàn)O3質(zhì)量濃度高的現(xiàn)象;日間當(dāng)陸風(fēng)轉(zhuǎn)為海風(fēng)時(shí),將海上O3含量偏高的空氣吹向陸地,致使陸地白天O3污染加劇[17]。Geddes等[18]分析了波士頓地區(qū)的海風(fēng)情況,并研究了其對O3、NOx等大氣污染物濃度的影響,出現(xiàn)海風(fēng)天氣的夏季的O3質(zhì)量濃度增加。何禮等[9]、Yin等[19]研究發(fā)現(xiàn),海陸風(fēng)發(fā)生時(shí)沿海O3受影響程度高于內(nèi)陸,其中海風(fēng)對陸地O3質(zhì)量濃度的增加作用更強(qiáng)。Xu等[20]研究發(fā)現(xiàn),海陸風(fēng)環(huán)流可顯著影響長三角的夏季O3污染,O3污染的時(shí)間與海風(fēng)的發(fā)展十分吻合?，F(xiàn)有研究主要分析了海陸風(fēng)對O3濃度影響的情況分析,但對海陸風(fēng)發(fā)生過程中風(fēng)對O3輸送的影響缺少定量分析。

因此,基于OMI/Aura衛(wèi)星數(shù)據(jù)和ERA5再分析資料,本文分析了上海及附近海域2010—2019年近10年對流層低層O3質(zhì)量濃度和風(fēng)的時(shí)空分布特征;以浦東地區(qū)為例,探究海陸風(fēng)的特征及其對O3污染的關(guān)聯(lián)性,利用相對污染系數(shù)定量評估污染物對下風(fēng)向地區(qū)的影響。研究成果可為沿海地區(qū)環(huán)境規(guī)劃及O3污染防治提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域

本文的研究區(qū)域(30°00′～32°00′N、120°30′～124°00′E)包括上海市、江蘇省東南部分區(qū)域、杭州灣、浙江省東北部分區(qū)域以及部分海面(見圖1),整個(gè)區(qū)域?qū)儆跂|亞季風(fēng)區(qū),具有典型的亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候的特點(diǎn)。將研究區(qū)域分成A(陸地區(qū)域)、B(近海岸地區(qū))、C(海面地區(qū))三區(qū),使用ArcGIS對對流層低層O3質(zhì)量濃度空間分布進(jìn)行研究,空間分辨率為0.125°×0.125°。

圖1 研究區(qū)域示意圖Fig.1 Schematic diagram of the study area

海陸風(fēng)可對內(nèi)陸O3濃度產(chǎn)生影響[18-20],浦東地區(qū)是典型的沿海地區(qū),海岸線長105.93 km,浦東機(jī)場靠近濱海地帶,具備海陸風(fēng)發(fā)生條件,其附近分布著工廠和產(chǎn)業(yè)園區(qū),航運(yùn)及工廠生產(chǎn)過程中會排放大氣污染物,對大氣環(huán)境產(chǎn)生影響。因此,為研究海陸風(fēng)日的海風(fēng)時(shí)期對下風(fēng)向的陸地區(qū)域O3濃度的影響,以浦東機(jī)場為例,研究該地區(qū)的海陸風(fēng)特征,利用浦東新區(qū)環(huán)境監(jiān)測站(簡稱“浦東監(jiān)測站”)的O3資料研究有無海陸風(fēng)對O3的關(guān)聯(lián)性影響。

1.2 數(shù)據(jù)

O3數(shù)據(jù)來自搭載于美國國家航空航天局Aura衛(wèi)星的OMI的2級O3廓線(OMI Level-2)數(shù)據(jù)產(chǎn)品OMO3PR,其空間分辨率為13 km×48 km,地面至30 Pa(高度約為60 km)18層高度的O3廓線數(shù)據(jù)。本研究使用對流層低層(海拔≤3 000 m)的O3柱濃度數(shù)據(jù),為提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,剔除了云量大于0.5的監(jiān)測數(shù)據(jù)以排除云的干擾,通過單位換算轉(zhuǎn)換為該層的平均體積混合比,計(jì)算公式如式(1)所示,再換算為平均質(zhì)量濃度,用于分析研究區(qū)域2010—2019年O3質(zhì)量濃度時(shí)空分布特征。此外,選用浦東監(jiān)測站的O3小時(shí)平均質(zhì)量濃度資料探究海陸風(fēng)對O3的影響,研究時(shí)間段為2010—2014年。

