北京市空气重污染应急指挥部分别于2015年12月7日18:00、12月18日07:00和2016年12月15日13:00发布了3次空气重污染红色预警。为了厘清3次红色预警的成因差异,评估应急措施在应对空气重污染的有效性,本文基于北京市环境和气象监测数据,分析了红色预警期间PM2.5浓度、气象条件、天气形势及气团传输。3次预警期间均受污染物二次转化影响,但造成高浓度PM2.5的原因主要为气象条件影响。第1、第2次预警期间,地面受均压场控制,区域传输分别受西南和南部气团影响,第3次预警地面受大范围低压场控制,受西南传输及局地气团叠加影响。第3次红色预警期间北京市PM2.5污染最为严重,PM2.5平均小时浓度最高为273.6μg·m-3,是前两次预警的1.2倍和1.3倍。此外,结合各污染源减排量,采用WRF-CMAQ模式对第3次红色预警应急措施效果进行评估,结果表明:应急措施实施后,污染物日平均减排量为678.4t,PM2.5质量浓度平均下降了79.1μg/m~3,平均下降比例为26.9%。应急措施中增加燃煤源及加大交通源和其他源控制、预警启动时间提前及区域间联防联控有效缓解了PM2.5浓度加重趋势。