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user: 3. 结果与分析 3.1. 昆明夏季臭氧浓度变化情况 3.1.1. 昆明夏季臭氧月均值变化 2015~2017年昆明6~8月臭氧浓度月均值呈现递减趋势，如图1所示，6~7月降幅较大，为3.5 μg/m 3 ；7~8月降幅相对较小，为1.3 μg/m 3 。 图1. 昆明夏季臭氧月均值变化 3.1.2. 昆明夏季臭氧浓度月变化 昆明夏季臭氧三年平均浓度最高值出现在6月上旬(图2)，7、8月也会出现较高的臭氧浓度峰值，但均没有超过6月上旬的浓度值。较为特殊的是2015年7月中上旬出现的臭氧峰值，相较与其他年份同期臭氧浓度明显偏高。 图2. 昆明夏季臭氧浓度变化 同样的，昆明6~8月逐时臭氧浓度值超出国家臭氧浓度1小时平均一级标准的时次主要集中在2015年7月(图3)，该月臭氧浓度值大于160 μg/m 3 ·h的时次高达50次，出现的时次远远大于观测数据中的其他月份。 图3. 超国家臭氧浓度一级标准时次 3.1.3. 昆明夏季臭氧浓度日变化 对2015~2017年昆明夏季6~8月每日臭氧浓度资料做小时平均得图4，由图可知，昆明夏季一天中，臭氧最低值一般出现在北京时间上午8点(地方时约7点)左右，最高值一般出现在北京时间15点(地方时约14时)左右。 图4. 昆明夏季臭氧浓度日变化 臭氧浓度开始上升的时间与早高峰的时间基本一致 [ 9 ]，说明近地面臭氧的产生可能与汽车氮氧化物的排放有较大关系。 其中NO 2 发生如下光化学反应导致臭氧浓度升高： NO 2 + hγ → NO + O O 2 + O → O 3 对2015~2017年昆明夏季6~8月每日NO 2 浓度资料做小时平均得图5，NO 2 在光照下会分解为NO和氧离子，因此夜晚NO 2 浓度较高，白天浓度较低。但是图5中在上午8时出现了一个峰值，这说明了应该是早高峰导致了NO 2 浓度的上升。随后光照继续变强，光化学反应加快，NO 2 浓度下降，臭氧浓度于是上升。 臭氧浓度最高值一般出现的时间与一天中温度最高的时间一致，滞后于一天中光照时间最强烈的时间，说明臭氧浓度与气温高度可能有类似的关系，增长率最高点出现在光照最强烈的正午，增长率在地方时14时之后变负。 图5. 昆明夏季二氧化氮浓度日变化 3.2. 相关分析 对昆明夏季气象因子和臭氧浓度数据进行相关性分析，发现与臭氧浓度相关性达到显著水平为α = 0.01的气象因子有平均气温、日最高气温、日最低气温、平均相对湿度、最小相对湿度、日照时数，其中臭氧浓度与日最低气温、平均相对湿度、最小相对湿度呈负相关，与平均气温、日最高气温、日照时数呈正相关(表1)。与臭氧浓度相关性达到显著水平为α = 0.05的气象因子有日最低气压，呈负相关。其他因子相关性不显著。 其中相对湿度与臭氧浓度的相关性最为显著，相对湿度越大，臭氧浓度相应越小。而日照时间是正相关最为显著的气象要素，符合光化学反应的基本原理，说明日照是影响臭氧浓度的关键因子。气温也是影响臭氧浓度的重要因子，温度越高，光化学反应也越快，而温度越低，则光化学反应受到抑制。 Table 1 Analysis of the correlation between ozone concentration and meteorological factors in Kunming in summe 平均 气压 (hPa) 日最高 气压 (hPa) 日最低 气压 (hPa) 平均 气温 (℃) 日最高 气温 (℃) 日最低 气温 (℃) 平均相 对湿度 (%) 最小相 对湿度 (%) 日降 水量 (mm) 平均 风速 (m/s) 日照 时数 (h) 相关系数 0.019 0.046 −0.142 * 0.202 ** 0.351 ** −0.337 ** −0.591 ** −0.637 ** 0.102 0.015 0.429 ** 显著性 (双尾) 0.756 0.463 0.022 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000 0.101 0.811 0.000 个案数 260 260 260 260 260 260 260 260 260 260 260 表1. 昆明夏季臭氧浓度与气象要素相关性分析 注： * .