(1)

式中:Vmri為對流層低層的O3的平均體積混合比;Ni為該對流層低層的O3柱濃度,DU;Δpi為該對流層底部與頂部的壓強(qiáng)差,Pa。

風(fēng)數(shù)據(jù)來自歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心發(fā)布的大氣再分析資料ERA5,使用近地面高度即10 m處風(fēng)數(shù)據(jù),具體包含風(fēng)的u值和v值,其中:u表示經(jīng)度方向上的風(fēng)速,正值表示風(fēng)來自西方;v表示緯度方向上的風(fēng)速,正值表示風(fēng)來自南方。

1.3 研究方法

1.3.1 風(fēng)速與風(fēng)向

根據(jù)勾股定理使用風(fēng)的u值和v值計(jì)算風(fēng)速,并按照風(fēng)速分級對照表將其分為10個(gè)級別,即分成0～9級,無風(fēng)(0～0.2 m/s)、軟風(fēng)(0.3～1.5 m/s)、輕風(fēng)(1.6～3.3 m/s)、微風(fēng)(3.4～5.4 m/s)、和風(fēng)(5.5～7.9 m/s)、勁風(fēng)(8.0～10.7 m/s)、強(qiáng)風(fēng)(10.8～13.8 m/s)、疾風(fēng)(13.9～17.1 m/s)、大風(fēng)(17.2～20.7 m/s)、烈風(fēng)(20.8～24.4 m/s)。風(fēng)為矢量,氣象中的風(fēng)向是指風(fēng)的來向,根據(jù)u、v的數(shù)值計(jì)算風(fēng)向的角度,并將風(fēng)向分為16個(gè)方位,其中,北風(fēng)的角度為(0±11.25)°或(360.00±11.25)°,南風(fēng)為(180.00±11.25)°。

1.3.2 海陸風(fēng)判別

根據(jù)國內(nèi)外對海陸風(fēng)特征的研究,結(jié)合上海地區(qū)海岸線輪廓等地理特征,以浦東機(jī)場為例,給出海陸風(fēng)日判別的依據(jù)[9,21-24]:1)海陸風(fēng)日的近地面風(fēng)速<8.0 m/s,當(dāng)日上午8:00時(shí)8.5×104Pa高度的風(fēng)為離岸風(fēng)且風(fēng)速<11.0 m/s;2)陸地的日最高氣溫高于海洋;3)陸風(fēng)的定義,在0:00—8:00期間的風(fēng)向?yàn)?90°～360°和0°～10°,至少持續(xù)2 h;4)海風(fēng)的定義,在8:00—20:00期間的風(fēng)向?yàn)?0°～170°,且持續(xù)至少2 h。其中,依據(jù)1)用于排除其他天氣形勢對海陸風(fēng)環(huán)流可能產(chǎn)生的干擾,依據(jù)2)是海陸風(fēng)發(fā)生的基本條件,依據(jù)3)和4)可用于判斷海風(fēng)、陸風(fēng)的起始和結(jié)束時(shí)間。

1.3.3 相對污染系數(shù)

大氣污染物的遷移與風(fēng)密切相關(guān),污染系數(shù)[25]可體現(xiàn)污染源對其下風(fēng)向空氣質(zhì)量的影響程度,污染系數(shù)越大,則污染源對下風(fēng)向地區(qū)的空氣污染程度越嚴(yán)重。浦東海岸線較長,大氣污染物極易受到海陸風(fēng)的影響,有研究[17-18]表明海風(fēng)可加劇內(nèi)陸地區(qū)O3污染。因此,本研究以浦東地區(qū)為例,擬通過研究海陸風(fēng)日時(shí)海風(fēng)階段的污染系數(shù)分布情況,以探究海風(fēng)登陸階段對污染物擴(kuò)散路徑的影響及加劇O3污染的原因。污染系數(shù)和相對污染系數(shù)的計(jì)算公式分別如式(2)和(3)所示。

(2)

(3)

式中:βi為i方位的污染系數(shù);fi為i方位的風(fēng)向頻率;ui為i方位的風(fēng)速;Ri為i方位的相對污染系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 上海及附近海域?qū)α鲗拥蛯覱3質(zhì)量濃度的時(shí)空分布特征

