石油化工区光化学烟雾模拟模式研究

本工作以上海金山石油化工区为对象,探讨和建立了描述该地区光化学烟雾污染的大气质量模拟模式(简称SJMM),并与1980年10月29日实测数据进行了比较和分析。所用化学模式与国外烟雾箱数据及模式数据进行了对比。结果表明SJMM模式基本上能描述该地区的O_3、NO、NO_2的浓度分布和日变化情况。并利用模式预断了该地区出现光化学烟雾污染的可能性。     

Studies on crop growth modelling and simulation models in China

There is a close relationship between agricultural production and environmental meteorological conditions. In the study of the correlation between them, the simulation models are paid more attention to the crop growth. In this paper the development of the studies on the crop growth dynamic simulation model in China is briefly reviewed. The relationships between meteorological conditions and each process of crop growth (such as photosynthesis, respiration, accumulation and distribution of assimilation products and growth of leaf area) are studied and simulated basing on the results from field experiments. Preliminary models for rice, wheat, maize and soybean have been developed, and some investigations about modelling methods, procedures and parameters in simulation models are made.     

城市小区气象条件与污染扩散精细预报研究

从城市小区气象条件与污染扩散精细预报的科研需求和城市大气环境应急响应的应用需求出发,利用新一代全球/区域同化预报系统、城市小区尺度气象和污染扩散模式以及城市尺度污染扩散模式,对城市小区气象条件与污染扩散进行了精细预报试验,并进一步研究了城市小区尺度气象和污染扩散的精细模拟对城市尺度污染扩散模拟的影响.初步建立了城市小区气象条件与污染扩散精细预报方法,即:气象部分由全球到小区逐级单向嵌套、污染部分由小区到城市逐级单向嵌套的方法.预报试验结果表明,这种方法是合理可行的.小区尺度精细模拟对城市尺度污染扩散模拟的影响较大,但其模拟效果还有待利用观测资料进一步验证.     

建筑物尾流区气流与污染物扩散的数值计算

采用了细网格非静力能量闭合边界层模式和随机游动模拟方法建立了一套分析建筑物尾流流场和污染物扩散的数值模拟系统．作为应用研究的例子，在对某城市地下交通隧道排废气的风井塔尾流区流场和浓度场进行风洞流体物理实验的基础上，利用所建的模拟系统对风井塔尾流区气流和污染物扩散特征进行研究．结果表明，所建的模拟系统的模拟结果与风洞试验的结果吻合较好，对一些小尺度带有明显湍流不均匀性的流场和局地空气污染物散布的情况有较好的模拟效果和良好的应用前景．     

上海宝山钢铁总厂大气环境影响预断评价

上海宝山钢铁总厂是我国最大的建设项目。由于地处上海市这样工业集中,人口密集的大城市北部,距市中心25km,要判明宝钢在偏北风条件下对市区及附近地区的影响程度,必须进行预断评价。根据宝钢建设具体情况,这次预评价以大气评价为主。经讨论确定了五个课题和承担单位: 1.大气污染输送规律的研究(上海市气象科学研究所); 2.大气污染现状(上海市卫生防疫站); 3.评价区大气中SO_2污染源调查(上海     

Three-dimensional eutrophication model and application to Taihu Lake, China

Taihu Lake, the largest freshwater shallow lake in eastern China, has suffered from severe eutrophication over the past two decades. This research developed a three-dimensional eutrophication model to investigate the eutrophication dynamics. The model fully coupled the biological processes and hydrodynamics, and also took into account the effects of sediment release and the external loads from the tributaries. After sensitivity analyses, the key parameters were defined and then calibrated by the field observation data. The calibrated model was applied to study the seasonal primary productions and its regional differences. The comparisons between model results and field data in year 2000 indicated that the model is able to simulate the eutrophication dynamics in Taihu Lake with a reasonable accuracy. From the simulation experiments, it was found that the meteorological forcing have significant influences on the temporal variations of the eutrophication dynamics. The wind-induced circulation and sediment distribution play an important role in the spatial distribution of the algae blooms.     

