六氟化硫(SF6)示踪剂及其在大气扩散中的应用

六氟化硫(SF_6)示踪剂是新发展的一种有效气体扩散示踪物。本文是国内SF_6示踪法应用于大气扩散实验研究的初次尝试的一些结果。1976年夏,我们初步建立了大气中SF_6示踪样品的气相色谱分析法,检测灵敏度达2×10~(-11)(与空气体积比,以下同),最佳达5×10~(-12),接近国际同类方法的检测水平。1976年秋,在沿海岸某地进行了六次扩散实验,检测了七公里范围内SF_6示踪样品,获得了沿横截风向浓度分布较清晰的廓线,其形状一部分近似正态分布。1977年冬,用同样方法在北京西部山谷作了十次扩散实验,检测了谷内水平和空中垂直浓度分布,初步测定的σ_y和σ_z扩散系数比平坦开阔地区要偏大几倍。     

激光探测大气扩散参数

利用红宝石激光雷达,在烟粒形状任意(或晶轴取向任意)和烟粒成分和谱分布稳定,以及一次散射和独立散射条件下,探测了烟羽相对浓度的垂直剖面分布,从而获得不同天气条件下离烟源下风向一定距离范围内大气扩散参数σ_y和σ_z。     

扩散参数的风速订正及短期扩散浓度的分布概率

本文对扩散参数σ_y、σ_z的随机波动性进行了若干物理分析,得出结论为:(1)风速对σ_y,σ_z随下风距离的变化规律有较大影响;(2)短期浓度模式计算中,扩散参数的随机波动不可忍略。利用1983年10月南京大厂地区的实测资料验证了上述结论,对扩散参数随下风距离的变化规律作了风速订正。本文并试图通过风速的概率分布来获得扩散参数的概率,从而进一步探讨以概率的形式来表示短期扩散浓度的分布。     

风垂直切变对中距离扩散特征的影响

使用行星边界层(PBL)内垂直涡旋扩散系数K_z的湍流统计形式和埃克曼风廓线,对三维扩散方程作数值解,分析讨论了风速、风向的垂直切变对污染轨迹和水平扩散参数σ_y的影响,得到一包含民切变因子的污染轨迹和σ_y的表达式。计算结果表明,在影响中尺度扩散的因子中,风切变是—重要因子,尤其是中性到稳定大气一侧,风切变σ_y的影响已超过湍流本身的贡献,因此,它是一个最重要的因子。我们将本文的扩散型σ_y和考虑风向切变订正后的 Pasquill’s扩散型以及在9个不同地方收集到的野外实测资料作了比较,其结果表明,本模型比P氏模型更接近实际,在稳定大气一侧,P氏扩散型的风向切变订正过大。     

玛纳斯电厂冬季大气扩散的试验研究

在进行大气环境质量的评价和预测时,对大气扩散规律的分析是十分重要的.目前普遍采用的方法之一是用观测平衡气球轨迹的方法计算扩散参数.本文对1989年冬季,在玛纳斯电厂用平衡气球轨迹法进行的大气湍流扩散试验资料作了分析计算,并与P-G(帕斯圭尔一吉福德)结果进行了比较,提出了厂区不同稳定度条件下的大气湍流扩散参数σ_y和σ_z,为研究和摸清该区大气污染物的扩散能力提供了依据.     

辽宁地区大气气溶胶粒子的垂直分布特征

详细分析了１９９６、１９９７年春末夏初在辽宁省进行的大气气深胶飞机观测的０～５ｋｍ气深胶粒子数深度和尺度谱分布的垂直、水平变化,初步讨论了它们与温度和相对温度的关系。结果表明,混合层顶上下粒子数深度具有不同的垂直分布特征;粒子谱受不同形成机制影响,表现为多峰分布;水平方向上气溶胶粒子数浓度存在显著变化;温度层结和相对温度对气溶胶粒子的浓度和谱分布有明显影响。     

基于欧拉观测的大气扩散参数计算方法

利用超声风速仪对吉林省敦化市大石头镇进行了夏、冬季各10 d的观测。根据大气湍流扩散参数统计理论,利用欧拉观测的风速资料求解正态扩散模式中的大气扩散参数。结果表明:2005年夏季和2007年冬季B—F类稳定度的σy和σz均呈减小趋势,横轴y方向的总体扩散水平大于垂直方向z轴的总体扩散水平。夏季的σy在B—D类明显高于冬季的σy,且随着水平距离的增加更为明显;E—F类,夏季的σy在x=100 m处,略低于冬季,但随着水平距离的增加,夏季的σy比冬季的σy增加更快;夏季的σz在B—F类均高于冬季的σz,且随着水平距离的增加更为明显。该计算方法具有可操作性和实用性,可作为研究该地区大气湍流扩散规律和污染模式选取参数的依据。     