2010—2019年研究區(qū)域陸地(A區(qū))、近海岸(B區(qū))和海面(C區(qū))3個(gè)區(qū)域的對流層低層(海拔≤3 000 m)O3質(zhì)量濃度年平均、月平均變化如圖2所示。由圖2可知,O3質(zhì)量濃度隨時(shí)間總體呈增長趨勢,3個(gè)區(qū)域O3質(zhì)量濃度變化趨勢基本相同。O3質(zhì)量濃度年平均最高值出現(xiàn)在2018年,A、B、C區(qū)分別為89.4、89.0、87.6 μg/m3;O3質(zhì)量濃度年平均最低值出現(xiàn)在2013年,A、B、C區(qū)分別為75.6、76.2、75.0 μg/m3。整體來看,A區(qū)O3質(zhì)量濃度略高于B、C區(qū)。O3質(zhì)量濃度月均值在一年中呈現(xiàn)周期性變化,呈先增加后降低的趨勢。由于O3質(zhì)量濃度變化與溫度呈正相關(guān)[26],各區(qū)域?qū)α鲗拥蛯用磕闛3質(zhì)量濃度月均峰值出現(xiàn)在5月或6月,約105.0 μg/m3,6月與12月的O3質(zhì)量濃度差值在45.0 μg/m3左右。3個(gè)區(qū)域在秋季時(shí)O3質(zhì)量濃度呈現(xiàn)先下降后增長再下降的趨勢,與其他年份相比,2015—2019年秋、冬季時(shí)O3質(zhì)量濃度較高,導(dǎo)致總體年平均O3質(zhì)量濃度呈現(xiàn)較高水平。

圖2 A、B、C區(qū)域?qū)α鲗拥蛯覱3質(zhì)量濃度變化Fig.2 Variation of O3 mass concentrations in lower troposphere in regions A, B and C

2010—2019年春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12—2月)的對流層低層O3質(zhì)量濃度時(shí)空分布情況見圖3,由于數(shù)據(jù)缺失,分布圖中出現(xiàn)白色區(qū)域。

圖3 2010—2019年研究區(qū)域?qū)α鲗拥蛯?O3質(zhì)量濃度季節(jié)性空間分布Fig.3 Seasonal spatial distribution of lower tropospheric O3 mass concentration in the study area from 2010 to 2019

由圖3可知,春、夏季O3質(zhì)量濃度較高,秋、冬季大氣環(huán)境受O3污染較輕,O3質(zhì)量濃度依次排序?yàn)橄?春>秋>冬。夏季時(shí)O3質(zhì)量濃度普遍處于90.0 μg/m3以上的高值區(qū),格點(diǎn)最大值達(dá)129.3 μg/m3。春季O3質(zhì)量濃度高值區(qū)分布較夏季更為零散,高、低值區(qū)交錯(cuò)分布,其中高值區(qū)占比更大。秋季O3質(zhì)量濃度分布多集中于50.0～90.0 μg/m3,整體下降了一個(gè)水平。冬季O3質(zhì)量濃度普遍低于90.0 μg/m3,O3質(zhì)量濃度低于50.0 μg/m3的低值區(qū)分布范圍大。夏季太陽輻射時(shí)間長、氣溫高,有利于進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生O3;冬季則恰恰相反,O3的生成量少。從空間分布上看,A區(qū)的O3質(zhì)量濃度高值區(qū)分布較B、C區(qū)域密集,B、C區(qū)的春、夏季O3質(zhì)量濃度高值區(qū)占比仍較大,海域O3問題不容忽視。無論哪個(gè)季節(jié),O3質(zhì)量濃度的高值區(qū)域都主要分布在工業(yè)區(qū)附近,如寶山區(qū)、金山區(qū)、奉賢南部臨海、蘇州西部和杭州灣東北部。

