ADMS模型参数的敏感性分析

以区域最大浓度、各关心点平均浓度作为研究对象,研究了ADMS模型的地表粗糙度、项目所在位置、最小M-O长度3个参数的敏感性,并确定了区域最大浓度所对应的参数条件,以期为模型应用、预测复核及技术评估提供参考.     

地表参数选取对大气环境影响预测结果的影响

采用实际案例进行预测,分析不同地表参数选取情况下对大气环境影响预测结果的影响,研究结果表明:各污染物最大落地浓度占标率的变化程度在0.045%~27.04%,地表参数的选取对大气环境影响预测结果有一定影响,环评预测时应当选择合适的地表参数才能真实、客观地反映环境影响程度。     

用紫外辐射反演气溶胶单次散射反照率的方法研究

利用紫外辐射监测资料,结合对流层紫外与可见光辐射传输模式,反演气溶胶单次散射反照率(SSA).敏感性试验和误差分析表明:紫外辐照度对SSA敏感;气溶胶光学厚度(AOD)对反演SSA的误差影响最大,波长指数次之,地表反照率和其他因素的影响较小.使用该方法计算的珠三角地区的气溶胶单次散射反照率为0.84~0.99,平均值为0.92,与以往研究相比具有较好的一致性.     

城市热岛缓解措施定量比较研究

城市热岛是城市气象及全球变化研究热点。本文对城市热岛形成机理进行了分析,并且在此基础上提出了缓解城市热岛的三种措施,即:减少人为热排放、增加反照率和城市绿化。本文采用城市陆面模式(Integrated urban land surface model,简称IUM)对不同措施下城市地表温度进行模拟。敏感性分析表明,三种措施都能够不同程度的缓解城市热岛尤其是白天城市热岛。     

经度、纬度及时差设置对AERMOD预测结果的影响

为了验证经度、纬度和时差参数对AERMOD模式预测结果是否有影响,假设在某气象条件下存在一个点源,利用AERMOD模式计算该点源排放的污染物的浓度分布.保持气象条件和污染源参数不变,仅改变点源所在地的经度、纬度或时差,重新利用AERMOD模式进行了预测,比较预测结果的差异.结果表明,经度、纬度和时差参数对白天时段行星边界层参数的计算值有影响,受影响的参数包括地表热通量、摩擦速度、Monin-Obukhov长度、对流速度尺度、温度尺度和混合高度.经度、纬度和时差的不同取值对AERMOD计算出的污染物小时平均浓度最大值和浓度分布影响明显.根据AERMOD公式的描述和能量变化得出,经度、纬度和时差的改变引起了项目所在地白天太阳高度角的变化,进而改变了地表热通量.地表热通量的改变,造成了行星边界层参数的变化,最终影响了浓度分布的计算值.     

黄土高原地表温度变化的时空格局

地表温度是表征大气底层和陆地表层之间热量状况的重要指标,地表温度的变化受地表反照率、蒸散发、地表粗糙度等因素的影响。利用MODIS数据中的地表温度、地表反照率和蒸散发数据产品,分析了2000~2013年黄土高原生长季地表温度变化的时空格局,探究了地表温度变化与地表反照率和蒸散发之间的关系。结果显示,2000~2013年,黄土高原地表反照率由2000年的0.178下降到2013年的0.146,年际下降速率为0.0015/a;蒸散发量由314.33mm增加到455.24mm,年际增加速率为6.56mm/a;日地表温度呈波动降温趋势,幅度为-0.16℃/a;夜地表温度有升高的趋势,但不显著,幅度为0.035℃/a;昼夜温差减少显著,幅度为-0.2℃/a,温度变化显著的区域集中于黄土高原中部地区。地表温度与地表反照率和蒸散发量之间相关性显示,日地表温度与地表反照率呈正相关关系,与蒸散发量呈负相关关系,在山西西部、陕西北部和甘肃南部区呈极显著相关关系,且日地表温度与蒸散发的相关性强于与地表反照率的相关性,夜地表温度的变化与地表反照率和蒸散发不具有显著相关性,因此,受退耕还林工程的影响,研究区蒸散发增加是引起地表温度降低的重要原因。     

