周边地区对北京地面SO2影响的初步研究

采用Lagrangian传输、扩散、沉降模式计算了1994年9、10月份(非采暖期)、1995年1月和2000年1月(采暖期)北京地区SO2的变化规律,并分别计算了北京市不同类型的排放源以及周边地区污染源对平均地面SO2浓度的贡献.计算结果与实际观测资料对比表明,模式能够较好地模拟北京地区SO2的浓度量级和逐日变化趋势.北京地区地面SO2浓度受天气条件的影响较大.采暖期,北京当地排放源的影响相对较大;但在大气条件有利输送的背景下,来自周边地区污染排放源的影响不容忽视.     

北京地区供暖季两次重污染过程气象条件对比

为对比分析北京地区供暖季期间两次重污染过程的影响因素,利用气象常规和非常规资料、环保监测站观测资料分析了2016年11月2—5日（以下简称“2016年过程”）和2018年3月11—14日（以下简称“2018年过程”）两次重污染过程的气象条件。结果表明：2018年过程与2016年过程天气尺度高低层天气影响系统类似,地面平均风速均为1.5 m·s-1,大气水平扩散条件基本相似,边界层风场的分布及风速大小基本一致,但2018年过程低层暖气团影响高度达2 km以上且逆温强度很大,大气垂直扩散条件更不利于污染物的扩散;2018年过程PM2.5浓度较2016年过程污染最重单站峰值浓度偏低30.2%,全市平均浓度也较其略低,且未出现爆发性增长阶段,浓度积累增长平缓;2016年过程一氧化碳（CO）出现爆发性增长,4 h浓度上升接近1 000 μg·m-3,峰值浓度为3 179 μg·m-3,黑碳（BC）浓度持续较高且峰值浓度为19 939 ng·m-3;2018年过程期间CO峰值浓度较2016年过程下降24.6%,且未出现爆发性增长阶段,BC有一定日变化特征,峰值浓度为4 228 ng·m-3,远远低于2016年过程。两次重污染过程发生在基本相似的气象条件下,2018年的垂直扩散能力更为不利,但从细颗粒物和一次排放污染物对比来看,2018年过程多种污染物浓度显著下降、平均浓度明显降低,这与人为减排限排等因素密切相关。     

基于GRAPES模式的广州地区大气输送扩散参数及其对PM2.5预报的应用

利用2010年11月—2011年11月广州地区PM2.5逐时监测资料以及GRAPES模式计算的四种大气输送扩散参数预报值,分析评估模式描述四种大气输送扩散参数的性能及其预报广州地区PM2.5浓度的可行性,结果表明:GRAPES模式不同时刻起报的地面通风系数、平均通风系数和湍流动能的预报稳定性与一致性较好,而垂直交换系数相对较差。垂直交换系数、地面通风系数、平均通风系数和湍流动能的量级分别为101、103、103和10-1～100。PM2.5浓度与大气输送扩散参数呈显著负相关,其中PM2.5与14时起报的垂直交换系数相关性最好。使用临界成功指数CSI对PM2.5浓度进行预报检验,得到垂直交换系数对PM2.5的预报稳定性较好,垂直交换系数能大概判别PM2.5为“污染”与“清洁”情况,临界成功指数部分可达70%。垂直交换系数与PM2.5浓度存在显著的超前滞后相关,预报PM2.5浓度是否为“污染”与“清洁”可同时参考原序列及滞后序列的预报效果。      

珠海市中小尺度大气扩散应急数值预报模式系统

采用中尺度的数值预报模式（MM5V3）和大气扩散模式（HYSPLIT4）,并与GIS技术结合,建立了珠海市中小尺度大气扩散应急数值预报模式系统,能够有效模拟事故源排放的大气污染物或有害物质逐时的输送扩散过程;建立了包括地理信息、大气污染源和危险源库,以便估计污染影响范围和程度,受灾人口等,为突发性大气污染事件的处理提供科学可靠的依据。     

