夏季对流层臭氧辐射强迫对华北地区天气和空气质量的影响

摘要

自2013年我国实施《大气污染防治行动计划》以来,大气颗粒物浓度显著降低,但臭氧(O_(3))污染日益严峻,同时对流层O_(3)作为一种重要的温室气体,其辐射强迫能够影响天气和空气质量.利用双向耦合的区域空气质量模型WRF-Chem,再现2017年6月发生在华北地区的一次O_(3)污染事件,通过敏感性试验分析对流层臭氧辐射强迫(TORF)对当地气象场的影响,以及改变的气象变量对O_(3)空气质量的反馈作用.结果表明,WRF-Chem模式在气象要素的模拟上表现出较好的性能,并且能够很好地捕捉到O_(3)浓度的时空演变特征.TORF使北京-天津-河北-山东地区的近地面气温平均升高0.23 K(最大增温可达0.8 K)、近地面相对湿度降低1.84%、边界层高度增加27.73 m.TORF对风速的影响较弱(-0.02 m·s^(-1)),但产生的西南风异常容易将上游污染地区的O_(3)和其前体物输送至华北地区.在臭氧辐射反馈的影响下,研究区域内φ(O_(3))平均增加1.7%(1.23×10^(-9)),而在污染严重的北京和天津地区,φ(O_(3))增加量最高可达5×10^(-9).进一步利用过程诊断分析法可以发现,增强的气相化学反应是TORF恶化近地面O_(3)污染的主导原因.