2.2 上海及附近海域風(fēng)的特征

風(fēng)是影響污染物時(shí)空分布的重要因素之一,決定著污染物擴(kuò)散的方向和速度[27-29]。2010—2019年四季平均風(fēng)速變化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,研究區(qū)域從西到東平均風(fēng)速呈逐漸變大的趨勢,四季中A區(qū)的平均風(fēng)速小于4.2 m/s,C區(qū)風(fēng)速普遍高于5.6 m/s,B區(qū)風(fēng)速變化較大,是風(fēng)速逐漸變大的過渡區(qū)域。由于海面較為寬闊,無明顯遮擋可阻礙風(fēng)的行進(jìn),而陸面上的地形起伏、建筑物和地面的粗糙度都在一定程度上增大阻力,導(dǎo)致風(fēng)速較海面小。夏季時(shí)海域風(fēng)速較大,A、B區(qū)風(fēng)速大于5.6 m/s的覆蓋率較其他季節(jié)高。春季次之,B、C區(qū)大部分區(qū)域風(fēng)速為5.6～6.3 m/s。與冬季相比,秋季時(shí)B區(qū)風(fēng)速為5.6～6.3 m/s的區(qū)域明顯變小。在O3時(shí)空分布的研究中B、C區(qū)的O3質(zhì)量濃度略低于A區(qū),因?yàn)锽、C區(qū)較大的風(fēng)速可加快O3的擴(kuò)散。

圖4 2010—2019年研究區(qū)域平均風(fēng)速季節(jié)性空間分布Fig.4 Spatial distribution of seasonly-averaged wind speed in the study area from 2010 to 2019

風(fēng)速與污染物濃度呈負(fù)相關(guān),風(fēng)對O3的影響較為復(fù)雜[28-29]。氣溫高有利于O3的生成,而氣溫高會導(dǎo)致對流旺盛進(jìn)而風(fēng)速變大,此時(shí)利于O3擴(kuò)散。污染物的擴(kuò)散方向與風(fēng)向密切相關(guān)[29],風(fēng)速和風(fēng)向?qū)3分布有重要影響。為分析研究區(qū)域各方位的風(fēng)向和風(fēng)速的分布情況,使用風(fēng)玫瑰圖展現(xiàn)A、B、C 3個(gè)區(qū)域的風(fēng)速、風(fēng)向頻率(見圖5)。

圖5 A、B、C區(qū)域2010—2019年季節(jié)性風(fēng)玫瑰圖Fig.5 Seasonal wind rose diagram of the three areas (A,B,C) from 2010 to 2019

由圖5可知,A、B、C區(qū)的春、夏季盛行風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)和南風(fēng),秋、冬季北風(fēng)的發(fā)生頻率較大。由于夏季陸地的熱氣壓低,海面的冷氣壓高,風(fēng)由海面吹向陸面,易發(fā)生東南風(fēng)。A區(qū)春、夏季吹南東南風(fēng)的頻率較高,均超過18.0%,秋、冬季時(shí)各風(fēng)向的發(fā)生頻率相差不大,發(fā)生輕風(fēng)、微風(fēng)、和風(fēng)的頻率均高達(dá)87.0%以上。B區(qū)春、夏季吹南東南風(fēng)的頻率較大,與A區(qū)相比,其發(fā)生強(qiáng)風(fēng)和疾風(fēng)的頻率增加。C區(qū)春、夏季發(fā)生南風(fēng)的頻率較高,秋、冬季時(shí)發(fā)生北風(fēng)的頻率較高為15.7%,此時(shí)發(fā)生西北風(fēng)、西北北風(fēng)和北風(fēng)的頻率偏高。上海地區(qū)夏天盛行從海面上吹來的東南季風(fēng),易受熱帶氣旋的影響而帶來大風(fēng)天氣[30-31],而冬季受蒙古高壓吹來的西北季風(fēng)影響帶來較大的風(fēng)。冬季時(shí)陸地的冷氣壓高,海面的熱氣壓低,風(fēng)從陸面吹向海面,海面易形成偏北風(fēng)和西北風(fēng)[32-33]。

有研究[28,34]表明,當(dāng)風(fēng)速<5.0 m/s時(shí),隨著風(fēng)速的降低,O3質(zhì)量濃度超標(biāo)率升高。A區(qū)的風(fēng)速小于5.4 m/s的頻率高達(dá)82.4%,而B區(qū)和C區(qū)分別為56.4%和46.6%。此外B區(qū)和C區(qū)域發(fā)生的東南風(fēng)、東風(fēng)、東北風(fēng)可使兩區(qū)域污染物向內(nèi)陸擴(kuò)散,春、夏季時(shí)發(fā)生風(fēng)向角度為22.5°～157.5°,風(fēng)的頻率均超過56.0%,加之這期間海面風(fēng)速較大,這是導(dǎo)致陸地區(qū)域O3質(zhì)量濃度高于其他兩區(qū)域的原因之一。

