中国东部地区污染源排放种类繁多,加之特殊的东亚季风系统作用,是世界上污染成因最复杂的区域之一。已有的涉及到锋面系统影响空气污染的相关研究工作主要是基于主观识别的个例分析,基于客观方法的长期定量统计研究较少,因此中国地区长时间尺度锋面活动和空气污染的相互关系缺乏全面的科学认知。本研究在建立中国地区锋面客观识别统计方法的基础上,总结近三十多年锋面时空分布特征,揭示冷锋过境不同阶段中国东部城市群的污染时空分布及其来源,初步探究了冷锋影响下中南半岛生物质燃烧、西北沙尘和东部城市群人为排放污染物在对流层不同高度传输、混合及气象反馈的作用,进一步揭示了冷锋活动对不同区域空气污染年际变化的影响。论文基于全球气象再分析资料对中国锋面客观识别方法的关键参数进行了测试和筛选,基于气象热力因子的一阶和三阶导数算子,设定控制阈值大于4.5℃/100km为判据确定锋面位置。与MICAPS结果相比,客观识别的锋面能够从小时、日和月变化不同时间尺度上体现锋面移动过程及其与气象要素作用的关系。论文进一步基于上述方法得到的1980-2016年大样本锋面活动数据,给出了中国地区客观识别的锋面不同季节位移路径、速度和强度特征。客观识别的冷锋在多时间、空间尺度与天气学锋面的认识存在着较好的一致性。利用三大区域内国控点PM2.5数据统计了 2014-2016年冷锋过境前后PM2.5平均浓度变化,京津冀锋前污染累积速率为6.4μg/m3/hour,锋后清除速率为-5.7μug/m3/hour,而长三角和珠三角地区清除速率高于累积速率;冷锋活动导致津京冀地区出现最低值,但是平均浓度升高16.8μg/m3,而长三角和珠三角地区平均值浓度分别下降-67.2μg/m3和-9.6μg/m3。为了弄清冷锋对于东亚不同类型污染在对流层不同高度的输送机制,论文利用区域空气质量观测数据、卫星反演垂直气溶胶分布、区域空气质量模式WRF-Chem和拉格朗日输送模型LPDM,探究了一次典型的冷锋过境前后空气污染变化趋势和输送变化特征。冷锋作用下的长距离输送会导致整个中国东部对流层垂直方向出现西北沙尘、中南半岛生物质燃烧和东部城市群人为源排放污染的混合与分层。混合污染沙尘的辐射效应导致长三角及周边地区对流层5-10公里处增温超过1℃;而受生物质燃烧产生的黑碳气溶胶影响,华南沿海地区在对流层2-5公里处出现了超过1.5℃的增温效应。论文进一步基于客观识别的中国锋面数据集,分析了京津冀和长三角地区冷锋活动年际变化特征及其对空气污染的影响。2003-2016年京津冀地区冷锋频次与MOPPIT反演的CO浓度的年际变化呈正相关,且冷锋频次增加幅度为每年1.3%,气象条件不利于京津冀空气污染的改善。长三角地区冷锋频次年际变化与空气污染呈反相关,冷锋频次增加幅度为每年6.9%,气象条件总体有利于该地区污染的改善。京津冀冷锋频次出现较多年份冷锋移动路径偏北,冷空气南下偏少,导致华北以南地区污染清除效率较低,出现了污染年际变化的峰值;而长三角冷锋频次较高年冷空气路径偏中,东部沿海东北气流偏强,利于污染清除。更长时间尺度上基于能见度反演消光系数的统计分析发现一致结论,且冬季冷锋频次与空气质量的相关优于常用的冬季风指数。