Page 241 - 《高原气象》2026年第1期
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1 期 武泽昊等：2016年秋季海口市臭氧污染来源解析模拟研究 237
T 和 P 相比， 模式模拟 RH 和 WS 的误差相对较 由于缺乏太阳辐射， 光化学反应基本停止， O 生成
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大。模式模拟 WS 的 MB 和 NMB 分别为 1. 4 m·s -1 过程趋于停滞， 而化学消耗过程增强， 导致化学过
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和 43. 2%， 表明模式高估了 WS 模拟。WRF-Chem 程对 O 浓度的贡献值转换为负值， 平均贡献值为
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模式受模拟分辨率和地形特征的影响， 不同地区模 -1. 5 μg·m 。综上， 化学过程白天促进 O 浓度的
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拟结果的误差有差异（Feng et al， 2022； Song et al， 升高， 夜间则对O 具有微弱的清除作用。垂直混合
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2017； 吴迪等， 2023）。对比以往中国中部（Min et 与干沉降过程对海口 O 浓度主要起到清除作用。
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al， 2022； Yan et al， 2020）、 中国东部（Gao et al， 先前观测发现清晨残留层内存储了大量 O（Zhu et
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2020）和珠三角地区（赖安琪等， 2017）的气象场模 al， 2020）， 09:00随着地面温度的逐步上升， 湍流逐
拟 评 估 结 果 显 示 ， T 的 R 和 RMSE 范 围 分 别 为 渐增强， 边界层内混合程度随之加大， 使残留层 O 3
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0. 87~0. 93 和 1. 31~2. 57 ℃， RH 的 R 和 RMSE 范围 向近地面输送， 此时垂直混合与干沉降过程对近地
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分别为0. 73~0. 92 和 13. 95%~18. 77%， WS 的 R 和 面 O 贡献为正。同时， 随着太阳辐射增强， 近地面
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RMSE 范围分别为 0. 36~0. 78 和 1. 26~1. 74 m·s 。 通过光化学反应生成 O 明显增加， 湍流加剧了 O 3
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本文对气象场的模拟精度与前人研究相比相当， 且 在垂直方向的扩散， 导致随后的垂直混合与干沉降
WS 的 相 关 性 更 好（Min et al， 2022； Mar et al， 过程对近地面 O 贡献为负。这种现象与大部分地
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2016； 王秀智等， 2024）。 区的研究结果一致， 即边界层湍流活动增强， 垂直
WRF-Chem 模式模拟 O 的 R、 MB、 NMB、 NME 混合加强， 使得低层 O 向上扩散， 从而降低近地面
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和 RMSE 分别为 0. 67、 24. 1 µg·m 、 0. 4%、 0. 5% O 浓度（Kulmala et al， 2023； He et al， 2021）。夜
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和39. 2 µg·m （表2）。虽然模拟结果高于站点观测 间， 地面温度下降， 边界层稳定性增强， 湍流活动
值， 但与观测站 O 浓度的波动趋势基本一致， 对比 显著减弱， 垂直混合过程对O 浓度的削弱效应也相
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中国中部和珠三角地区的评估结果（R 为 0. 61~ 应减弱， 沉降作用消耗近地面 O 。此外， 白天大部
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0. 85， RMSE 为 30~40 µg·m ）， 本文中 WRF-Chem 分时段， 平流输送消耗了海口近地面 O ， 夜间平流
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模式较准确模拟了海口 O 浓度的变化特征（Min et 输送对海口近地面 O 贡献为正。与其他地区相比，
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al， 2022； 赖安琪等， 2017）。 海口市 O 理化过程的日变化特征存在显著差异。
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3. 2 臭氧浓度变化过程分析 华北及华东地区的模拟研究表明， 化学过程对近地
采用 WRF-Chem模式的过程分析方法， 定量评 面 O 主要表现为负贡献， 而垂直混合则促进 O 浓
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估了 2016 年秋季海口市不同理化过程对 O 浓度变 度升高（唐颖潇等， 2022； Gao et al， 2020）。相比之
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化的影响， 解析 O 的形成机制， 并计算各理化过程 下， 海口白天的化学过程呈正贡献， 夜间转为负
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对近地面O 浓度的贡献。研究结果表明， 不同理化 值， 垂直混合则主要起到削减近地面O 的作用。
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过程对海口市 O 浓度的驱动作用存在显著的日变 从不同过程对海口 O 浓度影响的逐日变化来
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化特征， 其中白天 O 浓度波动较大， 夜间变化幅度 看（图 3）， 化学过程、 垂直混合与干沉降过程对 O 3
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较小（图 2）。具体表现为， 在每日的 08:00 -18:00， 浓度的影响较大， 平流输送影响相对较小。这一特
化学过程对 O 浓度呈现正贡献， 平均贡献值为 征与中国大陆地区 O 浓度受化学过程影响的研究
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11. 5 μg·m ， 其中 12:00 贡献值达到最大， 为 17. 8 结果有所不同（沈劲等， 2019）。化学过程是海口市
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μg·m 。这一时段内， 日照逐渐增强， 使得 O 生成 O 浓度的主要来源， 其对 O 浓度的日均贡献约为
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的光化学反应逐步加强（Wang et al， 2016）。夜间 4. 0 μg·m 。随着太阳直射点逐渐南移， 单位面积
接收到的太阳辐射能量逐渐减少， 化学过程对O 浓
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度变化的贡献在 9 -11 月呈现下降趋势， 平均贡献
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值 分 别 为 5. 3 μg·m 、 4. 2 μg·m 和 3. 8 μg·m 。
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垂直混合在O 的扩散过程中发挥了重要作用， 导致
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O 浓度减少约 4. 1 μg·m ³。主要通过将地面 O 及
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前体物向高空输送， 降低地面 O 浓度， 其负贡献在
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高风速和高温条件下尤为显著， 随着气温的逐渐下
图2 2016年秋季海口O 理化过程平均日变化 降， 垂直混合的强度减弱， 负贡献有所减小。平流
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Fig. 2 Average diurnal variation of O physicochemical 输送的日均贡献表现出较大的波动性， 既有负贡献
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processes in Haikou in autumn 2016 也有部分正贡献。海口地理位置特殊， 来自东南方
