全耦合空气质量预报模式系统

介绍了正在研发的全耦合空气质量预报模式系统,以及目前全耦合空气质量预报模式的不足,包括稳定边界层参数化方案、新粒子生成机制及其增长过程、二次有机和无机气溶胶形成过程、污染源追踪技术、自适应网格空气质量模式、模式初值优化以及动态污染源反演等。     

北京晴天紫外波段气溶胶光学厚度反演与分析

利用太阳一大气紫外光谱辐射计(SAUVS)，测量到达北京地表的太阳直接和散射紫外光谱辐射，给出反演大气气溶胶光学厚度的一种方法。结果表明：在紫外波段，大气气溶胶的光学厚度随波长的增加而单调减小，用指数函数可以很好地拟合反演结果。统计得到了3个水平能见度状况下拟合函数的系数值，与全球气溶胶监测网络(AERONET)北京站的资料对比，表明反演结果基本合理。     

脱硝技术与天然气应用情景下京津冀地区空气质量模拟评估

针对京津冀地区主要大气污染物NOx（氮氧化物）和PM2.5（大气中粒径小于或等于2.5μm的颗粒物）,应用柴油车尾气净化技术及中小锅炉烟气脱硝技术,并根据2015年和2030年我国能源规划,设计3种技术应用情景,采用WRF-CAMx耦合模式,对京津冀地区大气中NOx和PM2.5进行了应用情景模拟。结果表明,单独应用柴油车尾气净化技术后（方案1）,北京、天津地区大气中的NOx浓度降低幅度达20%,河北地区降低5%;PM2.5的浓度降低幅度约10%;应用柴油车尾气净化技术和2015年能源规划情景（方案2）,京津冀地区大气中NOx和PM2.5浓度的降低幅度均超过20%;应用柴油车尾气净化技术和2030年能源规划情景（方案3）,该地区NOx浓度降低幅度与之相当,PM2.5浓度降低幅度超过30%。可见脱硝技术和清洁能源利用的有效性依赖于其应用比例。二次气粒转化的化学过程形成的硝酸盐、硫酸盐和铵盐对该地区空气中PM2.5浓度的贡献很大,冬、春、秋季硝酸盐最大贡献高达60%,夏、秋季硫酸盐最大贡献超过70%,铵盐四季最大贡献约25%。这说明PM2.5的主要前体物NOx、SO2、NH3、VOCs (Volatile Organic Compounds)、CO等均大幅度削减才能有效降低该地区空气中PM2.5浓度。     

福建省硫沉降量变化的分析与比较

应用中国科学院大气物理研究所建立的三维欧拉污染物输送模式模拟了1995、2000、2002年福建省本省排放源造成的和邻近省份排放源向其输送的硫沉降量,结果表明,福建省接收的硫沉降量有一半以上是由周围省份的远距离输送造成的。进而分析了每年4个季节硫沉降的变化特点,并结合福建省气象条件给出理论解释。最后,把这3年福建省SO2及SO42-年沉降量和各季节沉降量分别作了比较,结果显示,造成福建省SO2沉降的主要来源是本省的排放源,而SO42-沉降中外来源占很大比例,超过了50%。     

Influence of Vertical Eddy Diffusivity Parameterization on Daily and Monthly Mean Concentrations of O3 and NOy

Two parameterization schemes for vertical eddy diffusivity were utilized to investigate their impacts on both the daily and monthly mean concentrations of ozone and NOy, which are the major fractions of the sum of all reactive nitrogen species, i.e., NOy=NO＋NO2＋HNO3＋PAN. Simulations indicate that great changes in the vertical diffusivity usually occur within the planetary boundary layer （PBL）. Daily and monthly mean concentrations of NOy are much more sensitive to changes in the vertical diffusivity than those of ozone and ozone and NOy levels only at or in （relatively） clean sites and areas, where long-range transport plays a crucial role, display roughly equivalent sensitivity. The results strongly suggest that a widely-accepted parameterization scheme be selected and the refinement of the model＇s vertical resolution in the PBL be required, even for regional and long-term studies, and ozone only being examined in an effort to judge the model＇s performance be unreliable, and NOy be included for model evaluations.     

全边界层选用相似理论对O3、NOx浓度及沉降的影响

将广泛应用于东亚地区的LLA(Lurmann Lloyd Atkinson)化学机制耦合到欧拉型区域空气质量模式(RAQM),并考虑区域污染物长期模拟研究中降水随时间变化的非均匀性,讨论了湍流参数化过程中相似理论在近地层和全边界层的应用对湍流垂直扩散系数(Kz)与干沉降速度(V),O3与NOx浓度的影响。结果表明,全边界层应用相似理论明显低估了Kz值,近地层50m处Kz值被低估20%以上,750m处其值被低估约70%;O3、NOx的干沉降速度在日本东部与南部海域被低估了10%以上,在朝鲜半岛东部和西部海域模拟值普遍偏高。Kz和干沉降速度的不同直接影响污染物的浓度和沉降量分布。Kz值的被低估对NOx浓度有明显影响,在近地层50m处NOx浓度最大可增加约30%,整个边界层中NOx平均浓度除台湾省东北海域外普遍增加5%~20%。O3浓度则受干沉降作用的影响较大。虽然近地层、全边界层分别应用相似理论都较好地模拟了O3与NOx峰值浓度出现的时间,但相似理论应用于全边界层会引起较大的误差。即使是大区域、长期空气质量模拟研究,也建议相似理论仅应用于近地层,且模式第一层高度应设置在常通量层内。     

人为和生物排放量对春季东亚地面臭氧的协同贡献

臭氧O3的生成是多因子影响的复杂非线性过程, 一个因子在其他因子起作用时的贡献可以分为纯贡献与协同贡献。本文采用因子分离方法和改进后的区域空气质量模式 (RAQM) 计算了人为氮氧化物 (NOx＝NO+NO2)、人为可挥发性有机化合物(AVOCs)以及生物可挥发性有机化合物(BVOCs)对春季东亚地区地面臭氧浓度的协同贡献及总贡献(＝纯贡献+协同贡献)。结果表明, AVOCs、BVOCs与NOx对O3生成量的贡献依赖于AVOCs、BVOCs排放量的相对大小。AVOCs或BVOCs排放量显著偏高的地区, 其总贡献主要来源于其与NOx的协同贡献。从区域角度 (1°×1°) 来看, BVOCs对东亚春季地面O3浓度的贡献较小, BVOCs排放量明显偏高的个别地区除外。BVOCs总贡献有很强的日变化特征, BVOCs总贡献有可能小于其协同贡献。个例研究的成果应用于O3调控对策的制定和实施很可能达不到预期的效果。我国北方 (30°N以北) 应控制人为源; 我国南方BVOCs排放量显著偏高的地区, 生物源和人为源的贡献都必须考虑。