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福建省近地层臭氧与对流层臭氧总量特征对比及与ENSO循环的关系

臭氧；OMI；ENSO；福建省

一、利用搭载在EOS—Aura卫星上的OMI传感器的臭氧格网资料（单位：10DU），空间分辨率为1.25°×1.25°，提取从地面到对流层顶的臭氧柱浓度得到2015—2020年福建省对流层臭氧总量时空分布（见图1）。

二、基于福建省27个环境空气质量国控监测评价点2015—2020年近地层臭氧连续监测数据，开展ρ(O₃)最大8 h滑动平均值（ρ(O_3-8h））等资料处理，ρ(O_3-8h）超标限值参照GB 3095—2012《环境空气质量标准》和HJ 633—2012《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》。研制了福建省臭氧污染强度量化指标，形成臭氧污染过程综合指数，有效遴选出2015—2020年福建省最重要的、有代表性的、有研究意义的臭氧污染过程（见图2）。

通过分析对比福建省对流层臭氧总量与近地层臭氧浓度的分布情况，得到以下结论①对流层臭氧总量与近地层臭氧浓度分布的年变化趋势不一致，对流层臭氧总量变化排序为2019>2020>2018>2015>2017>2016年；而近地层臭氧浓度年变化排序为2018>2017>2019>2020>2015>2016年；由图2可见，福建省2017—2018年近地层臭氧污染天数2015—2016年明显增加，污染强度明显增强，污染持续时间明显增长，污染过程集中在4—10月，其次是2019—2020年近地层臭氧污染状况略有好转。②对流层臭氧总量的月分布与近地层臭氧浓度月份分布状况基本一致，呈现双峰型，在4—5月出现第一个峰值区，9—10月出现第二个峰值区，但后者的值明显低于前者。③二者空间分布规律也不相同，以2019年为例，对流层臭氧总量呈现西北部山区高，东南部沿海略低的情况，但近地层臭氧浓度空间分布却相反，呈现西北部山区明显低于东南部沿海的状态。

三、ENSO（El Niño 和La Niña）循环被认为是年际气候变化的最强信号，是由东亚季风异常造成的赤道西太平洋异常纬向风驱动的热带太平洋次表海温距平的循环。利用NOAA提供的ONI（Oceanic Niño Index）指数资料与福建省近地层ρ(O_3-8h)资料，经数理统计、标准化处理，以滞后相关为切入点，在滞后0个月、1个月到6个月，7种情况下求相关系数，开展福建O₃ Z指数与Niño Z海温距平指数相关性分析，并探讨了ENSO不同相位对福建省ρ(O_3-8h)产生强迫的程度及其滞后效应。图3是福建O₃ Z指数（滞后3个月）与Niño Z海温距平指数拟合图。结果表明：福建省ρ(O₃)的年际变化与ENSO的年际变化存在着一定的关系，福建O₃ Z指数与Niño Z海温距平指数呈现明显的负相关关系，且滞后在3个月时二者相关（绝对值）达到最大，加权平均后，相关系数为-0.6463，通过ɑ=0.001置信度检验。ENSO循环对福建省ρ(O₃)变化的影响主要表现为在El Niño影响时ρ(O₃)较常年平均值偏低，在La Niña影响时ρ(O₃) 较常年平均值偏高，且O₃年超标天数偏多。