山区城市大气污染物传输扩散的数值模拟

利用Monte-Carlo模式预测了山区城市（贵阳市）的SO2地面浓度分布。为实现城市面源的数值模拟，对Monte-Carlo模式的浓度计量和水平扩散等方面做了改进。作为模式的输入参数，风场得自于对三维观测数据的客观分析，湍流的参数化公式按现场超声风速仪实测数据进行了调整和校核。其风廓线不完全遵循一般规律，在距地面50—500m之间，常出现一极值风层；该地区具有典型的山区小风扩散特征，稳定时u、v湍谱峰值明显地移向低频，水平扩散明显偏大。对模式做了理论和实验校核。在均匀湍流场条件下，和解析结果一致；冬季日平均浓度的预测值和监测值的相关系数为0.96。数值模拟结果表明:贵阳市冬季大气污染物的传输扩散主要依赖于强不稳定的天气条件和极值风层的扩散和通风作用。     

一个有限区域中尺度模式的设计及预报试验

以一个６层原始方程模式的基本动力学框架为基础，设计了一个对物理过程考虑得较全面的中尺度原始方程模式。该模式采用（ｘ，ｙ，σ）坐标系；大气上界取为１０ｈＰａ，提供多种水平边界条件；水平和垂直分辨率均可调；降水方案包括大尺度降水和深厚积云对流降水；地面温度的计算采用地面热量收支方程；考虑了地气和海气交换作用；垂直交换系数的计算采用Ｌｉｏｕｉｓ格式；水平扩散采用二阶形式和四阶形式相结合的方案，扩散系数是网格点位置和风场的函数；积分方案采用经济的中央差格式。在水平格距取８０ｋｍ，垂直方向不等距地分为１６层的分辨率条件下，利用该模式进行逐个个例预报试验。结果表明，模式计算稳定，能较好地报出主要的天气形势，预报的降水也较接近实际。文中给出了一些检验指标的统计结果。还在预报能力及模式特性方面与原６层模式进行了对比。     

武汉市区SO2污染浓度预报方法研究

对武汉市ＳＯ２污染浓度建立了三套预报模式，潜势预报模式，预报模式、扩散模式。潜势预报模式是根据天气系统分类，用编码分类法，使模式定量化；统计预报模式具有多因子综合影响的天气意义及统计预报这理化的优点；扩散模式是一种定量动态预报方法。污染浓度预报方法的研究可为控制、防治大气污染提供科学依据，以利于治理、改善大气环境。     

“雅安天漏”研究II．数值预报试验

本文建立了一个用于研究“雅安天漏”的有限区域数值预报模式，并用该模式对１０个“雅安天漏”个例进行了数值预报试验，取得了较满意的结果。该模式动力框架的主要特点是：（１）模式的基本方程组便于构造出完全能量守恒的差分格式；（２）采用了静力扣除；（３）模式的垂直坐标选用了η坐标；（４）选用Ｅ网格作为变量的水平分布形式；（５）位势高度与其他预报量在垂直方向交错分布；（６）对Ｅ网格的波解分离问题采取了特殊的处理技巧；（７）首次采用“半格距”差分解决了矩形Ｅ网格及球坐标Ｅ网格沿对角线的差分计算；（８）采用显示分解的时间积分方案；（９）尽量保留初始场信息。模式的物理过程主要包括：（１）大尺度凝结降水；（２）对流调整及对流降水；（３）水平扩散和垂直通量输送；（４）地面辐射收支和边界层参数化。试报降水的主要降水中心及降水范围与观测分析比较相似。大于１０ｍｍ和２５ｍｎ降水的ＴＳ平均评分分别为０．４１和０．３２。     

云南安宁市辐射雾大气扩散参数研究

利用三向风标探测资料，分析了安宁县辐射雾中的扩散参数，结果表明：平均风速对水平风向脉动标准差起着重要作用，是影响水平湍流扩散的关键因子；雾中的横向和铅直方向扩散参数分别相当于ＰａｓｑｕｉｌｌＢ类和Ｄ类稳定度下的扩散参数，表明在辐射雾出现期间，虽然铅直方向上的扩散能力不强，但有较强的水平扩散能力。     

飞机增雨催化剂水平输送与扩散速率的研究

研究了飞机增雨中催化剂的水平输送与扩散速率，为设计播云间距，估算影响区大小，位置，影响时间提供科学的定量依据。根据飞机人工增雨作业个例，利用层状云中催化剂输送扩散的三维时空变模式，对播云催化剂水平输送和扩散速率进行了模拟研究。结果表明，云中催化剂水平输送仅与风场有关，1h的平均值达到65km，催化剂扩散速率与风、温、湍流有关，1h平均为0.82m/s。     

