M—γ尺度动力模式在SO2扩散数值模拟中的应用

引言在环境影响评价领域,高斯烟流模式被广泛应用于大气污染物的输送扩散计算,由于推导高斯烟流模式的假设条件要求风矢量与湍流扩散系数的时空结构为定常,与实际情况存在很大的偏离,而用逼近真实环境风温场结构的三维动力模式来进行污染物传输过程的数值模拟有其重要意义。本文即采用Ｍ—∪尺度动力模式对太原市ＳＯ２的传输扩散进行了数值模拟个例分析,分析模拟结果表明,Ｍ—∪尺度动力模式可用于大气污染物的数值模拟,能够反映太原市的ＳＯ２浓度分布状况。１Ｍ—∪尺度动力模式简介Ｍ—∪尺度动力模式是基于由地形动力、热力强迫…     

一种粒子——烟团扩散模型的应用研究

本文运用随机游动模拟方法改进建立一种粒子－－烟团模式，成功地模拟了对流边界层条件下污染物扩散，粒子－－烟团模式的模拟结果与水槽试验的结果吻合较好。数值模拟试验结果表明粒子－－烟团模式能在旋放粒子数较少，从而运行时间很短的情况下，得到优于一般随机游动模式的模拟性能。用ＫＮＲＣ的资料对模拟性能作一验证，表明模式也能很好地模拟实际大气中不同稳定度情况下的扩散。     

一种粒子——烟团扩散模型的应用研究

本文运用随机游动模拟方法改进建立一种粒子—烟团模式，成功地模拟了对流边界层条件下污染物扩散，粒子—烟团模式的模拟结果与水槽试验的结果吻合较好。数值模拟试验结果表明粒子—烟团模式能在施放粒子数较少，从而运行时间很短的情况下，得到优于一般随机游动模式的模拟性能。用KNRC的资料对模式的模拟性能作一验证，表明模式也能很好地模拟实际大气中不同稳定度情况下的扩散。     

公路和城市街渠机动车大气污染物扩散模式发展综述

随着城市机动车数量的增加，机动车尾气污染已经成为城市污染物的重要来源。研究机动车尾气扩散规律，可为公路建设，车流量控制，街道大气污染的监测、评价与防治提供科学依据。对公路机动车污染物扩散模型的发展进行了回顾，详细论述了高斯模式、数值模式、统计模式等模式的发展历程及其目前存在的问题，并比较了几种典型模式的性能优劣及其各种条件下的适用性。随后对城市街渠峡谷机动车污染物扩散模型进行专述，指出了街渠峡谷模式研究的难点在于街渠流场模拟，介绍了国外最新街渠流场研究方法。最后提出了当前机动车大气污染物扩散模型存在的主要困难，展望了其解决途径和发展的方向。     

上海市气象场与SO2浓度数值模拟

采用地形坐标系下适合于复杂地形且满足地－气耦合的静力学三维中－β尺度气象预报模式，使用08时的实测流场经变分法初始化后得到的初始流场，模拟研究了上海地区的局地流场时空演变特征，模式较细致地考虑了湍流，长短波辐射，凝结，蒸发，地表热力平衡等因子，在此基础上，使用有限元法数值求解一阶闭合的三维区拉平流扩散方程，模拟了上海地区的SO2浓度分布，结果表明：上海的局地流场具有明显的日变化特征，受海陆温差的影响明显，日间风速较夜间风速大，风向呈顺时针旋转，在不同稳定层结情况下，高架点源排放的高空污染物对地面的污染物浓度有贡献，会千成地面污染物浓度升高。     

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。     

城市热岛成因及其对污染物扩散影响的数值模拟

采用大涡模拟方法,通过数值求解可压缩流体的动力学方程和欧拉型的浓度扩散方程,建立了不同的地表模型,将城市地表差异等因素作为地面热通量的边界条件引入,得到了简单区域上的温度场和流场的三维结构,证实了城乡地表差异是引起热岛现象的根本原因之一,成功再现了城市热岛现象,并研究了城市热岛效应的存在对污染物扩散的影响。     

贵阳市SO2浓度分布的数值模拟

本文使用有限元的ｃｈａｐｅａｎ函数法，数值求解一阶闭合的三维欧大气平流扩散方程（Ｋ模式），并以个性后的Ｍａｓｓ一层中尺度气象数值模式计算复杂地形条件下的水平风场，据实测风廓线推广到三维，将其平流扩散方程的气象背景场输入，联接两模式使之成为研究城市多源污染物分布状况的实用数值模式。利用现有的常规资料作初始值，对贵阳市ＳＯ２浓度分布值进行模拟，结果表明与实测浓度分布基本一致。     

区域复杂地形大气污染扩散的模拟研究

围绕复杂地形区域尺度大气污染物的扩散问题,以贵州西部山区"西电东送"大型火电厂六枝电厂所在区域为例,采用局部嵌套的高分辨率复杂地形大气扩散模式系统,模拟了该区域大气边界层气象场和污染物散布的浓度场,给出二级空气质量标准下各级保证率的小时平均和日均浓度分布,进而得出其年均浓度分布,分析其时空分布及变化特征,研究了山区复杂地形上大气污染物的扩散特性和散布规律。     

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。     

CAPPS在太原市本地化过程中的改进和应用

该文针对CAPPS在太原市运行的误差问题，在分析其主要原因的基础上，变换地形背景场，依据不同季节、不同天气形势，在模式中增加对综合误差系数和扬尘系数的调节功能，进行多种数值模拟试验。结果表明:在误差分析基础上确定的模拟试验方案，使主要污染物SO₂、NO_X和PM₁₀的预报值与监测值的相关系数分别提高到0.96、0.91和0.89，最终使CAPPS成为预报准确率稳定在90%以上的业务化数值模式系统。     