局地山区地形对大气扩散参数影响初探

本文通过特殊喇叭口山谷地形下实测的平衡球资料对大气扩散参数的估算,表明在一定的地形条件下,稳定稳定度下的垂直扩散参数σz 可大于中性稳定度下的σz。得出在山区某些特殊地形的局部区域,不能用现有的同类稳定度的扩散参数提级的办法来代替该地区该稳定度下的扩散参数。而用平衡球资料估算扩散参数这种粗糙的方法,也要比用现有的扩散参数精确。     

背风坡流场和浓度场的数值模拟

本文利用数值积分方法求解二维山地地形大气热力-动力学方程组以及扩散方程。模拟了山地背风坡的流场情况.作为应用,模拟了背风坡不同位置上的排放源在不同的大气稳定度条件下浓度场的分布情况,通过浓度场的垂直扩散方差σ_z~2和实测资料的比较表明:本模式能够反映不同地形和不同天气条件下的污染物质输送及扩散状况,因而有可能成为解决复杂地形上污染扩散的实用方法.     

南票地区大气扩散参数实测计算

利用南票地区野外平衡球观测资料分别计算了不同稳定度下的大气扩散参数,并将不同稳定度下的结果与其他扩散参数进行了比较。结果表明:在不同条件下,由于南票地区地形相对复杂,该地区的σy和σz值均大于同级Briggs公式给出的结果;试验结果仅适用于远距离的高架源排烟扩散计算,而对于近距离(如2 km以内),则需采用其他试验结果。     

层状云人工增雨撒播方法的有效性初探

利用已建立的模拟层状云中催化剂扩散的三维时变烟团轨迹模式, 研究人工增雨撒播方法的有效性。根据１９９６－０３－３１－０８ 时实测常规气象资料和１４ 时飞机实际播撒参数, 对陕西省关中地区飞机人工增雨作业中的催化剂输送扩散进行了数值模拟, 对不同的大气层结和扩散参数做了敏感性试验分析, 根据达到有效催化的浓度（１０ 个／Ｌ）标准, 初步分析撒播方法的有效性。结果表明： （１） 非均匀、非定常、非垂直撒播线源的催化剂输送扩散特征是, 浓度等值线空间分布图形类似于撒播线, 但更为复杂, 已不满足高斯分布; （２） 催化剂的扩散与湍流扩散系数、风场分布相对应, 水平扩散范围大于垂直扩散范围; （３） 大范围的撒播并不象人们期望的那么有效, 因为云中存在许多无催化剂影响的区域, 建议飞机人工增雨作业中设计撒播方案时, 应该科学慎重;（４） 催化剂的扩散对湍流扩散系数非常敏感, 建议模式中最好含有湍流预报项。     

大气扩散参数估算方法的适用性研究

本文对Pasquill估算大气扩散参数的方法在城郊复杂地形条件下的适用性进行了研究.采用近几年来,大气边界层理论和观测研究的结果,以Pasquill估算扩散参数方法对上海宝钢地区的大气扩散参数进行了计算,并与1984年上海宝钢地区SF_6示踪大气扩散实验的结果及平衡球实验结果进行了比较,具有较好的一致性.     

唐山市大气扩散参数的实验研究

一、引言 在实际工作中,大气污染物浓度的估算和风向风速、大气扩散参数σ、烟气的抬升高度、源强以及地理环境等因子有关。了解大气中污染物的稀释能力及扩散规律,是从事大气污染扩散工作者最关心的问题之一。其中确定大气扩散参数σ值尤为重要。国内外许多大气研究者在这方面做了大量的理论探讨和实验研究工作,总结出一套适用于城市和平原的大气扩散参数的近似公式和图     

层状云中非垂直多条撒播线源催化剂扩散的数值模拟

首先建立了一个模拟层状云中催化剂扩散的三维时变烟团轨迹模式。该模式能够模拟层状云中多条（与风向）非垂直撒播线源的催化剂扩散特征。在模式中,详细考虑了地形、垂直风切变对催化剂扩散的影响以及催化剂播散参数的时空变化和催化剂的湿清除效应以更接近于实际过程。其次建立了一个细网格三维非静力中－β尺度动力学预报模式,用于模拟大气流场和湍流场,以其作为烟团轨迹模式的背景场。最后根据１９９６年３月３１日０８时实测常规气象资料和１４时飞机实际播撒参数,对陕西省关中地区飞机人工增雨作业中的催化剂扩散进行了数值模拟,对不同的大气层结和扩散参数做了敏感性试验分析。模拟结果表明：（１）在非均匀、非定常及非垂直直线源情况下,层状云中催化剂扩散的浓度等值线空间分布较复杂,不满足高斯分布。（２）催化剂的扩散与湍流扩散系数、风场分布相对应,水平扩散范围大于垂直扩散范围。（３）不稳定层结有利于催化剂扩散和多条线源的合并,扩散系数越大,扩散范围越大,线源间合并越早,撒播的线源间距可以大些。（４）陡峭地形对低层风场和湍流场影响较大。     