在0.05级别(双尾)，相关性显著。 ** .在0.01级别(双尾)，相关性显著。 3.3. 影响臭氧浓度的主要气象因子分析 3.3.1. 昆明夏季相对湿度变化对臭氧浓度的影响 昆明6月相对湿度明显低于7、8月(图6)，由相关性分析可知臭氧浓度和平均相对湿度和最小相对湿度负相关，且相关性在各气象要素中最大，相对湿度升高可使臭氧浓度下降 [ 10 ]，因此6月较低的最小相对湿度和平均相对湿度的气象条件易发生臭氧污染。 图6. 昆明夏季相对湿度变化 3.3.2. 昆明夏季日照对臭氧浓度的影响 昆明夏季6月日照时数最大，8月次之，7月最小，如图7所示。紫外线照射是光化学反应的关键环节，6月和8月日照都较为充足，利于臭氧污染的产生。 图7. 昆明夏季日照时数变化 3.3.3. 昆明夏季气温变化对臭氧浓度的影响 昆明平均气温6~8月呈现下降趋势(图8)，而温度越高，越有利于光化学反应的产生。6月最高温度明显大于7、8月，而由相关性分析可以看出，臭氧浓度与日最高气温呈正相关，因此在最高气温上6月较7、8更有利于臭氧的产生。 3.3.4. 昆明夏季降水量变化对臭氧浓度的影响 昆明7、8月的降水量显著大于6月(图9)，降水有利于臭氧前体物的溶解清除，同时也有利于相对湿度的升高。由相关性分析可知，臭氧浓度和日降水量相关性不显著(表1)，但是将有雨日和无雨日的月平均臭氧浓度值(图10)进行比较可知，降水有利于臭氧浓度的下降，这也有可能是因为降水提升了相对湿度且降低了日照时数所导致。 图8. 昆明夏季气温变化 图9. 昆明夏季月降水量变化 图10. 有雨日和无雨日月平均臭氧浓度值 3.4. 相关分析 由前面的分析可知臭氧浓度与气象因子有较大的相关性，考虑到降水对臭氧浓度产生的影响，现将要素分为有雨日和无雨日分别对臭氧日平均浓度进行逐步回归分析。 3.4.1. 昆明夏季有雨日臭氧浓度回归分析 通过逐步回归分析，得到昆明夏季有雨日臭氧浓度回归方程： Y 1 = 254 . 136 − 66 . 363X 1 − 6 . 776X 2 − 61 . 468X 3 式中：Y 1 为昆明夏季有雨日臭氧浓度；X 1 为最小相对湿度；X 2 为日最低气温；X 3 为平均相对湿度。 复相关系数R = 0.667，说明回归方程与真实值拟合程度较高，能较好地预测臭氧浓度的变化。回归方程统计量F = 44.333，通过α = 0.05的显著性检验。 3.4.2. 昆明夏季无雨日臭氧浓度回归分析 昆明夏季无雨日臭氧浓度逐步回归方程为： Y 2 = 300.331 − 284.204 X 3 − 16.085 X 4 式中：Y 2 为昆明夏季无雨日臭氧浓度；X 3 为平均相对湿度；X 4 为平均风速。 该回归方程的复相关系数R = 0.800，比有雨日回归方程的复相关系数更高，说明此回归方程与真实值拟合程度更高，可以较好地预测昆明无雨日臭氧浓度的变化。回归方程统计量F = 77.099，通过α = 0.05的显著性检验。 3.5. 结论 1) 分析昆明各气象要素并结合臭氧浓度的数据，6月是昆明夏季最易出现臭氧污染的月份，其次是7月和8月。所用数据中超出国家臭氧浓度1小时平均一级标准的时次主要集中在2015年7月上旬连续几天的中午附近。因此，夏季的臭氧防治工作必须得到重视，不仅仅要考虑通常的气象背景下臭氧的防治，也要考虑在极端气象条件下臭氧的防治。 2) 一天中臭氧浓度最大值出现在北京时下午3点(地方时下午2时)左右，臭氧浓度最小值出现在北京时上午8点左右，说明一天中臭氧浓度在光照强度达到最大值之后两小时到达最高值，随后开始下降，与气温类似。而最小值出现在早高峰时段，车辆排放大量氮氧化物，并在光照作用下发生光化学反应，于是之后臭氧浓度开始上升。 3) 对臭氧浓度影响最大的气象要素要素为最小相对湿度，其与臭氧浓度的相关性最大，呈负相关。因此在对未来臭氧污染的预报中，要特别关注相对湿度的变化，其与近地面臭氧浓度有着相当密切的联系。 4) 昆明在夏季的平均相对湿度较大，但最小相对湿度较小，在相对湿度较小的气象条件下，易产生臭氧浓度的超标。因此对滇池的研究和保护就显得尤为重要。与此同时，人工对空气进行加湿也可以作为极端气象条件下的可选项。 5) 通过逐步回归分析发现昆明夏季臭氧浓度受降水影响，有雨日与无雨日逐步回归方程不同。在预报夏季臭氧浓度时，可以根据有雨、无雨选择不同的预报方程。