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备受关注的严重的空气污染问题成为了中国亟待解决的重要的环境问题之一。本文立足现实的空气质量问题，重点研究了2001-2012年中国大陆地区空气质量及2015年大气PM2.5的时空变化特征，进而探讨了我国空气质量时空变化与局地及大尺度气象因子的联系，取得的主要结论如下: 1)基于2001-2012年我国47个重点城市的空气污染指数(API)数据，分析了不同时间尺度API的时空分布。结果发现30°N以北的北部地区空气质量相对与南部地区(30°N以南)较差，空气污染较为严重，且存在三个空气污染比较严重的典型地区（准噶尔盆地、兰州盆地和北京-天津-河北地区）。从不同地理分区API的变化可知，西北地区API高达95，华北和华中地区的API均比较高;西南地区的空气质量最好，其API为49。在准噶尔盆地、甘肃的东南部、陕西中南部、山西和河北地区以及湖北西南部地区全年空气质量超标天数大于100天。从各地API的多年变化趋势来看，空气质量在逐步改善。API的季节变化表明，冬春季是空气污染最严重的季节，全国平均的API为84，夏季是空气质量最好的季节，全国平均的API为61。 2)利用2015年中国大陆1529个地面观测站的逐日空气质量数据，分析了不同时间尺度PM2.5的空间分布。就年平均而言，全国平均的PM2.5为52.6μg·m-3，华中地区PM2.5浓度最高为68.6μg·m-3，华北地区PM2.5浓度较高，其数值为61.2μg·m-3，华南地区PM2.5浓度最低，为35.5μg·m-3。从PM2.5的超标天数的空间分布来看，塔里木盆地、河西走廊、华北中部和华东地区、辽宁和吉林地区的PM2.5超标天数超过了190天。全国平均而言，冬季是PM2.5浓度增加最高的季节，约增加了21μg·m-3，1月和12月份PM2.5浓度分别达到83和77μg·m-3。1月份全国七个自然地理分区的PM2.5浓度均超标。不同地理分区的PM2.5浓度的日变化表明，PM2.5一天内通常经历早上9-11时和晚上22-0时2个高峰时间段，从东南到西北方向第二个峰值出现的时间约有1个小时的滞后。 3)基于2001/2002-2011/2012年11个冬半年(11月-次年3月)的东亚大气环流状况和中国大陆47个城市API数据，统计分析了伴有空气污染发生的39次东亚强寒潮事件对中国区域空气质量的影响。合成分析表明，随着源于西伯利亚的干洁冷空气向中国东南沿海地区的移动，寒潮对中国大陆地区的空气污染物进行清除，空气质量得以改善。寒潮爆发后5天（含爆发当日）与前5天平均相比，中国中东部大部分地区API下降了10-25，华北中部、西南东部和长江三角洲3个地区清除效率最高（大于30％）。强寒潮对中国区域空气质量影响的有效时间最长可持续5天。从API最低值相对寒潮爆发出现时间的合成分析和聚类分析来看，寒潮爆发对中国大陆空气污染物的清洁作用从西北向东南方向依次推后，如华北北部（长江以南）地区在寒潮爆发后的次日至第2天(寒潮爆发后的第3-4天)API出现最低值。海平面气压场的动态变化显示，寒潮爆发期间西伯利亚高压引导下冷空气的稳定南移是寒潮爆发对中国大陆空气的清洁作用从西北向东南方向依次后推的直接原因。 4)基于多元线性回归分析，研究了2015年各种天气尺度气象因子（地面2米处温度、1000hPa的相对湿度、日降水量、总云覆盖量、850hPa的位势高度、海平面气压差、地面10米处的风速及风向）对局地PM2.5浓度的影响。我国西南和华南地区1000hPa的相对湿度和总云覆盖量、华北和东北地区的降水和850hPa位势高度、西北地区地面2米处的温度和850hPa位势高度，以及华中地区的相对湿度和降水量等与当地大气PM2.5的变化有较高的相关性。此外，我们还分析了2015年影响中国区域的天气环流型及其与PM2.5分布也有一定的联系，反气旋型和东北型天气类型天气出现时，我国区域的PM2.5浓度多偏高;气旋型和东向型天气活动出现时，我国大部分地区PM2.5浓度偏低。