2.3 海陸風(fēng)對O3分布的影響——以浦東地區(qū)為例

通過對海陸風(fēng)的特征進(jìn)行識別,統(tǒng)計(jì)得出浦東機(jī)場2010—2019年發(fā)生海陸風(fēng)天數(shù)為313 d,春、夏、秋、冬季海陸風(fēng)天數(shù)分別是89、82、64、78 d,海陸風(fēng)發(fā)生于春、夏季的頻率高于秋、冬季。海陸風(fēng)特征日變化的特征統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖6所示。

圖6 浦東機(jī)場海陸風(fēng)特征日變化Fig.6 Daily variation of sea-land breeze characteristics at Pudong Airport

海陸風(fēng)發(fā)生時(shí)風(fēng)速較小,平均風(fēng)速小于3.5 m/s為輕風(fēng)或微風(fēng)。Liu等[35]研究發(fā)現(xiàn)茂名地區(qū)海陸風(fēng)日的風(fēng)速通常小于5.0 m/s,海風(fēng)風(fēng)速略低于陸風(fēng)。海風(fēng)一般出現(xiàn)于日出后,日出后陸地逐漸升溫且比海面升溫快,海陸溫差逐漸擴(kuò)大,海陸間氣壓梯度增大,氣壓梯度由海面指向陸面形成海風(fēng)。隨時(shí)間從9:00到17:00,海風(fēng)發(fā)生的頻率逐漸增大,17:00處于海風(fēng)階段的頻率最大為13.2%。日落后陸地逐漸降溫,氣壓梯度由陸面指向海面形成陸風(fēng),海風(fēng)轉(zhuǎn)陸風(fēng)常發(fā)生于21:00—23:00[36],此時(shí)陸風(fēng)出現(xiàn)的頻率比較低,為1.5%左右。陸風(fēng)于1:00—7:00時(shí)發(fā)生頻率較高,早上7:00時(shí)處于陸風(fēng)階段的頻率最大,為11.9%。海陸風(fēng)日時(shí),最大風(fēng)速一般出現(xiàn)的時(shí)間為23:00—24:00。

浦東監(jiān)測站位于浦東機(jī)場的西北方,兩者直線距離約30 km。使用浦東監(jiān)測站2010—2014年的O3資料探究有無海陸風(fēng)時(shí)O3質(zhì)量濃度月際變化情況(見圖7),將海陸風(fēng)日分為陸風(fēng)和海風(fēng)階段。由圖7可知,浦東監(jiān)測站O3質(zhì)量濃度在海風(fēng)階段較陸風(fēng)階段高,且海風(fēng)階段O3質(zhì)量濃度基本高于非海陸風(fēng)日時(shí),可見海陸風(fēng)日時(shí)海風(fēng)階段對O3的影響更顯著。夏、秋季時(shí)海陸風(fēng)日O3質(zhì)量濃度較非海陸風(fēng)日高5.7 μg/m3,7—10月海陸風(fēng)日的月際O3質(zhì)量濃度明顯高于非海陸風(fēng)日,其中8月海陸風(fēng)日的月際O3質(zhì)量濃度較非海陸風(fēng)日高21.5 μg/m3,夏、秋季時(shí)發(fā)生海陸風(fēng)可加劇O3污染。

圖7 2010—2014年有、無海陸風(fēng)的浦東監(jiān)測站 地面O3質(zhì)量濃度月際變化Fig.7 Monthly variation of surface O3 mass concentration at Pudong monitoring station with and without sea-land breeze from 2010 to 2014

風(fēng)可使污染物進(jìn)行遷移,海風(fēng)期間對O3的影響更顯著,通過相對污染系數(shù)探究海風(fēng)階段浦東機(jī)場地區(qū)上空污染物的擴(kuò)散方向(見圖8)。

