Hilbert方法在大气边界层湍流特征分析中的有效性

介绍一种新的建立在经验模态分解(EMD)方法基础上的非线性、非平稳数据分析技术一Hilbert分析技术,并首次将其应用于大气边界层(PBL)湍流数据的分析,初步探讨了其在PBL湍流研究中的有效性.通过对城市与森林冠层上湍流资料的能量分布特征和统计平稳度进行分析、比较,结果表明:Hilbert谱分析能有效地对PBL湍流信号进行分析.它的边缘谱分析能够有效地探测PBL湍流信号的能量分布特征,统计平稳度分析也能有效地给出PBL湍流信号平稳性的定量化测量,这些将有助于建立合适的数据质量控制方法,以及对现有空气质量与扩散模式中扩散参数的计算加以改进.文中个例分析中,城市和森林冠层上空的湍流有一定相似性,湍流混合都比较充分,但森林冠层上湍流信号的能量更多地集中在大尺度湍涡,且扰动风速的高频部分具有更强的间歇性.对于相近高度的湍流信号来说,多数情况下,森林冠层上相同尺度的湍涡表现得比城市冠层上更不稳定,但湍涡的含能量要更低.     

南京市主城区大气颗粒物来源探讨

在2005-05-03——05-27期间,用Anderson九级采样器在南京市两个采样点采集大气气溶胶样品,同时进行了部分排放源的采集。用X射线—荧光光谱仪(XRF)分析得到气样及源样中PM10的化学成分,分析了南京市大气气溶胶的元素质量谱分布,进行了PM10的富集因子分析,并应用化学质量平衡法(CMB)计算各类源对气溶胶PM10的贡献。结果表明,各类污染源对南京市气溶胶PM10的贡献率分别为:建筑尘(35.45%)、煤烟尘(22.13%)、土壤尘(20.27%)、硫酸盐(5.43%)、汽车尘(4.61%)、海盐(1.91%)、冶炼尘(1.69%)、其它源(8.51%)。文中还结合了南京市TSP和PM2.5的来源解析结果,分析了南京市不同粒径气溶胶颗粒物的污染特征。     

大气边界层的室内模拟研究--夹卷层温度场结构分析

利用室内水槽模拟大气对流边界层,并用多探头测量和光学方法测量分析夹卷层的夹卷过程和温度场结构.测量结果表明,夹卷层的温度场不同于各向同性湍流场,主要原因是夹卷层中含有一些大尺度的相干涡旋.     

南京市大气NOx扩散规律与防治对策研究

以实用的多源大气扩散模型计算了南京市点源、面源及流动源等各类污染源对地面及不同高度的关心点上N0。年平均浓度分布状况及其各类源的平均浓度贡献率，分析了影响NO。在大气中扩散的主要因素，着重对交通源的排污扩散进行研究。发现2000年南京交通源对大气中NO。浓度的贡献率在市区绝大多数地区已超过70％。另外，还将美国的CAI．INE3模式引入南京。模拟了2000年交通源的排污扩散状况。结果表明，经过修正的CAuNE3模式基本上能合理地描述城市道路N0。的污染状况。根据城市管理部门给出的3种NO。减排方案，计算了实施这些方案后大气中NO。污染状况。结果表明。不能继续维持南京市的交通现状。而必须实施机动车车辆控制或排放因子的限制。     

硫酸盐气溶胶直接辐射效应在线与离线模拟方法的比较

利用区域气候模式RegCM 2与大气化学模式连接的模拟系统 ,比较了硫酸盐气溶胶辐射强迫的在线、离线模拟方法的硫酸盐柱含量、大气顶直接辐射强迫及地表温度响应。发现 :在线与离线模拟方法得到的硫酸盐柱含量、有无反馈大气顶直接辐射强迫和地表温度响应在许多地区有很大差异 ,这种差异在较小区域平均的尺度上更显著 ,在全区域平均尺度上也较为明显 ,是不能被忽略的 ;结果显示从硫酸盐含量到辐射强迫和地表温度响应逐渐加大的差异 ,说明硫酸盐气溶胶的辐射强迫与模拟方法有关 ,显示出较大的不确定性。     

城市低层大气臭氧生成的模拟研究

利用一个城市边界层臭氧模式，以南京市为对象，研究了臭氧在城市低层大气中的形成机制和规律，得出了南京市18个交通点的日臭氧浓度最大值的分布图。结果表明，南京市白天有相当长的时间是处于臭氧超标的状态，不少交通点的日最大臭氧浓度值是标准的2－3倍。文章还模拟了PAN，OH自由基和HCHO这三种重要物种的日变化规律。同时，本文选择南京市东郊的紫金山风景区，实次探讨了植物排放有机物对臭氧生成的贡献。从模式的模拟研究可得，与人为因素相比，植物排放对臭氧生成的作用也是不可忽视的，值得作深入一步的探讨。     

热浮升烟流扩散的拉格朗日粒子模拟

本文建立了一个处理对流边界层热浮升烟流扩散的拉格朗日粒子模式。模式既考虑了对流边界层的特殊气流结构，并作了均匀湍流参数化的简化；同时提出了在拉格朗日模式中合理计入热浮升烟流抬升影响的近似方法。模拟计算结果表明:烟流热浮力的影响使得地面最大浓度值远比被动烟流的低，而且出现位置离源更远。模式计算与外场试验结果合理地一致。模式物理概念明确合理，输入参数少，计算量小，具有简单实用的优点，适合日常环境应用需要。     

A Laboratory Modeling of the Velocity Field in the Convective Boundary Layer with the Particle Image Velocimetry Technique

Based on the research of the convective boundary layer (CBL) temperature field in a convective tank, this paper studies the characteristics of the CBL velocity field in the convective tank. Aluminium powder (400 orders) is used as a tracer particle in the application of the particle image velocimetry (PIV)technique. The experiment demonstrates: the velocity distribution in the mixed layer clearly possesses the characteristics of CBL thermals; the velocity distribution in the top zone of the mixed layer shows entrainment layer characteristics; the vertical distribution of turbulent characteristic variables is reasonable,which is similar to field observations and other tank results; the error analysis demonstrates the validity of aluminium powder, which implies the reliability of the results.     

边界层大气环境与空气污染问题的风洞流体模拟实验

在大气环境风洞中,采用人工形成边界层的方法,建立一定厚度的模拟边界层,测试确定边界层特征量,如粗糙度长z。风廓线指数n等。实验揭示了形成大气边界层的物理机制。用烟云照相法对模拟形成的高架点源排放烟流的抬升高度相大气扩散参数作了实验测定,并采用波动烟流法进行数据处理。讨论了排烟速度Vs和环境风速u对烟气动力抬升的影响;此外还对阶跃下垫面条件和障碍物后旋涡区中的扩散进行了分析。     

城市规划大气环境影响多尺度评估技术体系的研究与应用

实施城市的可持续发展应当首先从城市规划着手,城市大气环境是实现城市可持续发展的重要课题.从规划部门对不同尺度的设计方案进行分析比较、定量评估的需求出发,在高分辨地理信息数据的基础上,建立了城市规划大气环境影响多尺度数值模拟系统,提出了多尺度评估指标体系,构成了城市规划大气环境影响多尺度评估技术体系,并在城市规划编制(北京城市化发展)及奥林匹克公园两种规划方案优选工作中进行了应用.从而在城市规划实施之前对其进行不同尺度大气环境影响的定量评估,为优化城市整体规划和局部布局提供了科学依据.