我国东南沿海两次沙尘的化学特征及其源地探讨

通过对１９９２年４月１０￣１４日中常州和１９９８年４月１４￣１７日在西安及南京两次沙尘和天气过程的分析,叙述了沙尘和非沙尘总悬浮颗粒物化学特性的差异。通过与各类土壤化学特性比较以及沙尘发生期的天气背景分析,指出了两次沙尘的可能源地和利用化学元素平衡法定量地求现西北土壤源在沙尘中的贡献率。     

精细PBL模式及其诊断应用

在已建立的一种三维非静力细网格E-ε湍能闭合的动力学框架基础上,作了一些改进的技术处理和试验,包括:(1)利用GIS提供的地形资料,较精确地计算太阳辐射,进而诊断地面温度;(2)引进位势流概念,处理稳定层结条件下初始内插风场的风向变化;(3)引入动力学调整项(αobs-α).在此基础上,就地理信息系统(GIS)提供的一个60km×48km区域作了边界层结构和湍流特征的数值模拟试验,并与实测作了比较,讨论了精细PBL模式的模拟效果,结果表明,新建的PBL模式能较好地模拟表征出复杂下垫面地域的陡峭地形和不规则海岸线对局地风场和湍流场的动力和热力学作用.     

对流边界层顶部特性的对流槽实验模拟研究

利用对流槽研究对流边界层的顶部特性.实验结果表明,产生于混合层的上冲热泡可在对流边界层顶上的覆盖逆温层中激发出重力波;夹卷层的湍流结构表现出各向异性,水平尺度大于垂直尺度,与混合层中的湍流结构明显不同;利用可视图像直观显示了夹卷过程,夹卷层的温度谱表现出独特的结构特征,湍流能谱有明显的分区现象,谱幂率与现有理论分析结果有较大偏离.在实验结果的基础上,提出了关于夹卷速率的新参数化方案,夹卷速率可由地面热通量、混合层高度和覆盖逆温强度确定,方案中的系数C由实验测量数据拟合得出:C=0.95,与Deardroff等的对流槽实验数据的拟合结果(C=1.11)非常接近.     

中国地区沙尘气溶胶输送过程的数值模拟

本文建立了一个包含沙尘起沙、输送、干沉积和湿沉积过程的气溶胶输送扩散模式．并和中尺度气候模式RIEMS相连接研究了1998年1月、4月、7月和1997年10月的沙尘起沙、输送、干沉积和湿沉积的过程。计算1998年1月、4月、7月和1997年10月气溶胶浓度及其分布．并和这四个月份的平均起沙分布以及北京、郑州和南京的实例沙尘分布作了比较．结果表明我国起沙多发生在春季．同时春季也是我国沙尘强度最大的季节。沙尘在我国西北的沙地和沙漠地区起沙后．向我国的东南方向输送．在输送过程中沙尘浓度逐渐降低。     

城市热岛效应的卫星遥感分析

利用MODIS资料研究了2004年4月南京城市热岛特征及其影响因子,结合地表覆盖类型分析了植被归一化指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、地表温度(ts)、地表反照率(α)的城乡差异及其相互关系,探讨了城市热岛(Urban Heat Island,UHI)效应形成的机制.结果表明:南京城区存在着明显的城市热岛效应;城市平均ts比乡村高约10.83%;城市NDVI和α分别比乡村低约为62%和18.75%;NDVI与ts呈负相关,相关系数为-0.73,而NDVI与α之间关系与波段有关;城乡植被覆盖差异是造成UHI的主要原因,其次是地表反照率.     

城镇规划布局对边界层结构影响的数值试验

利用南京大学城市尺度边界层模式(UBLM),对方圆20 km的一个小城镇,以100 m水平格距进行了城市气象环境和边界层结构的数值模拟。结果表明,这种规模的小城镇,其边界层气象场分布与大城市最明显的差异就是城乡温差很小,不论白天还是晚上只有0.1~0.2℃的量值,基本不构成城市热岛现象。在日间层结不稳定情况下,主城区、郊区及居民区三类不同下垫面上的湍能廓线、位温廓线存在较大差异;而在夜间稳定情况下,这些要素的廓线分布几乎显现不出下垫面影响的差异。(1)局部下垫面的变化对模拟域内夜间气象环境的影响较小,差异主要显现在日间,且风速分布的变化强于温度变化。(2)当预留地建成稀疏居民区或稠密主城区时,在试验区下风方向的原有城市下垫面上会有气温升高、水平风速减小,垂直速度增大的现象;而当预留地建成平坦机场或水域时,城市下垫面上会有降温、水平风速增大、垂直速度减小的现象。(3)水域对城市气象环境变化的影响最大,它的存在或扩大会导致下风方向城市湍能、湍流扩散系数的明显减小。(4)备用地变成其它几种下垫面类型都对城市气象环境存在一定影响,但是其影响的程度比变成水域带来的影响程度都要小很多。     

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     

北京交通环境污染诊断模拟初步研究

建立了能够用于评估大型城市交通环境污染与气象条件关系的数值模拟技术,即三维边界层光化学数值模式.其中,高分辨率的精细城市边界层气象场、细致的城市地理与环境参数、空气污染物输送扩散与大气化学模拟以及交通废气污染源的分布等诸多因子是实施模拟研究的几个重要环节.从模拟结果看出,各污染物在地面附近浓度相对高值区位于排放源附近和下风方.在边界层顶附近,污染物浓度分布较均匀,分布趋势和气流一致.虽然仅仅考虑了城区污染物本底浓度和主要交通干道机动车的排放,但交通排放对城区污染物浓度的贡献是较大的.     

人为热对城市边界层结构影响研究

为研究不同人为热源引入方案对城市边界层结构模拟性能的影响，以杭州地区为例，在区域边界层模式（RBLM）中引入一种新人为热源处理方案，即对城市中的人为热排放分层考虑，将低层的人为热源加入地表能量平衡方程，将高层人为热源分布与建筑物高度和密度联系起来，加入热量方程中，同时考虑了人为热源强度的日变化。数值试验结果表明，这是一种比较合理的处理方案。人为热源引入方案对城市边界层结构的影响表现在:气温、湍流动能增加，并通过湍流交换输送到较高层大气；大气不稳定度增加，混合层高度最高抬升了400 m；城市地区上升速度增加，热岛环流加强；白天人为热源一般为太阳辐射的10%～20%，对地气交换的影响较小。夜间没有了太阳辐射能量，对地气交换的影响比日间更明显；冬季低层湍流活动加强，湍能约增加40%，大气层结稳定度降低。     

深凹露天矿大气边界层三维非静力数值模拟及空气质量预测

针对深凹露天矿的情况,建立了一个高分辨的、三维非静力的边界层模式,对某深凹露天矿实际地形及气象条件下的边界层结构进行了模拟,并与一个粒子随机游动空气质量模式相连接,对该露天矿矿区的空气质量状况进行了初步预测。结果表明,该模式具有模拟小尺度深凹地形边界层的能力,复环流区封闭、低速和高湍能的特点是造成坑内污染的重要机制。