饱和多孔介质中胶体运移模拟方法研究进展

阐述了国内外针对胶体在饱和多孔介质中运移模拟方法的研究进展：胶体在多孔介质中由于对流和弥散作用发生运移,而由于表面沉积和筛滤作用滞留在多孔介质中,通常采用含有滞留项的对流弥散方程对胶体的运移行为进行宏观描述,并通过拟合得到胶体运移和滞留的宏观参数,但是对流弥散方程是对试验曲线的宏观描述,无法解释其背后的微观机理;胶体的运移和滞留作用由胶体的微观受力决定,包括胶体在水中的布朗运动和有效重力,胶体-胶体/胶体-固相表面之间的相互作用以及流场作用在胶体上的力3个部分;为了实现从微观受力到宏观参数的升尺度计算,研究者们提出了胶体过滤理论及其后续的修正方法对沉积速率等宏观参数进行预测,然而现有方法通常基于简化的流场,忽略了多孔介质复杂孔隙结构和表面特性的影响;孔隙结构模型是多孔介质孔隙结构的简化模型,基于该模型能够从胶体在多孔介质中的微观力学分析出发,预测胶体的宏观运移行为,然而已有研究中尚未全面的考虑胶体在多孔介质中运移和滞留的多种作用.本文总结了该领域待解决的问题,包括建立考虑微观机理的对流弥散方程,发展考虑多孔介质孔隙结构的胶体过滤理论以及完善基于孔隙结构模型的胶体运移模拟方法.     

四川盆地一次污染过程的WRF模式参数化方案最优配置

精准的气象场是空气质量模型的基础,本文对中尺度气象模式WRF(The Weather Research and Forecasting)中微物理过程方案、陆面过程方案、行星边界层方案以及积云参数化方案进行组合,设计了24组参数化方案,对2014年5月初四川盆地内一次空气重污染过程中的气象场进行了模拟,将模拟输出的10 m风速、2 m温度、2 m相对湿度、水汽混合比廓线及位温廓线与研究区内14个气象站及1个探空站的实测数据进行对比.结果表明,Mellor-Yamada-Janjic(MYJ)边界层方案能更好的模拟出盆地内风速的变化趋势,而Yonsei University(YSU)边界层方案模拟的2 m相对湿度效果更优.第16组参数化方案(由WRF Single-Moment 3-class(WSM3)方案,热扩散(SLAB)方案、Mellor-Yamada-Janjic(MYJ)方案及Grell-Devenyi(GD)方案组合)能够较好地模拟盆地近地面风场的水平分布及风速的日变化规律,模拟的温度日变化规律更贴合实际情况,同时能够模拟出边界层内水汽混合比及位温的垂直分布特征,对边界层内逆温层和混合层的模拟也更加贴近实际,尽管该方案对2m相对湿度的模拟并不是最好,但基本能够模拟出四川盆地气象要素的变化特征,因此认为第16组参数化方案(WSM3,SLAB,MYJ及GD)适用于模拟此次重污染过程的气象场.     

A numerical study of summer ozone concentration over the Kanto area of Japan using the MM5/CMAQ model

We assessed the ability of the MM5/CMAQ model to predict ozone (O3) air quality over the Kanto area and to investigate the factors that a ect simulation of O3. We find that the coupled MM5/CMAQ model is a useful tool for the analysis of urban environmental problems. The simulation results were compared with observational data and were found to accurately replicate most of the important observed characteristics. The initial and boundary conditions were found to have a significant e ect on simulated O3 concentrations. The results show that on hot and dry days with high O3 concentration, the CMAQ model provides a poor simulation of O3 maxima when using initial and boundary conditions derived from the CMAQ default data. The simulation of peak O3 concentrations is improved with the JCAP initial and boundary conditions. On mild days, the default CMAQ initial and boundary conditions provide a more realistic simulation. Meteorological conditions also have a strong impact on the simulated distribution and accumulation of O3 concentrations in this area. Low O3 concentrations are simulated during mild weather conditions, and high concentrations are predicted during hot and dry weather. By investigating the e ects of di erent meteorological conditions on each model process, we find that advection and di usion di er the most between the two meteorological regimes. Thus, di erences in the winds that govern the transport of O3 and its precursors are likely the most important meteorological drivers of ozone concentration over the central Kanto area.     

WRF模式最优参数化方案在不同空气质量模式的应用

精准的气象场和适用的空气质量模式是优化大气污染模拟的重要途径.为提升四川盆地冬季大气污染模拟效果,利用WRF模式25组参数化方案组合,进行气象场模拟试验,基于最优方案数据,以四川盆地某大型钢铁厂为例,分别驱动AERMOD模式和CALPUFF模式,通过研究区域4个国控站数据对模拟结果进行对比验证.结果表明,WRF模式参数化方案选取对地面风场、高空风场和地面湿度场模拟效果影响较大,对地面温度场、高空温度场和高空湿度场模拟效果影响较小,SLAB陆面过程方案、 Dudhia短波辐射方案分别与YSU、 ACM2、 BouLac和MRF边界层方案的组合,均能较好地模拟四川盆地冬季地面风场、温度场和湿度场的变化趋势,结合高空风温湿统计参数综合分析可知,第1组方案适用于达州气象场模拟,第13组和第17组方案分别适用于成都白天和夜间时段气象场模拟.CALPUFF模拟结果与监测值的相关性整体优于AERMOD,从站点角度分析,CALPUFF在国控站3号的模拟效果相较AERMOD提升较大,在国控站2号的模拟效果提升较小,从大气污染物角度分析,4个国控站CALPUFF对NO_x和PM     

