【摘 要】
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长江中游两湖地区（湖南-湖北）地理位置特殊,是我国中东部地区大气污染物区域传输的重要枢纽,不同天气环流下大气热力、动力条件及区域传输和本地排放对长江中游PM2.5重污染传输汇聚的影响及机理,是亟待深入研究的大气环境科学问题。本文基于2015-2020年环境-气象观测和再分析资料,利用数理统计、大气动力学分析结合数值模拟方法,全面认识了不同天气环流型下长江中游PM2.5重污染特征及气象影响作用,明确
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长江中游两湖地区（湖南-湖北）地理位置特殊,是我国中东部地区大气污染物区域传输的重要枢纽,不同天气环流下大气热力、动力条件及区域传输和本地排放对长江中游PM2.5重污染传输汇聚的影响及机理,是亟待深入研究的大气环境科学问题。本文基于2015-2020年环境-气象观测和再分析资料,利用数理统计、大气动力学分析结合数值模拟方法,全面认识了不同天气环流型下长江中游PM2.5重污染特征及气象影响作用,明确了区域传输是诱发长江中游PM2.5重污染的主要原因,揭示了长江中游两类典型的“传输过境”（RTT）和“传输滞留”（SAT）重污染过程生消演变的异同特征及气象影响机理,定量评估了区域传输对长江中游PM2.5重污染过程及大气污染变化的影响程度。主要研究内容如下:（1）利用T-mode斜交旋转主成分分析法（PCT）,对2015-2019年采暖季长江中游74 d PM2.5重污染日进行天气环流分型,得到PCT1高压底部传输型（占比:55.4%）、PCT2低压辐合累积型（占比:16.2%）、PCT3高压静稳累积型（占比:14.9%）和PCT4高压后部传输型（占比:13.5%）这4种主要的大气环流类型。区域传输型污染（PCT1和PCT4）占比高达69%,是长江中游地区PM2.5重污染发生的主导因素,突显了地域特殊性。冷锋南下侵入、偏东气流输送、低层辐合累积及中低层下沉运动分别在不同环流型重污染中发挥了关键作用。（2）RTT与SAT事件污染前期有相同的气象触发条件,但后期天气环流演变完全不同,导致两类重污染过程的生消演变产生异同。前期,冷空气偏北大风驱动大气污染物区域传输造成长江中游PM2.5浓度快速上升,其中,RTT事件PM2.5浓度平均上升速率达12.5μg m-3h-1,高于SAT事件5.7μg m-3h-1。RTT事件后期冷锋侵袭加强并影响长江中游地区,受持续强偏北风驱散和降水湿清除作用,重污染维持时间较短,平均27.5h。SAT事件后期南移的冷高压不断变性减弱并控制了长江中游地区,区域传输滞留叠加本地排放累积,重污染维持时间更长,平均72.8 h。（3）利用大气化学耦合模式WRF-Chem模拟了2020年12月7-9日长江中游一次典型的“传输滞留”PM2.5重污染事件,着重评估了前期外源输入性污染对后期本地持续性重污染累积的贡献。结果表明污染物“传输滞留”对后期静稳条件下两湖本地重污染形成具有重要贡献。前期区域传输阶段（7日）,两湖大部地区传输贡献高达70%-90%,后期静稳累积阶段（8-9日）,8日（9日）两湖大部分地区传输贡献达到60%-80%（40%-60%）。另外,基于WRF-Chem减排情景评估了COVID-19疫情封锁期间（2020年1月24日-2月29日）湖北本地源和周边地区外源减排对武汉PM2.5下降的影响贡献。武汉PM2.5较封锁前期下降22.8μg m-3（–36%）,气象条件对PM2.5下降贡献22.2%,减排变化贡献77.8%,其中湖北本地和外地减排贡献各占50%,揭示了上游源区污染物减排对有效改善长江中游空气质量的重要作用。
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