热带气旋影响下香港地区臭氧污染的特征和成因研究

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本文利用1998-2008年间所有西北太平洋海域生成的264个热带气旋资料和香港地区11个环境监测站点的地面臭氧(O3)小时浓度数据,以及NCEP再分析资料,利用统计方法研究了热带气旋影响下香港地区臭氧污染的规律,分析了不同类型热带气旋期间所对应的香港地区臭氧污染特征,探讨了热带气旋影响下香港地区臭氧污染的可能成因。通过研究得到以下主要结论:  (1)香港地区1998-2008年平均O3浓度约为30μg/m3,当西北太平洋有热带气旋活动时,香港地区地面O3浓度均有不同程度增大,极大值浓度平均达214μg/m3,且半数以上造成香港地区O3高污染,极大值浓度平均为278μg/m3。热带气旋影响下香港地区O3污染有逐渐加重的趋势,2003年以来大范围高污染显著增多。热带气旋影响下香港地区O3污染还具有显著的季节变化特征,夏、秋季发生的热带气旋易引起O3高污染,其中秋季气旋基本都造成O3污染,而一定比例的夏季气旋不引起O3污染。热带气旋对香港地区O3污染的影响程度与气旋强度相关,热带气旋强度越强,越容易造成香港地区O3高污染,O3浓度极大值越大。  (2)运用SPSS软件进行气旋轨迹聚类分析,将热带气旋分为四种类型:西行或转向登陆型、南海生成型、近大陆转向不登陆型和远大陆转向不登陆型。对各类型热带气旋影响下香港地区O3污染特征的进一步研究发现,南海生成型热带气旋基本不引起香港地区O3高污染,而西行或转向登陆型和近大陆转向不登陆型是最易引起香港地区O3高污染的两类热带气旋,两者平均影响程度大体相当;当热带气旋中心位于台湾岛东北部洋面及巴士海峡附近时,香港地区O3浓度最易出现极大值。  (3)利用NCEP再分析资料计算了不同类型热带气旋影响期间的垂直速度平均场和平均高度场,运用Hysplit4.8模式计算了抵达香港的后向气流轨迹,分别计算其输送概率场和条件概率场,并运用SPSS软件对后向轨迹进行聚类。综合分析结果表明,热带气旋期间东北气流的水平输送以及下沉气流的局地积聚作用是造成香港地区O3地面浓度显著增加的可能原因。发生高污染时,影响香港地区的低层大气主要水平输送路径是自东亚大陆途经华东沿海地区抵达香港,气团主要源地是香港地区偏东北上风方向的东亚大陆。
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