京津渤地区是我国政治、经济和文化中心,也是京津冀都市圈的核心区域,但该地区大气区域性的环境污染问题日渐显著,成为世界上大气污染最严重地区之一。京津渤地区地形复杂,气象场受山系地形及西风带的影响,由此带来大气污染成因和污染物的区域输送极为复杂多变,探讨区域大气污染的成因和规律,已成为亟待之需。本研究利用中尺度气象模式,欧拉模式和气流轨迹模式,模拟研究区域气象场及大气污染物输送场,结合2008年重点城市空气污染指数(API)资料对模拟结果进行验证分析。探讨区域污染形成和消除的机制,主要研究结论如下:(1)对代表城市2008年1、4、7、10月份API指数的分析表明:京津渤地区各城市污染过程表现出较好的区域性、污染过程的一致性和同步性,各城市污染过程呈现出先后的顺序特征。(2)大气环境质量季节变化特征显著:不同季节各级大气质量出现频数不同;不同季节,各城市污染排名的变化反映出季节性风场对下风向城市空气质量的影响。2008年的四个代表月中,北京、济南、石家庄空气质量最差,春秋两季各城市API指数变化幅度较大,夏季API指数变化最为平稳。(3)在京津渤地区MM5本地化参数选择中,在选用的四种对流参数化方案中,Grell方案的模拟效果在与实测探空资料中点值对比中取得了最好的效果,且能模拟出京津渤地区的气象场特征和典型污染过程的天气特征。(4)通过对研究地区气象场模拟表明,得到研究区域典型的输送风场特征。冬季近地面高度上以西北气流为主,贯穿整个京津渤。输送气流主要来自西部内陆地区,大气输送的通道是从西北到东南;春季,研究区域内盛行西北风和西南风,京津渤地区存在明显的西北向东南方向的输送气流,区域内低层气流较乱;夏季,研究区域主要为偏南气流覆盖,京津渤地区海面向内陆方向风速较大,低层风场风速较大,输送扩散能力增强,污染较轻;秋季,西北风逐渐成为主导气流,污染物的输送路径也随之改变,季节性主导风场与城市地理位置和API指数表现出良好的对应关系。(5)基于代表月份的轨迹分析,得到了外地源大气污染物对京津渤地区的输送规律。京津渤区域外来污染物输送主要受东亚季风的影响,输送存在明显的月际变化特征。除远距离跨区域输送外,近距离京津渤地区内部输送占很大比重,通过典型污染天气过程发现,近距离区域输送更易造成城市严重的大气污染。(6)通过对代表城市前向轨迹的计算,得到了京津渤地区污染物对外地的中尺度输送影响情况。不同季节,气流轨迹的分布差异明显,影响范围各不相同。东亚季风的活动对京津渤地区污染物的中尺度传输有着非常重要的影响。(7)通过对典型污染天气过程分析,表明:污染发生前存在近地面风速减小的现象,污染消除时存在风速增大的现象;轨迹模拟表明,京津渤地区各城市在大气边界层低层存在区域污染输送现象,主要为高空污染物下压到下风向地区与污染天气共同构成该城市严重的大气污染;重污染天气的出现污染物的区域输送是一部分原因,强烈的下沉气流是污染物停留在区域内部无法迅速扩散出区域,再加上发生污染时风速较小,才会造成区域的严重污染,随着气流的下移,造成下游城市挨个出现高污染的天气特征。