CHARACTERISTICS OF STANDARD-EXCEEDING OZONE AND THE RELATIONSHIP WITH METEOROLOGICAL CONDITIONS IN ZHONGSHAN FROM 2015 TO 2019
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摘要: 利用广东省中山市2015—2019年的地面臭氧浓度及气象观测数据，分析了中山市近年来臭氧超标与气象条件的关系。结果表明，中山市2015—2019年臭氧超标天数从22天增加至66天，臭氧年评价值增长36%，中度污染以上天数占超标天数比例从9.1%增长至36.4%。臭氧超标主要集中在8—11月，其中9月超标天数最多。夏秋季节臭氧超标主要发生在气温高、湿度低、太阳辐射强、日间10—14时无明显降水、吹北风的气象条件下，臭氧的污染潜在源区主要位于中山西部到北部的城市。风向和气温是臭氧超标最重要的指标，夏、秋季日间吹北风且日最高气温在33 ℃或以上时超标率分别达到89.1%和78.6%。2017年和2019年在相同的最高温、相对湿度、太阳辐射强度、降水和风速条件下的臭氧超标率均远高于2015年。当臭氧起始浓度在10 μg/m3以下、11~30 μg/m3及30 μg/m3以上时，夏(秋)季从起始浓度达到超标分别用时7.1(6.9) h、6.2(6.2) h和5.8(5.9) h，相应气温上升7.2(7.1) ℃、5.8(5.8) ℃和4.7(5.1)℃，起始浓度增大时，超标耗时和气温变化均呈减小趋势。Abstract: Using surface ozone concentration data and meteorological observational data from 2015 to 2019 in Zhongshan, this work studied the relationship between standard-exceeding ozone levels and meteorological conditions in the city. The results are shown as follows. For the years studied, the annual number of days with over-the-standard ozone levels increased from 22 to 66, and the annual assessment values of ozone concentrations increased by 36%. Besides, the ratio of days with moderate pollution or above to that with standard-exceeding days increased from 9.1% to 36.4%. Ozone exceeded the standard mainly from August to November, with September having the most days. In summer and autumn, ozone exceeded the standard mainly with five major meteorological conditions: the temperature was high, the humidity was low, solar radiation was strong, there were no obvious daytime precipitation from 10:00 to 14:00, and the wind was from the north. The potential sources of ozone pollution were mainly located in adjacent cities to the west and north. Wind direction and temperature are two most important indicators for determining whether ozone is over the standard. In summer and autumn, when the north wind prevailed and the daily maximum temperature was 33℃ or above, ozone can be over the standard by a rate up to 89.1% and 78.6%, respectively. The rates by which ozone exceeds the standard in 2017 and 2019 were much higher than in 2015 under the same conditions of temperature, relative humidity, solar radiation intensity, precipitation, and wind speed. When the initial concentration of ozone was below 10, 11-30, and above 30 μg/m3, it took 7.1 (6.9), 6.2 (6.2), and 5.8 (5.9) hours for it to exceed the standard concentration, and correspondingly, the temperature rose by 7.2 (7.1), 5.8 (5.8) and 4.7 (5.1) ℃ in summer (autumn). The result indicated that when the initial concentration of ozone increased, both the time it took for ozone to exceed the standard and the amplitude by which the temperature varied were showing a decreasing trend.
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Key words:
- ozone /
- standard-exceeding rate /
- meteorological condition /
- initial concentration
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表 1 中山市2015—2019年气候特征
年份 平均气温/℃ 平均湿度/% 平均风速/(m/s) 北风风频/% 总日照时数/h 总降水量/mm 2015 23.7 79 1.9 34 1 963.4 1 723.2 2016 23.0 80 1.8 46 1 697.6 2 888.2 2017 23.3 78 1.8 44 1 939.9 1 837.9 2018 23.2 81 1.7 40 1 821.1 2 283.4 2019 24.0 79 1.8 35 1 718.0 1 957.5 
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表 2 夏秋两季各气象要素与O3-8 h的相关系数
季节 日最高气温 日均相对湿度 太阳辐射 日间降水量 风速 夏季 0.50 -0.48 0.36 -0.15 -0.23 秋季 0.46 -0.54 0.66 -0.23 -0.21 注：表中相关系数均通过了显著性水平为0.01的显著性检验.
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表 3 多气象条件共同作用下臭氧超标率（Wd：日间主要风向；Tmax：日最高气温；RH：日均相对湿度；Ws：日间平均风速；Ra：太阳辐射）
季节 夏季 秋季 气象条件(超标率) Wd: 北风(69.2%) Wd: 其他(3.8%) Wd: 北风(39.2%) Wd: 其他(14.6%) Tmax≥33 ℃ (89.1%) Tmax≥35 ℃ (13.3%) Tmax≥33 ℃ (78.6%) Tmax≥33 ℃ (28.2%) Ws≤2 m/s (28.6%) RH≤80% (40%) Ws≤2 m/s (58.3%) Ra≥500 W/m2 (70%)
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表 4 夏、秋季起始浓度到首次超标用时及气温变化
分组 夏季 秋季 用时/h 气温变化/℃ 用时/h 气温变化/℃ 平均 最大 最小 平均 最大 最小 平均 最大 最小 平均 最大 最小 Group-A 7.1 9 5 7.2 9.1 4.8 6.9 10 4 7.1 11.7 4.5 Group-B 6.2 9 4 5.8 8.4 4.0 6.2 11 4 5.8 8.8 4.0 Group-C 5.8 10 4 4.7 6.4 2.5 5.9 10 4 5.1 8.3 2.6
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