北京大兴国际机场不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境影响的模拟研究北大核心CSCD

北京大兴国际机场作为吞吐量巨大的超大型国际枢纽,其运营过程中飞机尾气排放量大,对机场周边地区大气环境的影响不容忽视。为研究不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境的影响,根据北京市环境空气数据筛选出2020年度不利气象条件时段,基于北京大兴国际机场2025年规划相关基础数据,采用排放与扩散模型系统(EDMS)建立飞机尾气排放源清单,开展不利气象条件下大气污染扩散模拟预测分析。气象分析结果表明不利气象条件时段存在小静风、高湿、厚度薄而强度大的接地逆温等特征,该时段北京地区经历以PM_(2.5)为首要污染物的重污染过程,并伴随着低能见度天气。模式预测结果显示在不利气象条件下摩擦速度和混合层高度等参数均处于较小的水平,大气污染扩散条件较差,飞机尾气对周边环境产生较大程度的影响,且污染物落地浓度存在昼间较低、夜间较高的时间分布规律。分析不利气象条件下的污染气象特征和飞机尾气污染物落地浓度分布特征对开展机场大气污染控制措施研究工作具有一定的参考价值。     

珠海市中小尺度大气扩散应急数值预报模式系统

采用中尺度的数值预报模式(MM5V3)和大气扩散模式(HYSPLIT4),并与GIS技术结合,建立了珠海市中小尺度大气扩散应急数值预报模式系统,能够有效模拟事故源排放的大气污染物或有害物质逐时的输送扩散过程;建立了包括地理信息、大气污染源和危险源库,以便估计污染影响范围和程度,受灾人口等,为突发性大气污染事件的处理提供科学可靠的依据。     

复杂地形城市冬季边界层气溶胶扩散和分布模拟

着眼于城市冬季气溶胶扩散特征问题,针对地形复杂的兰州市及周边地区,开发了WRF模式,使之与包含了大气气溶胶辐射效应和气溶胶粒子扩散的综合大气边界层数值模式嵌套,以模拟城市冬季边界层气溶胶的扩散和分布规律。通过一个个例的模拟结果分析,揭示了兰州冬季气溶胶的扩散分布的如下特征;市区盆地内100 m以下存在东、西两个浓度高值中心,中心值为0.6~3.0 mg.m-3,往上浓度递减,1000 m高度处仅为0.02 mg.m-3。受排放源强、源高、气象场等因素的共同影响,白天盆地内气溶胶浓度随高度和时间的变化强烈,白天浓度随时间最大变化幅度为1.0 mg.m-3。气溶胶输送扩散高度可达到600~800 m,此高度以上浓度值很小。代表性测点上模拟的气溶胶浓度廓线表明,中午浓度达到最高,垂直扩散最强。这些结果与以往的烟雾层高度观测和气溶胶光学厚度观测结果吻合。夜间,盆地内气溶胶浓度随高度和时间的变化减弱,气溶胶输送扩散高度在400~500m,夜间浓度随时间变化平均幅度为0.05 mg.m-3。     

第2代大气污染物排放源强反演模式SSIM2及其在城市规划大气环境影响评价中的应用

建立了第2代大气污染物排放源强反演模式（SSIM2）,SSIM2由MM5模式提供气象背景场,先在目标浓度分布的基础上,应用确定大气容量A值法得到污染源强分布的初估场,然后应用多箱格大气平流扩散模式,反复计算污染浓度分布和订正污染源强估算场,直到计算范围内所有网格点上的浓度与目标浓度的偏差小于5％时,即可得到合适的大气污染源强分布。采用山西长治地区大气污染源清单对模式的验证表明,反演的大气污染源强分布与真实源强分布非常接近。SSIM2在天津市和苏州市的城市规划大气环境影响评价中,为城市新建开发区和城市污染源的规划布局提供了科学依据。     

