基于2006年至2024年的观测数据，台湾地区PM2.5、O3浓度、污染天气模式及气象条件之间的相互关系

《Atmospheric Research》：Interrelationships among PM 2.5/O 3 concentrations, polluted weather patterns, and meteorological conditions over Taiwan based on 2006–2024 observations

PM2.5与O3污染事件受天气模式与气象条件共同影响，研究分析三者单因素及交互作用，将污染事件分为12类，发现东北季风期60%以上污染事件由亚洲大陆传输叠加本地污染或单独传输引起，中央山脉地形阻碍气流导致20%以上污染事件，PM2.5浓度冬季最高夏季最低，O3则春秋峰，气象参数如通风指数与日照时数差异显著。

　　

庄明通|周昌基|林传耀|林伟哲|李孟萱|李家淮|张志忠|陈伟乃|刘建义

台湾中央研究院环境变化研究中心，台北11529

摘要

PM_2.5和O₃的浓度受到污染天气模式和气象条件的显著影响。本研究首先分别考察了这三个因素——即污染物浓度、污染天气模式和气象条件，随后分析了它们之间的相互作用。PM_2.5和O₃的污染事件被分为12个不同的类别。根据2006年至2024年的观测数据，在台湾东北季风季节，37.2%的PM_2.5污染事件可归因于来自亚洲大陆的长距离传输（LRT）与台湾北部、中部和南部的本地污染（LP）的结合（PW1），以及仅由长距离传输引起的污染（PW2）。同样，35.1%的O₃污染事件也发生在类似的条件下（OW1和OW2）。中央山脉（CMR）的地形阻滞作用导致了PS1、PS2、PW3、PW4、PTY、OS1、OS2、OW3和OTY等污染天气模式，这些模式分别占所有PM_2.5和O₃污染事件的20.4%和24.1%。季节变化显示，PM_2.5浓度在冬季达到峰值，其次是春季和秋季，夏季最低；而O₃浓度在春季和秋季最高，冬季适中，夏季最低。台湾南部的通风指数（VI）较低，表明空气扩散能力较差。只有少量的东风穿越中央山脉（CMR）并影响台湾北部、中部和南部地区。北风和东风比西风和南风更为湍流。对于PW1、PW2和PTN污染天气模式，风速、温度和相对湿度（RH）较低，而VI较高；对于OW1、OW2和OTN模式，O₃浓度在CM、CE、YCN和KP空气质量区域相对较高，平均日照时间（SS）为6.4–7.1小时，全球辐射（GR）为15.0–16.7 MJ m^?2。对于“其他”污染天气模式，台湾地区的平均日照时间和全球辐射范围分别为5.1–7.3小时和15.8–17.7 MJ m^?2

术语表

缩写和缩写词

PM_2.5 太平洋高压向西扩展，PM_{2.5受东风影响} 太平洋高压向西扩展，PM_{2.5受东南风影响} PM_{2.5受微弱西南风影响} 位于台湾南部的热带低气压或台风 位于台湾东北部的热带低气压或台风 东北风 高压系统推动形成的污染

PM2.5

污染天气模式

PS1

PS2

PS3

PTY

PTN

PW1

PW2

PW3

台湾PM_2.5/O₃污染天气模式概述

根据台湾环境部2024年9月30日发布的法规，污染物事件依据最新公告进行分类。PM_2.5日均浓度和O₃8小时最大平均浓度（MDA8）的标准分别为30 μg m^?3和60 ppb。就天气而言，台湾冬季主要受东北季风影响，夏季受西南季风影响。此外，台湾中部多为山区，

污染天气模式、PM_2.5和O₃浓度及气象条件

本研究通过每日天气图和记录的PM_2.5/O₃浓度来评估PM_2.5/O₃污染天气模式。PM_2.5/O₃浓度在不同空气质量区域进行记录，然后根据监测站的位置和PM_2.5/O₃污染天气模式对气象条件进行分类。

结论

PM_2.5/O₃污染天气模式、PM_2.5/O₃浓度与气象条件之间存在密切关系。首先分别讨论各个因素，然后分析它们之间的相互作用。2006年至2024年间，96.8%的PM_2.5污染事件和95.6%的O₃污染事件被归入12个类别。PM_2.5和O₃污染事件的分类基于日均浓度标准30 μg m^{?3和MDA8 O₃浓度。}

CRediT作者贡献声明

庄明通：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，概念构思。周昌基：项目管理。林传耀：项目管理，概念构思。林伟哲：可视化处理，验证，方法学研究，数据管理。李孟萱：可视化处理，验证，调查研究。李家淮：可视化处理，数据管理。张志忠：概念构思。陈伟乃：数据管理，概念构思。刘建义：概念构思。

未引用参考文献

Stein等人，2015

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们衷心感谢中央研究院的支持，以及环境变化研究中心（RCEC）工作人员的贡献。同时感谢台湾环境部提供空气质量数据，中央气象局提供气象数据。最后，感谢国家科学技术委员会（NSC 114-2111-M-001-012）和国家中心的支持。