一种可变烟团轨迹模式的计算方案

本文简要阐述了烟团轨迹模式及其在区域空气污染物输送与扩散估算中的应用特点,介绍了目前流行的对各种大气过程模拟处理的途经。运用作者组建的一种模式,选取适当模式参数和气象资料,对一个450×450平方公里范围的区域空气污染物的输送和扩散作了模式计算,算例表明了模式运用的可取性。为进一步了解此类模式性能,作了模式及其参数的灵敏度检验,结果表明:空气污染物的沉积速率、化学转化率、输送风场等对浓度估算结果影响显著,而热力混合层等因子的影响则不甚灵敏。     

复杂气流系统中的空气污染物输送与扩散的烟团轨迹模式研究Ⅱ:参数化及实例模拟

建立了一个三维时变、考虑风切变的烟团轨迹模式,模拟复杂气流系统中污染物散布的特征,对污染物散布的日变化进行了实例模拟。结果表明：模式能较好地反映了气象场日变化对污染物扩散的影响,揭示地面浓度分布规律,模拟结果与一些观测事实合理地一致。     

一种考虑风切变的区域多源实用烟团轨迹模式

本文建立并论述了一种区域多源实用烟团轨迹模式。模式在作者先前工作的基础上,加进了对两个重要方面问题的处理,即:(1)运用质量连续风场调整的客观分析方法,得出三维风场并供作轨迹计算和扩散计算联接输入;(2)考虑风存在垂直切变的处理方案,使得模型更接近实际。对52×56km~2模拟域,含50个高架点源,非定常气象条件下的空气污染物输送与扩散作了计算,模式输出逐时网格风场和地面SO_2浓度分布以及日平均SO_2地面浓度分布与实测结果合理地一致。模式效能表明能够适应区域空气污染管理的需要。     

三维大气扩散粒子分裂(ADPS)模式

本文描述了基于PIC方法的三维大气扩散粒子分裂(ADPS)模式,并用解析解和1988年的广州地区现场观测资料验证了本模式.模式根据局地均匀和定常假设引入大粒子概念、烟团扩散原理和大粒子分裂技术,并运用了嵌套网格.ADPS模式用于模拟气态污染物在大气中的散布,同时也具备模拟TSP扩散的效能.     

珠三角地区日最大混合层高度及其对 区域空气质量的影响

大气混合层高度是影响大气扩散的主要因子之一,其对空气质量评估与污染物的存储量及分布起着重要作用。利用2014年4月至2018年3月珠三角地区香港（沿海站点）和清远（内陆站点）气象探空数据,采用干绝热曲线法估算代表大气垂直方向上大气混合能力的最大混合层高度,探讨沿海与内陆地区混合层高度的差异性,并将最大混合层高度估算值与地面观测的污染物浓度进行相关性分析。结果表明：珠三角沿海与内陆地区的混合层变化具有典型局地特征,沿海日最大混合层高度普遍低于内陆,两地平均高度分别为982 m和1198 m。区域混合层高度的空间差异性由多方面原因造成,其中温度日较差起到关键作用。由于海洋水体的气温调节作用,沿海地区温度日较差较小,因此混合层发展相对较低。珠三角地区各污染物浓度与混合层高度的相关性有较大差异,其中以CO为代表的一次污染物与混合层高度间呈显著负相关,以O₃为代表的二次污染物与混合层高度间则呈显著正相关,而颗粒物作为多源性污染物（既有一次排放,又有二次生成）,其与混合层高度之间的相关性较弱。     

混合层厚度,风速和稳定度对地面SO2浓度分布影响的数值试验

利用Ｅｕｌｅｒ平流扩散方程和Ｋ模式闭合方案的数值解，讨论了混合层厚度、风速和稳定度３因子对银川市冬季地面ＳＯ＿２浓度分布的影响。结果表明，在极不稳定层结（Ａ级）下混合层厚度增加２５０ｍ时能使地面ＳＯ＿２浓度减少４０％～７５％，而在稳定层结下混合层厚度增加２００ｍ时仅减少２０％的浓度；而当混合层厚度和风速分别增加２５０ｍ和３．８ｍ·ｓ￣（－１）、层结由稳定（Ｆ）变为极端不稳定（Ａ），并且当混合层最大厚度和最大风速分别限制在６５０ｍ和４ｍ·ｓ￣（－１）时，老城西部地面浓度减少了９０％，稀释效应最显著。     

修正的拉格朗日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模式预测了江苏省区域排放的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。     

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。     

一个复杂地形扩散模式及其应用

简单搬用现有的山区扩散模式及参数,污染物地面浓度估算误差常达几倍,有时甚至达几十倍。本文采纳VALLEY模式的横向扩散假设,但改变其地形修正方案,构成一个新的山区扩散模式并应用于山区城市渡口市。利用该市的烟源资料,以及由现场试验确定的气象参数和扩散参数进行模式计算,并用二氧化硫的浓度监测资料进行检验。结果表明模式效能明显改善,但在背风坡尾流区及其它气流紊乱区域内的计算效果不好。     

