基于HYSPLIT的典型工业集群区大气污染应急预警系统——以天津临港工业区为例

为使在突发性大气污染事故发生后能够快速确定其危险程度和范围,在天津临港工业区建立了基于混合单粒子拉格朗日综合轨迹模式(HYSPLIT)的大气污染应急预警系统.该系统由WRF- ARW数值预报模式、HYSPLIT大气扩散模式、地理信息系统及工业园区污染源数据库等部分组成.作为该系统核心的HYSPLIT模式,使用拉格朗日法与欧拉法、质点模型与烟团模型相结合的方法进行计算,模拟物质在大气中的传输、扩散和沉降.系统水平和垂直分辨率分别为0.01°× 0.01°和1 m,WRF- ARW 24 h气象预报数据每8h更新1次,且在工业区内建有气象观测站提供实时气象数据以应对特殊和意外状况.污染源数据库包括了各企业的地理位置信息和各排放物种的物理和化学特征.系统的结果使用以Google maps为核心的可视化网页输出.     

基于模式过程分析技术天津地区PM2.5污染气象成因分析

基于WRF/Chem数值模式,通过过程分析技术和标记法源追踪技术解析水平输送、湍流混合、垂直运动、对流作用和区域输送对天津地区地面PM_2.5质量浓度影响,研究2019年6月～2021年5月天津地区重污染天气成因.结果表明,基于上述方法可实现重污染天气气象成因定量描述,从水平输送、湍流混合、垂直运动、对流作用和区域输送角度实现重污染天气成因数值归因分析.天津地区水平输送作用为-2.03μg·（m³·h）^-1、垂直平流为-2.24μg·（m³·h）^-1、垂直混合为-11.70μg·（m³·h）^-1、对流作用为-0.03μg·（m³·h）^-1和区域输送贡献36.23%, 2019年6月～2021年5月共出现16次重污染过程,除一次沙尘影响和一次烟花爆竹影响外,均可通过建立数值归因方法,以水平输送作用变化速指标（α）、对流作用变化速指标、垂直平流作用变化速指标（φ）和湍流混合作用变化速指标（β）以及...     

天津市的突发性大气污染事故预警应急系统研究

为快速确定大气突发污染事故的性质及可能的危险区域范围,天津市建立了基于中尺度天气预报系统的突发性大气污染事故预警应急系统,其核心是大气扩散模型.系统由应急基础信息库、大气污染模型库和灾后风险评估3个子系统组成.天津奥运赛事期间业务运行结果表明:该系统能够快速对意外事故导致的大气污染进行模拟和预测,并将模拟预测结果和基础信息叠加制成风险评估专题图,从而为相关部门采取的紧急疏散等应急措施提供有价值的参考.     

海南岛地区大气输送和扩散特征的数值模拟

采用中尺度气象模式WRF及风场诊断模式CALMET,结合轨迹分析和拉格朗日随机游走模拟方法,分析了海南岛地区低层大气中尺度水平输送和扩散特性,并计算了各季平均大气扩散模态.结果表明,该区域大气污染物的扩散和输送主要受到大尺度背景环流、海陆风等局地环流及地形绕流等的影响.海陆风局地环流是沿海城市源排放的大气污染物向海南本岛输送和扩散的主要机制.北部城市海口的大气扩散对岛内影响最大,冬季平均影响范围可覆盖西北半部;春、秋季主要影响西北和北部区域;夏季对本岛的影响仅限于北部沿岸.南部城市三亚的大气扩散对岛内影响较小,秋季向西南海面的扩散对本岛几乎没有影响;冬、春季对三亚以西沿岸的影响有所增加;夏季扩散影响全面指向岛内,并因地形的作用而东、西向大角度扩展,影响海岛南部的大部分沿岸地区.西北部昌江的平均输送扩散方向与当地海岸线的走向基本一致,污染影响不易深入到岛内.其中,秋季扩散影响以偏西南方向为主,仅对昌江西南部分海岸有少量影响;冬、春季扩散形态类似但影响范围扩大到以东方市为代表的低山盆地地带;海岛西北部大部分沿海地带可受到昌江夏季扩散的影响,但平均扩散方向指向东北偏北的海面.     

2012年夏季天津城区BTEX污染特征与臭氧潜势分析

采用AMA GC5000BTX在线色谱仪监测天津城区2012年夏季大气中苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯和间-对二甲苯(苯系物,BTEX)的浓度,并结合其最大增量活性因子(MIR)计算各组分的最大臭氧生成潜势量.结果表明,观测期间BTEX浓度均值为38.72μg/m3,其中甲苯和间-对二甲苯浓度最高,乙苯和苯次之,邻二甲苯最低, BTEX存在明显的日变化特征,受大气光化学反应和边界层扩散能力共同影响,午后浓度最低,夜间BTEX浓度维持在较高水平,各BTEX日变化趋势一致.苯与甲苯质量浓度的比值为0.77,表明机动车排放是BTEX的主要来源,但石油化工和涂料挥发等因素也对其存在影响.经计算,间-对二甲苯的最大臭氧生成潜势量最高,甲苯、乙苯和邻二甲苯相当,苯最低, 表明BTEX中间-对二甲苯的光化学反应活性最强.     

天津地区及渤海风灾预测性研究

多年来对天津地区及渤海大风预报的成功经验及研究出的若干诊断预报方法都是针对天气尺度系统大风过程的。由于这类大风过程占整个大风过程比例90％以上,因而一般能够获得比较满意的服务效果。然而,只占10％以下与中尺度系统相连系的一些突发性大风、强风过程,却是造成我市及渤海地区风灾的主要因素。积极开展中尺度预报和加强对这类大风规律、监测和预报服务的综合性研究是很有意义的。     

天津市城区暴雨沥涝动态仿真模拟系统

天津城区内涝对人民的财产和正常生活,交通等方面造成了一定影响,因此研制了这套天津市暴雨商涝计算机仿真模拟系统,在收集城区雨量站实况降水资料和数值预报模式36h预报结果之后,通过对降水在地面不同走向的数值模拟,客观地反映出每场暴雨过程中城区的积水范围和积水过程,从而可以对暴雨灾害进行科学评估。     

气象条件对天津冬季低层大气中PAN浓度的影响

采用在线仪器监测分析2017年冬季天津气象铁塔220m观测平台大气中过氧乙酰硝酸酯（PAN）的体积浓度,并结合污染物资料、气象观测资料和后向轨迹分析造成PAN高值的影响因素.观测期间天津城区大气中PAN的体积浓度平均值为（0.57±0.54）×10^-9,PAN体积浓度存在2个峰值,大体上对应着2次重污染过程.PAN与O₃间不存在明显的相关性,但与PM_2.5质量浓度相关性较好,表明光化学反应并非影响冬季PAN浓度的唯一因素,后向轨迹的聚类分析以及改进的静稳指数显示远距离输送和本地积累对PAN浓度的时空分布发挥了较大作用.对观测期间一次重污染天气过程中温度、相对湿度和风的垂直廓线,以及混合层厚度等气象条件的分析表明,PAN浓度上升既受到区域输送影响,也与静稳天气下的污染物积累有关.