【摘 要】
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近年来,中国东部城市夏秋季发生臭氧（O3）污染的现象日趋凸显,浙江嘉兴市、广东深圳市作为典型城市之一,O3污染已成为政府和公众广泛关注的焦点问题。而边界层处于地表与自由大气之间,是污染物集中存在的大气层,研究边界层内O3污染对当地制定污染防治控制方案具有重要参考意义。本研究利用2018年夏季（8月1-31日）嘉兴市、2019年秋季（9月12日-10月27日）深圳市的差分吸收臭氧激光雷达遥感观测资料
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.41775037,41475004,41605002）; 国家重点研发专项（No.2018YFC0213901）
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近年来,中国东部城市夏秋季发生臭氧（O3）污染的现象日趋凸显,浙江嘉兴市、广东深圳市作为典型城市之一,O3污染已成为政府和公众广泛关注的焦点问题。而边界层处于地表与自由大气之间,是污染物集中存在的大气层,研究边界层内O3污染对当地制定污染防治控制方案具有重要参考意义。本研究利用2018年夏季（8月1-31日）嘉兴市、2019年秋季（9月12日-10月27日）深圳市的差分吸收臭氧激光雷达遥感观测资料,结合地表观测的气象要素与常规空气质量要素资料定性定量分析O3的污染气象、深入研究O3污染的垂直变化特征。取得以下主要研究结论:（1）影响O3生成的关键气象要素:高温低湿高光化辐射（光化辐射强度选取JNO2的大小表示）背景有利于O3生成,日间O3与T、光化辐射正相关,与RH负相关,随T、光化辐射与RH增加,O3浓度分别呈阶梯式上升和下降趋势,它们是影响O3生成的关键气象要素。对嘉兴地区全年数据统计表明O3＿1h超标时T范围为24～36℃,RH范围36%～77%,均无降水;24℃以上的T与77%以下的RH可作为启动预警O3污染的气象指标。对深圳地区JNO2与O3的关系特征分析表明0.007s-1以上的JNO2最利于O3生成。（2）边界层内O3廓线垂直分布特征:臭氧激光雷达观测结果表明,日间无论O3超标天与清洁天,垂直方向上其浓度随高度先升后降,嘉兴地区在600～800m范围出现O3峰值,深圳地区在300～500m范围出现O3峰值。夜间嘉兴地区的残留层内分布着浓度较低的O3气团,而深圳地区的残留层内与边界层顶附近（1300～1700m范围）均富含高浓度O3。（3）边界层内O3廓线日变化特征:对于嘉兴地区,O3廓线日变化规律表现为夜间和凌晨800m以下O3浓度梯度不显著,7:00～11:00随时间快速增加,在12:00～16:00持续高值,而17:00后开始下降。对于深圳地区,O3廓线日变化规律表现为0:00～5:00各个高度O3逐时降低,600m以下7:00～11:00随时间快速增加,在12:00～16:00持续高值,18:00后逐时缓慢降低,但夜间仍保持较高浓度。（4）边界层过程影响地表O3浓度:夜间残留层内与日间边界层中上层作为高浓度O3区域,这部分O3分别在上午混合层向上发展突破残留层、午后边界层全面发展时在大气湍流的作用下均形成持续向下的高浓度O3输送带,边界层内O3与地表O3的叠加机制加剧地表污染。对深圳地区的定量分析表明,副热带高压与台风外围下层气流控制下的重污染过程中残留层内O3对早上9:00地表O3平均贡献率为54%±6%,边界层顶附近的O3次峰值区对午后14:00地表O3平均贡献率为26%±9%。揭示了残留层内O3与边界层中上层O3对影响地表O3浓度的重要性。
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