边界层参数化方案在“灰色区域”尺度下的适用性评估

随着数值预报模式分辨率的提高,当模式网格距与含能湍涡的长度尺度相当时,模式动力过程可解析一部分湍流运动,而剩余的湍流运动仍需参数化,此时便产生了湍流参数化的“灰色区域”问题。对传统的PBL（Planetary Boundary Layer）方案在“灰色区域”下的适用性评估,是改进PBL方案以使其能够适应分辨率变化的前提和基础。本研究基于干对流边界层的大涡模拟试验,比较了WRF（Weather Research and Forecast Model）模式中四种常用的边界层参数化方案[YSU（Yonsei University）、MYJ（Mellor-Yamada-Janjic）、MYNN2.5（Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino Level 2.5）、MYNN3）]在“灰色区域”尺度下的表现。研究表明,混合层内总热通量对所使用的参数化方案和水平分辨率均不敏感。不同参数化方案中次网格与网格通量的比例表现出对水平网格距不同的依赖性。局地PBL方案（MYJ、MYNN2.5）在混合层内的平均位温随网格距减小而增大,次网格通量随网格距减小而减小,较参考湍流场对次网格通量有所低估。YSU方案的非局地项几乎不随水平格距改变而变化,对次网格通量的表征并未表现出较强的分辨率依赖性,且过强的非局地次网格输送使混合层内温度层结呈弱稳定,抑制了可分辨湍流输送,不易于激发次级环流。MYNN3方案的非局地次网格通量（负梯度输送项）随网格距减小而减小,使其对次网格通量的表征具有较好的分辨率依赖性。PBL方案在“灰色区域”尺度下的适用性与具体分辨率有关。以分辨率500 m为例,四种PBL方案中不存在一种最佳方案,能对边界层的热力结构和湍流统计特征均有准确的描述。     

基于激光雷达遥感和参数化模式研究城市混合层的发展机制

利用北京大学的微脉冲激光雷达(MPL)观测的偏南气流条件下的混合层高度和夹卷层厚度探测资料,研究简单天气条件下城市混合层的发展机制并与GB94的参数化方案相互映证.通过激光雷达遥感的混合层高度和夹卷层厚度计算了混合层顶的夹卷率A,得到其平衡夹卷阶段的值为0.24.在不考虑机械混合前提下反演了地面感热通量,结果表明遥感的反演值与梯度法的计算值有系统性偏差,但总体上仍旧有较好的相关.偏差量的大小反映了影响混合层发展的机械湍流的参数B,进一步通过GB91模式的模拟确定该参数的最佳值约为3.5.在此基础上讨论了混     

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。     

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。     

Nozaki混合层模式的适用性分析

本文对Nozaki混合层模式的适用性进行了讨论,并将其代入“箱模式”中估算城市大气污染物浓度,与实测值比较,取得了较为满意的结果。     

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。     

大气混合层高度的模式计算和分析

设计了一套描述混合对流层平均状况的平板模式．模拟了混合层平均要素随时间的演变过程。采用能量学方法,通过考虑影响混合层演变的浮力、风切变及下沉等因子,对混合层高度随时间变化的过程进行数值模拟计算,并与实际观测资料比较。结果表明．模式可以较好地应用于实际业务预报中,同时改进了模式的计算方法．分析了各种物理参数对混合层高度变化的不同影响和物理成因。     

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。     

一个预测沿岸陆上熏烟扩散的随机游动模式

本文建立了一个对流边界层中的随机游动扩散模式,并用KNRC试验No.64的资料作了验证.然后考虑混合层顶不规则夹卷界面的作用,应用于楠蒂科克沿岸陆上熏烟扩散问题,将模拟的地面轴线浓度与观测资料以及三个熏烟扩散预测模式的结果作了比较.结果表明:模式的模拟效能良好.所有数值计算均可在微机上实现,便于推广应用,更具实用性.     

修正的拉格朗日K模式敏感性分析

本文分析修正的拉格朗日Ｋ模式分别对于混合层高度、风速、化学转化率、湿沉积清除速率、沉积速率、地面粗糙度、温度垂直递减率等参数的敏感性，得出的结果有利于保证对敏感因子的资料搜集和参数化方案的合理设计。     

建筑物对大气污染物扩散影响的大涡模拟

利用一个大涡模式对一个方形建筑物周围的气流场进行了模拟,并与相应的风洞实验结果进行比较,对比结果表明大涡模拟方法可以精细地反映建筑物周围的流场特征.在此基础上,将拉格朗日随机游动扩散模式与大涡模式相结合,对在受建筑物影响的气流场中的大气污染物扩散进行模拟,模拟结果表明该方法可以很好地模拟出在建筑物影响下的气流变形所引起的各种污染物散布情况.建筑物周围的气流结构特性使得建筑物顶部污染源位置的细小变化可能造成建筑物周围污染物分布形势的很大不同,特别是对建筑物背风侧的空腔区内地面污染物浓度有着很大的影响.当排放