城市街区污染散布的数值模拟与风洞实验的比较分析

将专门设计的一项中性层结条件下风洞的污染物浓度测量实验，与已建城市小区尺度模式在相同条件下的污染扩散模拟结果进行了比较分析．分析了该模式流场模拟的有效性．结果表明：总体上，数值模拟与风洞实验结果符合较好；进一步分析发现，数值模拟结果中建筑物背风侧空腔区湍涡的中心比风洞实验结果略高，空腔区的范围比风洞实验所示范围大，建筑物迎风侧位移区比风洞实验所示小．此差异可能是由两者边界条件的不同引起的．     

Random walk modeling of wake dispersion for the exhaust tower of an underground tunnel in urban area

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｅｃｅｎｔｌｙ，ｓｏｍｅｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｓｐｅｃｉａｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｏｒｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｇａｓ，ｓｕｃｈａｓａｎｅｘｈａｕｓｔｔｏｗｅｒｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｔｕｎｎｅｌ，ｅｔｃ．ｗｅｒｅｓｅｔｕｐｉｎｕｒｂａｎａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｍｐｌｅｘａｒｅａｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｆｌｏｗａｎｄｔｈｅｒｅｂｙｏｎｔｈｅｌｏｃａｌｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｔ…     

基于CALPUFF模型的漳州市大气环境容量研究

研究表明：CALPUFF模式是运用于广域的大气扩散模型,在区域范围较大的复杂地形条件下的应用具有突出的优势.利用CALPUFF大气扩散模型模拟漳州市2009年气象场和污染物浓度场,采用监测值对模拟结果进行验证表明模型的适用性;基于现状污染源,建立大气污染物传递系数矩阵,结合线性优化法测算了不同环境空气质量标准下漳州市大气环境容量.     

适宜太湖蓝藻水华形成的风场辐散特征及其形成机制

对太湖周边17个气象观测站的7年常规观测资料聚类分析发现,在适宜蓝藻水华形成的高温、微风气象条件下,太湖湖面风场往往出现辐散特征,在此辐散风场的驱动下,蓝藻水华迁移过程必然与均匀风场驱动下有所不同;数值模拟结果显示,这种辐散风场是由于非绝热加热不均匀造成的局地次级环流叠加在弱的背景风场之上引起的;其强弱程度是受湖陆温差和背景风速共同决定的,并据此给出了湖面风场辐散强度指数.     

边界层方案与垂直混合对京津冀地区O3模拟的影响研究

采用WRF-Chem模式中的3种边界层方案YSU、MYJ和ACM2对2019年6月京津冀及周边地区典型O₃污染月份开展模拟研究.详细对比了各方案对地面气象要素、NO₂和O₃浓度时空分布,以及温湿风要素和O₃浓度垂直分布的模拟效果.结果表明：3种方案对地面气象要素的时空分布和温湿风要素的垂直变化模拟较为合理.MYJ方案模拟地面气象要素整体效果最佳.各方案对边界层高度的日变化特征模拟较好,相关系数为0.58~0.69,但存在白天偏高、夜间偏低的现象,YSU方案相比效果最佳.3种边界层方案对NO₂浓度模拟普遍高估,而O₃模拟结果则出现低估.白天模拟偏差较小而夜间偏差较显著.模拟最佳的是ACM2,其次为YSU和MYJ.3种方案均较好地模拟出了O₃的垂直分布特征,但整体低估了O₃浓度.对上午O₃垂直分布的模拟差异较下午更为明显.此外,基于YSU方案设置了3个敏感实验,通过调整化学模块所用的湍流扩散系数阈值,对比分析了垂直混合过程改变对O₃浓度模拟的影响,模拟的变化只反映由于边界层的垂直混合过程改变造成的污染差异,而不是由于热动力场的调整造成的变化.模拟结果表明3个方案均可改善区域上地面NO₂和O₃的模拟性能,尤其是对原3种边界层方案模拟O₃均明显低估的华北平原地区提升效果最显著,平均偏差降低了23.7%.在垂直方向上,湍流扩散系数阈值的调整增加了早间近地面模拟的O₃浓度,改善了模拟偏低的现象,但同时增大了高层O₃浓度的负偏差.敏感性方案显著改善了夜间的模拟,白天则并不明显.这些结果显示出湍流扩散系数对O₃垂直混合的重要影响.因此,改进湍流扩散系数的参数化对O₃模拟是必要的.     