温坨子区域地面水平流场分布特征研究

利用辽东湾温坨子地区冬夏两季大气扩散试验资料，采用风场诊断模式，对拟建核电站厂区水平风场的分布特征进行了研究, 以为评估该地区拟建核电站的大气污染扩散状况提供基本参数与依据。结果表明:冬季该地区水平风场分布主要有3种形式:1) 呈偏南风型的风场；2) 偏北风型的风场；3) 厂址附近位于高低压中心之间，或整个区域是一均压场, 这时系统风弱，局地风 (包括山谷风及海陆风) 明显，整个区域地面风场比较混乱。夏季该地区水平风场分布主要有4种形式:1) 受季风控制，呈偏南风型的风场；2) 系统风较弱，呈海陆风型的风场；3) 锋前低压控制，产生切变型的风场；4) 受季风控制，呈偏北风型的风场。     

中尺度对流雨带飞机观测资料分析和数值模拟研究

本文使用MM5中尺度数值模式，采用不同分辨率(90、45、30和15Km)相同的Reisner混合相微物理显示方案，及Betts—Miller和Grell的对流参数化方案，对2003年7月8日吉林省境内中尺度对流雨带天气过程进行了数值模拟试验。结果表明：不同尺度的天气系统，需要不同分辨率、不同参数化方案的中尺度模式进行模拟，提高模式的分辨率可以增强对含有对流的中小尺度天气系统的模拟和预报能力；模式的水平分辨率和对流参数化方案对模拟强降水中心有重要影响；当MM5模式分辨率提高时，模拟的细化给降水分布、降水强度带来一些改进，但主要雨区内也出现了一些虚假预报中心水平扩散；低层正涡度区，高层负涡度区的配合，对低层辐合上升运动有利、能促进对流发展；从散度场的分布特征看。低层850hPa的水平辐合区域强弱与降水的大小有密切关系，强水平辐合区与强降水区有很好的对应关系。因此，在MM5模式业务化时应该根据天气特点来选择模式分辨率和对流参数化方案，以使模拟结果更接近实况。     

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。     

北半球七层原始方程谱模式（三）及其五天中期数值预报试验

北半球七层原始方程谱模式ff考虑了较完整的物理过程:（1）地形作用（采用了σ坐标系）和地面摩擦；（2）动量、热量，水汽的水平扩散过程和垂直扩散过程（其中包括了下垫面感热和水汽作用）；（3）水汽凝结潜热作用；（4）云和辐射作用；（5）积云对流过程等。上述模式采用了非线性平衡方程初值化方法。并利用逐日客观分析资料，制作5天中期数值预报试验。本文给出了1982年冬季和夏季的20个例子的五天数值预报验证结果和一个例子的中期数值预报图和对应的实况图。预报效果比较好。在数值预报试验中，虽然纬向波数只取15个波，但所取得的短期、中期的预报效果能和一些较高分辨率模式的预报效果相比较。     

CAPPS1和CAPPS2数值预报模式对比分析

对CAPPS1模式和CAPPS2模式预报广西污染物进行了对比分析。主要对比了其污染扩散原理、气象预报模式、操作系统、运行时间、预报时效及预报效果。分析表明：CAPPS1和CAPPS2模式对各种污染物预报的相关系数均在0．44以上，两种模式预报广西空气污染都是可行的；两种模式均对SO2的预报效果最好，NO2次之，PM10相对最差；CAPPS2模式对各种污染物的预报值与实测值相关系数均比CAPPS1高，其中NO2的相关系数提高幅度最大；CAPPS2模式对NO2和PM10的预报准确率比CAPPS1偏高，而对SO2的预报准确率比CAPPS1偏低；CAPPS2预报首要污染物正确率比CAPPS1高出11个百分点，而预报首要污染物等级正确率则高出9个百分点。     

利用HYSPLIT_4模式分析珠海地面SO2浓度的变化规律

利用HYSPLIT_4传输、扩散模式，模拟大尺度气象场下的1999年10月-2000年1月珠海地面SO2浓度变化规律，结果与实测资料对比表明，模式较好地模拟出珠海地面SO2的浓度水平和变化趋势。模拟结果经过分析还表明，珠海地面S02浓度受到广东省其它地区尤其是珠江三角洲地区城市污染源排放的影响；其浓度变化与广州900m高度（或965hPa等压面）水平风场具有相当好的对应关系。     

山区复杂地形上区域大气质量模式的试验研究

由于复杂地形上的气流多变，所以，进行区域空气质量模拟是比较困难的。根据大气污染总量控制和环境规划的需要，发展了一种可适用于山谷城市的大气质量模式，该模式的主要特点；（１）采用目前尚少的复杂地形上的三维边界层模式作为大气扩散模式所需城三维边界层要素场；（２）用复杂地形上的三维以模式和斯扩散氏架源（包括面源）和主架源所造在的地面ＳＯ２浓度，然后将两者的模拟浓度在相应网各上叠加。验证结果表明，该混合模式     