由圖8可知,該地區(qū)上空污染物對西北偏西方向地區(qū)的影響較大,除冬季外該方位所對應(yīng)的西南西方向的相對污染系數(shù)均最大,均超過11.8%,此方位為重污染方位。浦東監(jiān)測站位于浦東機(jī)場的西北方,海風(fēng)發(fā)生時(shí),可將該地區(qū)及海面上空的O3吹向陸地區(qū)域。夏季時(shí)西南西方位相對污染系數(shù)高達(dá)14.2%,西、西南西和西南方向的相對污染系數(shù)均高于9.4%;秋季時(shí)西南西、西南和西南南方向的相對污染系數(shù)均超過8.8%。與其他季節(jié)相比,夏、秋季時(shí)污染物向內(nèi)陸地區(qū)輸送的概率較高,導(dǎo)致O3質(zhì)量濃度升高,這與圖7顯示夏、秋季的海風(fēng)階段O3質(zhì)量濃度遠(yuǎn)高于非海陸風(fēng)日時(shí)相對應(yīng)。由于春、冬季時(shí)海風(fēng)階段的風(fēng)易使O3向海域擴(kuò)散,陸地區(qū)域O3質(zhì)量濃度升高較非海陸風(fēng)日不明顯。海風(fēng)階段的風(fēng)速和風(fēng)向是導(dǎo)致陸地區(qū)域O3質(zhì)量濃度變化的重要原因。在沿海地區(qū)工業(yè)區(qū)的規(guī)劃過程中需要綜合考慮海陸風(fēng)的影響,在海陸風(fēng)發(fā)生頻率高的地區(qū)建設(shè)工業(yè)區(qū)可使用污染系數(shù)評估其對下風(fēng)向的影響,避免出現(xiàn)由海陸風(fēng)造成的局地O3污染問題。

3 結(jié) 語

基于OMI的O3資料和ERA5風(fēng)數(shù)據(jù),分析了2010—2019年上海及附近海域?qū)α鲗拥蛯?海拔≤3 000 m)O3和風(fēng)速的時(shí)空分布特征,結(jié)合浦東監(jiān)測站地面監(jiān)測數(shù)據(jù),以浦東機(jī)場為例研究了該地區(qū)的相對污染系數(shù)、海陸風(fēng)特征及對O3關(guān)聯(lián)性影響。得到的結(jié)論如下:

1)研究區(qū)域?qū)α鲗拥蛯覱3質(zhì)量濃度變化呈夏季高、冬季低的特點(diǎn),10年間O3質(zhì)量濃度總體呈上升趨勢,其中2018年最高。在一年中O3質(zhì)量濃度月均值呈周期性變化,O3平均質(zhì)量濃度每年6月份最高(105.0 μg/m3左右),而12月份最低(60.0 μg/m3左右)。陸地區(qū)域O3質(zhì)量濃度略高于近海岸和海面區(qū)域,海域O3污染問題不可忽視。

2)夏、冬季的風(fēng)速較春、秋季高,夏季時(shí)海面超過一半?yún)^(qū)域的風(fēng)速大于6.3 m/s;風(fēng)速從西到東呈逐漸增大趨勢,海面風(fēng)速最大。研究區(qū)域春、夏季的盛行風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng),秋、冬季偏北風(fēng)發(fā)生頻率較高;四季風(fēng)速小于5.4 m/s的頻率均高達(dá)82.4%,且海面和近海岸區(qū)域的風(fēng)易使O3向內(nèi)陸遷移,使得陸地區(qū)域O3濃度略高于其他兩個(gè)區(qū)域。

3)海陸風(fēng)在春、夏兩季發(fā)生頻率較高,發(fā)生時(shí)風(fēng)速小于3.5 m/s。海風(fēng)階段O3質(zhì)量濃度較陸風(fēng)階段高,夏、秋季時(shí)浦東監(jiān)測站的海陸風(fēng)日O3質(zhì)量濃度較無海陸風(fēng)日高5.7 μg/m3。夏、秋季時(shí)海風(fēng)階段西、西南西和西南方向的相對污染系數(shù)較高,易使污染物向內(nèi)陸地區(qū)西北方輸送,導(dǎo)致O3濃度升高。夏、秋季海風(fēng)階段的風(fēng)速和風(fēng)向是導(dǎo)致內(nèi)陸地區(qū)O3質(zhì)量濃度升高的重要原因。