地形对太原市污染物稀释扩散影响的模拟试验

文中利用CAPPS模式进行了模拟试验 ,试图研究在不同环流背景下 ,太原附近簸箕型地形对该地主要污染物(SO2 ,NOx,PM10 )稀释扩散的影响。结果表明 :采用仿真模式地形 ,局地环流背景下 ,簸箕型地形阻碍了主要污染物的稀释和扩散 ,加剧近地层空气的污染 ;大尺度环流背景下 ,且地面为偏南风或偏东风时 ,簸箕型地形有助于主要污染物的稀释和扩散 ,SO2 ,NOx,PM10 浓度减小 ,地面为偏北风或偏西风且风速≥ 5m /s时 ,SO2 ,NOx 浓度减小 ,PM10 浓度剧增。此外 ,还探讨了簸箕型地形对太原市主要污染物稀释扩散作用的机制 ,采用仿真模式地形 ,大尺度环流背景时 ,簸箕型地形对垂直运动具有增幅作用 ,且地形越高 ,增幅越明显。     

修正的拉朗日K模式及其在区域尺度中的应用

本文建立了模拟区域尺度的大气污染物输送与扩散过程的拉格朗日Ｋ模式，该模式结构简单，计算量小。初始浓度场采用高斯烟流扩散模式确定大气污染物的垂直分布，克服了区域模式在近距离短时间预测浓度精度不高的缺点。应用修正的拉格朗日Ｋ模式预测上江苏省区域排放的ＳＯ２在大气中输送与散布过程，验证结果表明该模式的精度能够满足区域环境污染物分布预测等环境应用的需要。     

欧洲ECWMF模式与我国T213模式夏季预报能力的对比分析检验

T213 L31模式(简称T213)是中国国家气象中心在T106L19谱模式的基础上建成的第四代全球中期数值天气预报系统,它于2002年9月1日起投入业务使用。本文根据世界气象组织(WMO)基本系统委员会(CBS)1985年特别会议推荐的数值预报标准化检验方案,采用欧洲中期数值预报模式ECWMF和国家气象中心T213数值预报模式的500 hPa位势高度、850 hPa温度预报格点资料和客观分析实况格点资料,对东亚区域2002年和2003年夏季时段内两种模式的预报能力进行对比分析检验。所得结果表明,ECWMF预报的环流场中的低压槽在102°E以东的我国中东部(102°E以西的我国西部)比实况值偏弱(偏强),高压脊偏强(偏弱);而在我国的大多数地区,T213模式预报的低压槽偏强,高压脊偏弱。     

变分四维同化方法若干问题的数值试验

资料误差和模式误差都可能影响变分四维同化的结果,针对这一问题利用浅水方程模式进行了变分四维同化的数值模拟试验。试验分三种情况进行：（１）仅修正初始场,（２）仅修正模式;（３）二者同时修正。试验结果表明,当模式有误差时,传统的变分四维同化方法（仅修正初始场）可能将模式的误差混淆到初始场中去,尽管在同化期间可得到较好的拟合,但却不一定能保证同化后有好的预报。如果不修正初始场而修正模式,当模式误差不大时     

简评陆面过程模式

在这篇文章中,阐述了陆面过程对天气,气候和大气环流的影响以及陆面过程模式在大气数值模拟中的重要性;回顾了陆面过程模式的发展历史;分析了一些陆面过程模式之间的主要结构差别;讨论了目前陆面过程模式的发展水平和未来的发展方向;简述了大气中尺度模式与陆面过程耦合的必要性以及当今耦合模式的研究现状。     

极冰气候效应的数值试验

利用一个大气环流模式（ＡＧＣＭ）和一个全球耦合海气模式（ＣＯＡＧＣＭ）,模拟了北极海冰边界范围的变化对月平均气候的影响。结果表明,极冰边缘的异常完全可以改变中高纬度某些地区的局地气候。受冷源的影响,北半球中高纬度冷高压加强,低纬度暖高压减弱。同时利用一个全球三维大气环流模式,作了海冰反照率参数化的数值试验,用两种不同的海冰反照率参数化方案,检验对地表面温度、海平面气压、极地表面对太阳辐射吸收的影响。模拟试验表明了冰雪圈反照率的反馈作用,对气候变化的影响十分重要。     

STUDY OF THE POSSIBILITIES OF USING AN AIR MASS TRANSFORMATION MODEL IN TAIYUAN

An AMT-model,consisting of a trajectory model and a one-dimensional boundary layer model,is tested fortrajectories arriving in Taiyuan to study the possibility of using it in Taiyuan.The sensitivity of the model tothe different processes was studied.Some parameters of the model were modified for the purpose of forecast-ing in specific mountainous terrain and dry climate conditions.Results of examples which we have workedout for Taiyuan circumstances for the periods of July(summer)1985 and January(winter)1986,show that the12h runs of the AMT-model are able to reproduce(on historical data)the sounding of Taiyuan.The AMT-modelcontributes fruitfully to short-range weather forecasts(12—36h ahead)during periods of severe air pollution andwhen cold waves occur.     