对流边界层中粒子随机扩散模式和高斯模式的比较

用粒子随机扩散模式和高斯模式模拟的对应３种源高的横风向各分浓度的结果与水槽试验的结果进行比较,发现粒子随机扩散模式能较好地模拟出水槽试验结果,说明该模式能用来模拟对流边界层的扩散,而高斯模式不能完全反映对流边界层的扩散。比较两种模式的模拟结果,发现粒子随机扩散模式由于考虑了对流边界中由卷流和热泡引起的垂直方向上湍流的非均一性,比高斯模式能较好的模拟出污染物在垂直方向上充分混合较快、水平方向上扩散范     

Monte-Carlo 法模拟复杂地形对扩散的影响

不考虑边界层中层结作用，引入Kao得到的复杂地形中的平均流场分布和近十年来PBL实验和理论研究导出的新的湍流统计量参数化关系，本文用Monte-Carlo模式模拟了复杂地形对扩散的影响，结果表明:地形的影响主要是迎风坡抬升和背风坡下沉；陡峭地形和平缓地形的影响不完全相同；在陡峭地形和大的平缓地形的背风坡能够形成空腔区，空腔区内出现闭合的浓度中心，且地形越陡峭，闭合浓度中心的范围越大；大地形对扩散的影响可以掩盖其下风方小地形的影响。     

Monte—Carlo法模拟复杂地形对扩散的影响

不考虑边界层中层结作用，引入Ｋａｏ得到的复杂地形中的平均流场分布和近十年来ＰＢＬ实验和理论研究导出的新的湍流统计量参数化关系，本文用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ模式模拟了复杂地形对扩散的影响，结果表明：地形的影响主要是迎风坡抬升和背风坡下沉；陡峭地形和平缓地形的影响不完全相同；在陡峭地形和大的平缓地形的背风坡能够形成空腔区，空腔区内出现闭合的浓度中心，且地形越陡峭，闭合浓度中心的范围越大；大地形对扩散的     

对流边界层中地面源的铅直扩散模拟

对流边界层(CBL)中高架源浓度轴线下倾而地面源浓度轴线上升。本文分析了形成这种相反的几何图象的机理，从而认为:只要能够恰当模拟CBL中铅直湍流结构的特征，一个粒子随机扩散模式应既能模拟高架源的扩散，也能模拟地面源的扩散。因此，用作者早先模拟高架源的模式模拟了地面源的铅直扩散，同样获得较好的结果，进一步证实了模式的有效性。本文还应用Thomson准则检验了模式，讨论了它在理论上的合理性和适用范围。     

复杂地形条件下三维多源浓度场模拟

目前，国内外使用的大气扩散模式很多，主要的是高斯模式及对它的各种订正形式。高斯模式的前提条件是污染物浓度符合正态分布，是适用于开阔平坦地形上的中小尺度模式：由于高新模式的局限性，对于复杂地形和复杂流场情况下的天气扩散问题，更多地采用烟团模式或K模式，     

“雅安天漏”研究 II. 数值预报试验

本文建立了一个用于研究“雅安天漏”的有限区域数值预报模式，并用该模式对10个“雅安天漏”个例进行了数值预报试验，取得了较满意的结果。该模式动力框架的主要特点是: (1) 模式的基本方程组便于构造出完全能量守恒的差分格式；(2)采用了静力扣除；(3)模式的垂直坐标选用了η坐标；(4)选用E网格作为变量的水平分布形式；(5)位势高度与其他预报量在垂直方向交错分布；(6)对E网格的波解分离问题采取了特殊的处理技巧；(7) 首次采用“半格距”差分解决了矩形E网格及球坐标E网格沿对角线的差分计算；(8)采用显示分解的时间积分方案；(9)尽量保留初始场信息。模式的物理过程主要包括: (1)大尺度凝结降水；(2)对流调整及对流降水；(3)水平扩散和垂直通量输送；(4)地面辐射收支和边界层参数化。试报降水的主要降水中心及降水范围与观测分析比较相似。大于10 mm和２５ mm降水的TS平均评分分别为0.41和0.32。     

中尺度模式中p-面与σ-面扩散差异的数值分析

对常用的四阶线性水平扩散的两种方案进行了量纲分析和简化，并用有地形中尺度模式对两种方案做了详细的对比数值试验和分析。一种方案是在σ－面上计算水平扩散（以下简称为方案Ａ），另一种方案是通过坐标变换使扩散在准ｐ－面上进行（以下称为方案Ｂ）。试验结果表明，在地形平缓区域，两种方案的预报差异较小，而在陡峭地形附近，则预报差异很大，两方案的２４小时降水预报差异可达５０ｍｍ以上。原因是方案Ａ中出现了温度和湿度