福建省三明市大气环境容量研究

利用CALPUFF空气质量扩散模型模拟了三明市2011年气象场和二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物浓度场,利用监测值对模拟结果进行验证表明了模型的适用性;并基于三明市现状污染源,建立大气污染物传递系数矩阵,结合线性优化模型分别测算了三明市现状环境空气质量标准和新标准下的大气环境容量,并进行比较。研究结果表明,目前三明市主要大气污染物尚有较大的环境容量,但是需要严格控制大气污染物特别是工业和机动车尾气产生的氮氧化物的排放。     

地面气象观测资料在空气法规模型的标准化研究

以云量、风速、风向、温度3类地面气象观测数据的获取方法为研究对象,探讨如何规范地面气象观测数据在模型中的标准化应用.结合我国2008年颁布的《环境影响评价技术导则 大气环境》推荐的模型AERMOD对所需要的地面气象数据需求,并以内蒙古自治区正蓝旗上都电厂SO2实测数据为验证数据,在模型其他输入参数不变的情况下,利用试验站10min和1h地面气象数据,并分别以低云量和总云量代替蔽光云量,设置4种情景.其中,情景一使用试验站10min地面气象数据,并用低云量代替蔽光云量.与情景一相比,情景二使用总云量代替蔽光云量,情景三使用1h地面气象数据,情景四使用试验站1h地面气象数据,并用总云量代替蔽光云量.4种情景除了上述不同点,其他地面气象参数均相同.结果表明,在4种情景中,情景二、三、四的FB值均小于情景一,更靠近0.关于RHCR值,情景三和四更靠近于1,分别为1.33和1.41,表明在预测高端值时,情景三和四的效果更好.情景二的RHCR值为1.51,大于情景三,说明风相较于云对模型模拟结果影响更大.由FB值、RHCR值以及Q—Q图的综合分析得出,情景四的模拟值更接近实际监测值,其采用的地面气象数据全面符合本研究所推荐的数据标准化应用方法, 规范了模型数据标准化应用,提升了大气环境影响评价预测精度.     

城市空气质量模式及其预测研究

本文通过现场实测和研究,建立了一个适合于平原中等工业城市的空气质量模式体系,利用大量实测资料进行了模式验证,表明模式与实况符合甚好。在此基础上预测了1990年和2000年的大气污染状况,并进行了综合防治对策、环境容量估算等模式应用研究,取得良好效果。为城市经济发展和环境保护的协调调提供了科学依据。     

傍河地下水源地数值模拟与评价研究——以沈阳市浑河李官堡水源地为例

傍河水源地以其水量稳定、水质洁净等优点在我国北方普遍应用,地下水资源的准确评价为其良性运行的关键。结合实例,运用VisualM odflow对傍河水源地进行模拟,并在此基础上对其地下水资源进行评价及优化开采模拟分析。通过研究发现:①傍河水源地的模拟对河流的敏感性最强,其次为人工开采,而表征地下水系统特征的K、μ、a等参数的影响却不明显;②傍河水源地的模拟关键在于河流的处理。对非完整河流,在河床底部设置一层弱透水的缓冲区可取得满意效果;③傍河水源地的地下水资源量丰、枯年份相差不大,比较稳定;同时,地下水的资源量是个变量,随开采量增大而增大,且与开采井到河流的距离有关;④运用建立的水源地模型,可方便直观地对地下水开采进行优化调整,以更充分地袭夺地表水资源,从而促进水源地的良性生产。     

大气边界层环境影响效应的仿真试验

研究利用动力模拟与气候统计相结合的方法建立典型大气边界层环境基本要素(风速、温度、气压和密度)场仿真模型,以低空飞行器为仿真算例,在实现大气边界层环境仿真模型与飞行动力学仿真模型耦合的基础上,开展大气边界层环境影响效应的仿真试验,分析大气边界层环境对低空飞行器飞行轨迹和姿态特性的影响.通过探索大气边界层环境模型建立的可行性及其对低空飞行器影响的基本规律,为进一步开展大气环境对武器系统影响评估研究提供思路.