辐射参数化方案对气候模拟和回报的影响

研究两种不同辐射参数化方案(Morcrette 方案和Ritter方案)对一个大气环流模式及其与一个海洋环流模式的耦合模式的模拟和回报效果的影响. 大气模式的模拟结果表明,采用Morcrette方案模拟的降水较采用Ritter方案有明显改进.采用Morcrette辐射方案的大气模式对夏季500 hPa高度场的模拟比采用Ritter方案的大气模式有明显改进,但对冬季500 hPa高度场的模拟没有改进.大气-海洋耦合模式的20年夏季回报结果表明采用Morcrette方案回报的夏季降水在华北和江淮地区明显比采用Ritter辐射方案好;对于夏季温度,带有Morcrette方案的耦合模式的回报在江淮地区没有带有Ritter方案的耦合模式好,但在黄河以北和新疆等地区,前者明显好于后者.     

小波网络方法用于时间序列分析中非线性模型的研究

把小波网络方法用于时间序列分析中非线性模型，利用小波网络的非线性逼近能力，构造一个非线性函数，并对温度资料进行处理，得到了较好的拟合效果。     

理想热带气旋增强过程中的多尺度涡度收支特征分析

基于中尺度WRF模式,研究了无背景气流环境假设条件下理想热带气旋中低层大气多尺度涡旋运动的发展演变特征。精确的尺度分离是基于傅里叶变换实现的,且原始涡度场被划分为三个尺度范围:系统尺度(大于150 km)、中间尺度(50~150 km)、对流尺度(小于50 km)。研究结果表明:热带气旋的非轴对称本质主要是由于中间尺度和对流尺度上的运动造成的,且中间尺度涡度演变特征与热带气旋增强的阶段性有很好的对应关系,尤其是其快速增强阶段;全尺度涡度收支特征主要表现为两两抵消效应:STR/HAD和TIL/VAD,且前者的净贡献明显强于后者;系统尺度涡度收支特征与全尺度基本一致,但中间尺度涡度收支表现出明显不同特征:积分70 h之前,各收支项均表现出了与系统尺度相反的贡献,之后,各收支项的符号转变与系统尺度相同,但收支项净贡献明显大于系统尺度。总的来说,水平分辨率5 km下模拟的理想热带气旋的快速增强主要与中间尺度上STR/HAD净贡献的快速增长有关。此外,进一步研究了特定时段中间尺度涡度收支项的空间演变,结果表明:在热带气旋增强阶段,各收支项均在涡旋内核的轴对称化中有不可忽视的作用,且TIL在中心负涡度异常衰退、最终变为正涡度过程中起主导作用。      

A NUMERICAL STUDY OF THE VARIATIONS AND DISTRIBUTIONS OF TROPOSPHERIC OZONE AND ITS PRECURSORS OVER CHINA

By means of a three-dimensional meteorological model(MM5)and a chemical model,thedistributions of tropospheric ozone and its precursors over China have been simulated in summerand winter time,16—18 August 1994 and 7—9 January 1995.The distribution of ozone over theTibetan Plateau in summer time is deeply discussed.The simulated results indicate that thedistributions of surface ozone and NO_x are in good agreement with observed results,and humanactivities and photochemical reactions are the main factors controlling the surface ozone and NO_xconcentrations.In addition,higher ozone concentrations are coincided with the air convergence,and the lower concentrations are related to the air divergence.In summer,over the TibetanPlateau the strong flow convergence results in higher ozone concentrations in the lowertroposphere:and the strong flow divergence results in lower ozone concentrations in the uppertroposphere.In winter time ozone concentrations show Iarge-scale characteristics controlled bywesterly flow,and in the jet area they are lower than those outside the jet.