太原市大气电场特征分析

本文主要使用大气电场监测系统资料,分析了太原市大气电场的日变化和年变化,着重分析了高污染地区大气电场值明显高于其他地区的典型特征。在其他不受污染的陆地区域,晴天电场值维持在＋120V左右,而太原市会达到＋600v以上。分析其原因主要是：太原市大气常年污染较严重,主要为气溶胶状态污染物,有粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等,导致大气电导率降低,大气电场强度显著增加。日变化为双峰双谷型,主高值出现在傍晚,次高值出现在午前;主低值出现在清晨,次低值出现在午后,与太阳和人类活动保持较好的一致性。年变化为单峰单谷型,极大值出现在冬季,极小值出现在夏季。     

A numerical simulation of flow and concentration fields on mountain lee-side

In the present paper the numerical integration of the atmospheric thermodynamic equation system is carried out to simulate the flow and concentration fields over a two-dimensional mountain. The concentration distri-butions from a continuous elevated release point at different positions on the lee-side under a variety of atmos-pheric stabilities are calculated to examine the effects of topography on the diffusion of pollutants. The comparison between the results calculated by the model and those observed in field experiments indicates that the model can predict the transport and diffusion of pollutants under different atmospheric conditions over complex terrain and may become an applicable tool for solving the air quality problems in mountain areas.     

太原地区主要污染物污染的气象特征

选用2002年太原地区6个环境监测站主要污染物逐时浓度监测资料和山西省观象台逐时的气象观测资料,系统的统计分析了太原地区主要污染物浓度的时空分布特征,其中包括SO2和可吸入颗粒物PM10平均浓度的逐月变化、采暖期和非采暖期平均浓度的逐时变化,以及主要污染物浓度与地面常规气象要素的相关性。揭示了各代表站主要污染物污染的年、日变化趋势、采暖期和非采暖期日变化的差异,并分析了春季大风天气时PM10与SO2污染浓度的变化特征。     

2010年太原空气污染物特征及环流形势

利用太原市2010年6个环境监测站SO2、NO2、PM10的逐日监测资料和MICAPS、自动站逐日资料,应用统计方法分析了太原市污染物的时空分布特征,并分析了污染严重时期的大气环流形势特点。结果表明：随着城市工业结构变化、集中供暖布局改变、以及住宅小区建设,PM10。已不再是首要污染物,3种污染物的时空分布特征均发生了明显变化;大气结构对污染物扩散的影响也呈现复杂化的特点。     

中国地区城市热岛环流研究进展

城市热岛环流是由城市热岛激发的、存在于边界层的局地环流。这一环流常影响城市区域污染物的扩散及城市降水,是城市气象学的重点研究对象。在过去30多年间,中国城市热岛环流的研究不断取得突破,研究成果丰富。为了今后更有效地开展相关研究,本文从观测分析、理论与数值模拟研究两方面,回顾并总结了我国在热岛环流研究方面取得的成果,包括热岛环流的时空特征、产生机制,以及热岛环流与其他局地环流的相互作用。此外,本文总结了热岛环流对城市及其周边地区污染物水平和垂直分布的影响。     

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。     

2007年冬季沈阳典型大气污染源PM10排放模拟

选取沈阳市区9个典型的大气污染源冬季的PM10。排放浓度资料,利用MM5耦合CALPUFF对2007年12月至2008年2月沈阳城市区域气象场和排放PM10。浓度分布进行月平均数值模拟。结果表明：冬季沈阳地区受高压控制,北风较强,并经过增强、减弱的过程,多呈现对大气污染物扩散不利的天气形势。高空为偏西风且风速较大时,地面和高空有明显的风向和风速的切变,切变有增强和减弱的变化。2007年冬季沈阳市区域月平均大气污染最严重的是2月,污染物分布主要集中在南部、东南部地区,南部地区大气污染最为严重。PM10。浓度分布的范围与风场、地形有直接的关系。地势平坦、风速大时,污染物扩散范围大,污染物浓度小;地势不平、风速小时,污染物扩散范围小,污染物浓度大。     

区域大气环境应急响应数值预报系统

介绍了针对国内有毒气体泄漏等突发性大气中污染物扩散问题建立的区域精细大气环境应急响应数值预报业务系统。该系统基于污染扩散模式HYSPLIT_4,利用中尺度模式WRF为其提供气象场,对污染扩散的路径和浓度以及地面沉降进行计算,系统后端开发了基于GIS的产品制作平台对模式产品进行叠加地理信息的处理。为实现快速应急响应的功能,模式业务系统始终处于热准备状态,并可在接到指令后迅速完成产品制作。文中给出一个大气环境应急响应演习应用实例,显示该模式系统对影响范围较大的有毒气体泄漏事件应急响应工作具备一定的指导意义和应用前景。     

深凹地形边界层风场与湍流场结构及扩散规律的数值研究

建立了一个模拟小尺度复杂地形边界层平均流场和湍流场结构分布特征的三维非静力细网格高阶矩湍流闭合模式,并将此模式与一个拉格朗日粒子随机游动大气扩散数值模式相联结,以边界层气象模式的输出作为扩散模式的输入,构成了一个大气扩和模拟系统,成功地模拟了某地实际深凹露天矿区和理想凹坑地形两种情况下的平均流场、雷诺应力和湍流通量场,分析了其分布特征,并模拟了矿坑内污染物的散布规律