近年来，随着我国大气颗粒物污染治理研究的不断深入，大气臭氧污染愈发严重并受到广泛关注。我国长三角地区经济发展迅速，地域特征显著，探测沿海典型的大气边界层气象特征对频发的臭氧污染影响，对沿海区域大气污染防治有着明确的指导意义。

　　2020年，中国科学院大气物理研究所、城市环境研究所、中国科技大学与宁波生态环境监测中心等多家单位联合，利用多普勒风廓线激光雷达、微波辐射计、臭氧激光雷达及颗粒物浓度与成分测量仪等设备，在宁波市开展了大气复合污染与大气边界层气象要素综合探测实验。综合观测为研究海陆风（SLB）环流和低空急流（CLLJ）对长江三角洲O3污染的影响提供了丰富的观测依据。分析2020年5月11-12日SLB环流与CLLJ急流同时发生的典型案例。海风于5月11日上午10时开始形成，夜间转为陆风，翌日上午10时又转为海风，海陆风环流分别盛行于0-0.5km和0-0.3km的高度。5月11-12日夜间，海风向陆风的转变促成了CLLJ的形成。图1展示了SLB环流和CLLJ急流结构对沿海臭氧的影响机制。探测发现，晚上海风转陆风的过程会导致残留层（RL）中O₃输送到海洋。次日早晨对流边界层的发展会导致RL内O3向下混合，导致了海上高O3浓度现象。此时，陆风转化为海风，将含有高O₃浓度的空气吹向陆地，提高了陆地近地面O₃区域本底浓度，导致白天近地面O₃快速上升。此外，夜间陆海温差引起的压力梯度力促使陆风形成，陆风在惯性振荡下向南偏转；西南背景风加速，有助于低空急流CLLJ的形成（图2）。午夜（02:00和06:00 LT）在~0.3-0.7km高度观测到CLLJ结构，中心风速达到~13ms-¹。相应的边界层结构也发生了迅速的变化，接地逆温和夜间稳定边界层（NSBL）快速崩塌、温湿度廓线急剧变化、湍流活动加剧。夜间低空急流CLLJ的发展自上而下破坏了残余层（RL）和稳定边界层结构，导致富含高浓度O₃的RL空气与近地表大气混合，对近地面夜间臭氧贡献达50μgm^-3。研究揭示了长三角沿海地区大气边界层气象要素的变化对O3污染可以产生规律性影响。

　　该研究得到了中国科学院战略先导专项美丽中国生态文明建设科技工程专题任务（XDA23020301）、国家重点研发计划大气污染成因与控制技术研究专项课题（2016YFC0202001）与国家自然科学中英人才项目基金（42061130215; NAF\R1\201354）等项目联合资助。

图1. 海陆风环流对沿海臭氧污染影响机制与综合探测实验

图2. CLLJ下的边界层结构及其对沿海臭氧污染影响。

　　Citation:

　　Dandan Zhao, Jinyuan Xin*, Weifeng Wang, Danjie Jia, Zifa Wang, Hang Xiao, Cheng Liu, Jun Zhou, Lei Tong, Yongjing Ma, Tianxue Wen, Fangkun Wu, Lili Wang. Effects of the sea-land breeze on coastal ozone pollution in the Yangtze River Delta[J]. Science of the Total Environment, 2021, 807. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150306.