摘要：利用國控點蘭州城市污染資料以及歐洲中期天氣預報中心的 ERA-interim 再分析資料，分析了16年7月2日、18年7月9日兩次臭氧污染過程，對蘭州地區污染天氣的特征和過程進行了分析研究并總結了蘭州地區臭氧污染類型天氣的特點。研究結果表明：(1)通過分析夏季蘭州的臭氧污染，結合污染天氣當天各污染物的濃度趨勢以及風速場、溫度場變化，得出蘭州市臭氧污染與NO2、CO 兩種主要污染物的濃度以及太陽輻射強度相互聯系，蘭州夏季臭氧污染時間周期短，持續污染能力較差，污染成分復雜，其污染過程主要集中在一天太陽輻射最強烈的時段。

　　關鍵詞：大氣環境;蘭州;臭氧;氣象場

　　0 引言[1]

　　臭氧是一種強氧化劑，比重為空氣的1.66倍，常集聚在下層空間，其強烈刺激人的呼吸道，造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽，引發支氣管炎和肺氣腫;造成人的神經中毒，頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退;對人體皮膚中的維生素E起到破壞作用;破壞人體的免疫機能，誘發淋巴細胞染色體病變，加速衰老，致使孕婦生畸形兒等一系列健康問題。因此，大氣環境中臭氧濃度上升所造成的污染天氣必須引起人們的高度重視。

　　對于蘭州地區的污染過程，已經有不少學者進行了相關研究工作，并得到了很多有意義的結果。王穎等運用CAMQ空氣質量模式及WRF中尺度氣象模式，通過采用湍流閉合方案、混合層高度和湍流交換系數參數化方法等方面研究了WRF模式下不同邊界層參數化方案對模擬邊界層低層氣象要素特征的差異，驗證了CAMQ模式模擬山谷地區城市中空氣污染物的輸送、擴散、消亡以及轉化的能力，給出了適應蘭州地區的污染數值模擬方案，分析了蘭州地區O3、PM10、CO等主要幾種污染物的時空變化分布特征，以及高架污染源對蘭州地區空氣質量的貢獻率;楊雪玲利用 11-16 年蘭州地區的污染物濃度資料分析了蘭州污染物濃度的時空分布規律，探討了風速風向、氣溫、降水等氣象要素對污染物濃度分布的影響，并研究了重污染過程中環流形勢和氣象條件的變化特征。因此利用數值產品ERA-interim 再分析資料，定量分析蘭州地區年際范圍內不同類型的污染過程，進而研究不同環流場、溫度場、風場以及層結穩定度，對污染物濃度的空間分布和時間變化的影響，以及探究蘭州地區全年不同類型污染事件發生發展的規律及特點。

　　蘭州市空氣污染多發，分析 1999、2000 年兩年的空氣污染指數的結果表明，蘭州平均的空氣污染指數 AQI 年平均達到 239，是我國 42 個主要城市里空氣污染最為嚴重的城市，在 42 個主要城市的 AQI 年平均指數中，蘭州是唯一一個 AQI 年平均指數超過了200 的地區。蘭州地區的三大主要污染類型分布在不同季節，春季以沙塵暴和浮沉污染為主，夏季以臭氧等光化學煙霧污染為主，冬季以煤煙型污染為主。通過量化分析蘭州地區的空氣污染發生、發展及消亡的過程，得出蘭州地區空氣污染的主要形成原因及擴散、消亡的特點，將對及時防災減災、提高人們生活質量和國民經濟建設具有重要現實意義;對空氣污染做出定量準確的預報和監測，將對制定預防人體健康危害的措施，具有顯著的科學價值和十分重要的實際意義;同時，依照研究的結論也將對對城市污染的治理，城市的管理規劃起到重要的支撐作用。

　　1 方法介紹

　　1.1 資料選取

　　ERA-Interim再分析資料是ECMWF繼ERA40資料之后推出的一套新的再分析資料，包含1979年至今的時段，與ERA40時段上有部分重疊(1989—2002年)，但在資料同化處理上有很大的進步一是由原先的三維同化系統(3D VAR)變更為現今使用的四維同化系統(4D VAR);二是更新了同化模型，最新的綜合預報系統為IFS Cy45r1;三是提升了格網分辨率，水平格網能提供不高于0.75°×0.75°精度的數據;四是應用了更多的衛星數據包括：衛星亮溫資料、GPS掩星資料、散射計資料，以及地面觀測資料。其地面資料獲取仍使用TESSEL過程(Tiled ECMWF Scheme for Surface Exchanges over Land)。ERA-Interim能夠提供不同氣壓位的多種氣象數據，由1000 hPa上升到1 h Pa高度，1000hPa至100 h Pa的壓強間隔為25 h Pa。數據時段包括00時、06時、12時、18時(世界時)，其中00時和12時為分析產品，06時和18時為預報產品。

　　1.2 資料使用方法

　　NCL(The NCAR Command Language)是一種專門為科學數據處理以及數據可視化設計的高級語言，很適合用在氣象數據的處理和可視化上。NCL 包含了現代編程語言的許多常見功能：條件語句、循環、數組運算等。此外，NCL 還包括許多有用的內置函數和過程用來進行處理和操作數據，其中包括統計函數、插值、EOF 分析、波譜分析等

　　本文選用 ERA-interim 再分析資料提供的16年7月2日，18年7月9日的單日資料，運用 NCL 進行可視化處理。再分析資料提供了當日世界時 0時、6時、12時、18時的四次觀測資料，本文運用每個時間節點的觀測數據對影響蘭州地區的風場、溫度場進行分析。運用統計分析軟件對蘭州市及各站點的O3、CO、NO2濃度數據進行處理，結合NCL處理再分析資料得出的氣象場圖形資料，研究蘭州地區的各個污染過程。

　　2 16年7月2日臭氧污染過程分析

　　近年以來，臭氧污染頻繁發生，已經成為主要環境污染的之一。臭氧是存在于大氣層中的抗氧化物和碳氫化合物等被太陽照射，進而發生光化學反應而形成的，其廣泛存在于人類生活的大氣層中，但是當人類活動區域周邊的臭氧濃度超過一定范圍時，會造成光化學煙霧等污染。臭氧在空氣中的含量遠遠小于其他組成成分，對它的科學研究尚不充分。本文選取2016年7月2日和2018年7月9日兩次典型臭氧污染過程，對蘭州地區的夏季臭氧特點進行分析。

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