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城市湖泊湿地的存在，一方面能调节区域气候，另一方面触发湖陆风环流，改变局地气象场，进而影响污染物的扩散与传输，在改善空气质量方面具有较高的研究价值。目前仍缺乏针对城市湖泊湿地局地环流效应及其对大气污染影响的系统性研究。本文基于河北省衡水市的衡水湖，通过讨论湖泊湿地小气候效应及其与大气污染的关联性，为解决城市空气污染问题提供新思路。
本文首先基于气象资料，统计分析衡水市湖泊小气候效应的特征，以及湖陆风的发生发展规律，掌握衡水湖局地环流特征。然后利用相关分析与Kolmogorov-Zurbenko（KZ）滤波方法探讨湖泊湿地小气候效应以及湖陆风对PM2.5和O3浓度的影响，得到它们之间的关联性。
研究结果表明，1）衡水湖因较强的热容量以及蒸发能力可有效降低环境温度并增加湿度而具有冷岛、湿岛效应，因湿地水体表面粗糙度小，使衡水湖周围的风速增大而形成风岛效应。小气候效应的季节特征受局地比湿和风速的影响，夏季的湿岛效应最强，冬季最弱，春季的风岛强度最强。白天较大的湖、陆热量差异以及较多的水平对流，造成局地风速较大，使白天的风岛效应比夜晚更强。夜晚的冷岛效应明显强于白天，衡水湖属于城市内陆水体，陆地受人为热源的影响，夜间温度不易下降，使夜间湖陆温差大于白天。2）湖、陆间的温差是湖陆风环流的主要驱动力，其发生发展规律的季节特征受气温的影响，春、夏季湖陆风频发，且湖风与陆风的起始时间早于秋、冬季。衡水地区湖风多于09:00-11:00开始，陆风多于19:00开始，陆风比湖风更持久，湖风的强度比陆风强。3）衡水市大气污染以PM2.5和O3为主。小气候效应对PM2.5浓度有降低作用，冬季，PM2.5浓度与冷岛强度和风岛强度具有显著负相关关系，小气候效应形成有利于PM2.5干沉降、湿沉降的气象环境，有效稀释空气中PM2.5浓度，局地风速的增加，也能促进环境风对PM2.5的扩散。湿岛效应对O3浓度有累积作用，O3浓度与湿岛强度为显著正相关关系;冷岛效应对O3浓度有降低作用，O3浓度与冷岛强度为显著负相关关系，冷岛效应对环境温度的降低使光化学反应速率降低，抑制了O3的生成。4）湖陆风对PM2.5和O3浓度均为削减作用。非湖风日PM2.5和O3的浓度高于湖风日PM2.5和O3的浓度，KZ滤波结果亦证实湖风的发展伴随着PM2.5和O3浓度水平的降低，说明湖陆风能对污染物进行稀释。衡水湖湖面空气较清洁，湖陆风环流携带的污染物输送到湖面之后被沉降气流捕获，有助于净化空气。
本文首先基于气象资料，统计分析衡水市湖泊小气候效应的特征，以及湖陆风的发生发展规律，掌握衡水湖局地环流特征。然后利用相关分析与Kolmogorov-Zurbenko（KZ）滤波方法探讨湖泊湿地小气候效应以及湖陆风对PM2.5和O3浓度的影响，得到它们之间的关联性。
研究结果表明，1）衡水湖因较强的热容量以及蒸发能力可有效降低环境温度并增加湿度而具有冷岛、湿岛效应，因湿地水体表面粗糙度小，使衡水湖周围的风速增大而形成风岛效应。小气候效应的季节特征受局地比湿和风速的影响，夏季的湿岛效应最强，冬季最弱，春季的风岛强度最强。白天较大的湖、陆热量差异以及较多的水平对流，造成局地风速较大，使白天的风岛效应比夜晚更强。夜晚的冷岛效应明显强于白天，衡水湖属于城市内陆水体，陆地受人为热源的影响，夜间温度不易下降，使夜间湖陆温差大于白天。2）湖、陆间的温差是湖陆风环流的主要驱动力，其发生发展规律的季节特征受气温的影响，春、夏季湖陆风频发，且湖风与陆风的起始时间早于秋、冬季。衡水地区湖风多于09:00-11:00开始，陆风多于19:00开始，陆风比湖风更持久，湖风的强度比陆风强。3）衡水市大气污染以PM2.5和O3为主。小气候效应对PM2.5浓度有降低作用，冬季，PM2.5浓度与冷岛强度和风岛强度具有显著负相关关系，小气候效应形成有利于PM2.5干沉降、湿沉降的气象环境，有效稀释空气中PM2.5浓度，局地风速的增加，也能促进环境风对PM2.5的扩散。湿岛效应对O3浓度有累积作用，O3浓度与湿岛强度为显著正相关关系;冷岛效应对O3浓度有降低作用，O3浓度与冷岛强度为显著负相关关系，冷岛效应对环境温度的降低使光化学反应速率降低，抑制了O3的生成。4）湖陆风对PM2.5和O3浓度均为削减作用。非湖风日PM2.5和O3的浓度高于湖风日PM2.5和O3的浓度，KZ滤波结果亦证实湖风的发展伴随着PM2.5和O3浓度水平的降低，说明湖陆风能对污染物进行稀释。衡水湖湖面空气较清洁，湖陆风环流携带的污染物输送到湖面之后被沉降气流捕获，有助于净化空气。