南京及周边地区雷达气候学分析

为了研究南京及周边地区暖季（6-9月）对流风暴的活动分布规律,利用2009-2013年6-9月长时间序列的南京多普勒天气雷达数据识别对流回波并格点化,统计并分析了南京及周边地区对流风暴的气候学分布特征,结果表明:（1）在暖季,南京及周边地区对流风暴具有明显的区域分布特征,其中7与8月为对流风暴活动高峰期,对流风暴频数分布大值中心位于南京东部沿江地区;（2）不同尺度和伸展高度对流风暴的分布特征各不相同,较大较深对流的分布大值中心更加明显;（3）对流风暴的垂直结构因月份不同而有所差异,7与8月对流风暴强度最大;（4）不同尺度和伸展高度对流风暴频数存在明显的日变化特征,呈多峰分布,主峰值区位于午后,同样,各月份对流风暴频数的日变化特征也非常明显,呈单峰或者多峰分布。      

层状云播云线源非均匀、非定常输送扩散数值模拟

大多数层状云播云线源输送扩散模式常采用一些不合理的假设，使得输送扩散过程中起重要作用的一些物理过程被忽略。烟团轨迹模式能够处理源参数和气象要素的时空变化，适用于各种尺度和各类源的输送扩散模拟。因此，本文建立了一个模拟层状云播云线源输送扩散的三维时变烟团轨迹模式，并考虑了地形，垂直风切变作用，播云参数的时空变化和线源的湿清除效应。增雨作业实例我的数值模拟研究结果表明：模拟的播云线源输送扩散特征与输送扩散的基本理论和一般规律相吻合，并且再现了非垂直（与风向上）多条播云线源非均匀非定常的输送扩散特点。浓度等值线水平，垂直分布均不规则，比均匀定常点源更为复杂，整体不满足高斯浓度分布，表明在这种情况下均匀定常模式已不适用。另外，模式能够精确地模拟出播云线间的精细结构。     

南京北郊大气垂直扩散参数特征的测量及其应用

利用平面照相法,以江苏南热发电有限责任公司#Q2号烟囱为研究对象,进行了500次拍摄,通过风向风速、云量、太阳高度角等气象数据,确定了不同稳定度下南京北郊大气扩散参数的特征。与P-G扩散曲线对比发现,在强不稳定A、弱不稳定C、中性D层结中,南京北郊的大气垂直扩散参数在距离排放源200 m范围内更不稳定,而在200—1000 m范围内更稳定。其中,不稳定B层结的扩散曲线与P-G扩散曲线一致,较稳定E、稳定F层结出现于白天的频率很低。对比垂直扩散参数幂函数表达式σ_z=γx~α的系数值γ和α,本研究中α值分别比国家标准增加了28. 6%(A层结)、56. 4%(C层结)、30. 4%(D层结),而B层结的α值却比国家标准减少了22. 9%。此外,通过高斯扩散公式计算得到SO_2和NO_X扩散到观测点的浓度,发现该计算值仅占气象楼污染气体监测平台实测SO_2和NO_X浓度的0. 82%和0. 69%。结合风场发现,SO_2和NO_X实测值受观测点东部工业污染物排放的叠加效应影响较大。其中,NO_X的实测值在受到偏东风和偏南风的影响时具有较大值,且在0. 5～1. 5 m·s~(-1)的较弱风速影响时,NO_X的实测值将达到60μg·m~(-3)以上。     

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。      

上海地区持续东风系统控制下污染扩散条件分析

利用常规气象资料、物理量场资料、PM2.5小时浓度数据和激光雷达资料,对2014年上半年上海地区持续东风系统控制下两次截然不同的污染变化时空分布特征及其扩散条件进行对比分析。结果表明：海陆温差变化造成两次过程垂直扩散条件显著不同。1月26日海温相对于陆地较高,东风气流为暖平流,海陆热力差异造成近地层垂直温度层结趋于不稳定,加速边界层污染物的垂直扩散;而3月10日过程则相反,海温相对于陆地较低,东风气流为冷平流,造成近地层垂直温度层结趋于稳定,抑制边界层污染物的垂直扩散。此外,激光雷达资料能够直观反映污染物垂直分布,对于了解污染过程的传输特征和形成有一定指导意义。     

北京城区冬季空气污染物垂直分布与气象状况的观测分析

在北京城区布点实测了冬季 (2000年1月26日~2月2日) 主要空气污染物 (SO₂、NO_x) 浓度的垂直分布以及边界层气象要素的分布, 并对该时间段内气象条件和污染物浓度分布之间的关系做了初步分析。结果表明:在不利于扩散的气象条件下, 污染物浓度剧增; 随着气象状况的交替变化, 污染物浓度也呈交替变化的规律; 在同一建筑物的不同高度, 污染物浓度分布存在差别; 在同一建筑物不同朝向处, 污染物浓度也存在差异, 特别是在不利扩散的气象条件下, 空气质量差异可达一个级别。此外, 城南和城北处的污染物浓度也有显著的差异。