海面动力学粗糙度参数化方案对近海风资源评估结果的影响

采用数值模拟手段可以获取风能资源开发利用高度处资源量的区域分布状况,海面的动力学特性对近海面风速的数值模拟结果影响较大,论文采用WRF模式来研究不同海面动力学粗糙度参数化方案对近海及沿海地区风能资源的数值模拟评估结果影响以及方案的适用性.采用不考虑粗糙度变化(P_0)、WRF模式中参数化公式系数为定值的方案(P_WRF)、Yelland和Taylor 的分风速对参数化系数进行取值的方案(P_YT)对杭州湾近海及沿海地区风场进行模拟研究.通过与观测资料的对比分析可以得出以下结论:通过参数化方法改变海面动力学粗糙度可以改进近海和沿海地区风速的模拟效果,且P_YT 方案的模拟效果要优于P_WRF方案;当观测点为海风时,考虑粗糙度变化方案的风速模拟结果改进更加明显;观测点风速低于约8 m/s 时,所有方案模拟结果的相对误差均随风速增加而降低,P_YT 方案的模拟误差最小,P_0 的误差最大;而当风速大于8 m/s 时,相对误差会随风速的增加而增加,P_YT方案模拟误差最大,P_0 方案误差最小.三种方案模拟风能资源差异主要体现在陆地沿海和近海区域,离海岸线较远的陆上地区模拟结果相差不大,在沿海和近海区域方案P_WRF平均风速模拟结果比方案P_YT的偏高约为0.5 m/s,平均风功率密度偏高约为50 W/m².     

不透水地表粗糙度对城市面源颗粒物的累积和冲刷影响

目前国内外关于不透水地表微观结构特征如何影响街尘对径流输出过程的研究鲜见报道.本研究基于12场降雨事件的野外观测,以粗糙度（构造深）量化不透水地表微观结构特征,分析粗糙度与晴天街尘的累积特征及雨天冲刷特征之间的相关关系.结果表明,不透水地表粗糙度显著影响街尘的晴天累积-雨天冲刷过程,晴天累积天数对粗糙度与街尘累积量的相关性（r=0.664,P<0.01）具有增强效应,降雨量对粗糙度与街尘冲刷量的相关性（r=0.527,P<0.01）具有增强效应;各粒径段街尘累积量与粗糙度的相关性（0.529≤ r<0.757）随颗粒物粒径变大而提高,各粒径段街尘冲刷量与粗糙度的相关性（0.603 > r > 0.209）随颗粒物粒径变大而降低.通过建立粗糙度和降雨量的线性回归模型可以较好地预测场降雨径流中TSS累积污染负荷.粗糙度和降雨量对<20 μm以及>250 μm粒径段的累积负荷作用效果显著.上述结果揭示了粗糙度和降雨量对街尘输出为地表径流污染物的作用,为准确模拟城市面源颗粒污染物的径流冲刷过程提供了科学依据.     

地形数据输入范围对AERMOD预测结果的影响

为验证复杂地形条件下地形数据输入范围对AERMOD模型预测结果的影响,试验分别给定1个10 m低架源和1个100 m的高架源,在输入10 km×10 km、15 km×15 km、20 km×20 km 3种范围地形数据,其他参数不变的条件下,计算污染源在同样的10 km×10 km区域内小时值、日均值、年均值落地浓度的变化。结果表明,地形数据输入范围的不同对AERMOD模型计算出的污染物落地浓度预测结果有着显著的影响,试验结果中变化的网格点最大占到总网格点的23.96%,变化幅度最大可达99.96%。在某些情况下,很有可能使得部分敏感点计算结果从达标变成超标,从而造成大气环境影响评价结论的误差。通过对AERMOD和AERMAP公式的分析可知,地形数据输入范围对AERMAP确定的受体山体控制高度有一定影响,造成了AERMOD临界分流高度和烟羽权重参数计算值的变化,从而影响了AERMOD对受体处浓度的计算结果。     

G-H模式的缺陷及其改进

指出G-H模型在估算面源自身网格的大气污染物浓度时存在的严重缺陷。理论和实际两方面的分析表明,其根源在于G-H对自身网格的计算采用了不合理的面源均匀假定。采用面源局部均匀的假定,对G-H的自身网格模式作了改进。有效性分析表明,改进后的模式能适用于q（铅直向扩散参数σ_z的指数项,σ_z＝bx^q）的任何取值范围,其估算的浓度随大气稳定度的变化也与实际情况完全相符,值得在我国加以推广     

地表参数设置对高架点源大气污染物扩散预测的影响研究

以某火电厂高架点源为例,运用AERMOD进行预测,对扇区进行粗划分和细划分,设置两组地表参数,分析SO2、NO2、PM10在敏感点的小时浓度、日均浓度和期间平均浓度最大值的差异.变化幅度分析方法表明,PM10的小时浓度、日均浓度、期间平均浓度最大值的变化幅度最大,NO2次之,SO2最小.高端值比较法分析表明,NO2小时浓度最大值的差异最大,SO2次之,PM10最小;NO2日均浓度最大值的差异最大,PM10次之,SO2最小;NO2期间平均浓度最大值的差异最大,SO2次之,PM10最小.     

太湖湖表反照率时空特征及影响因子

湖表反照率是影响水-气界面能量平衡和水体内部光温环境的重要因子,受到太阳高度角、云量、风速和水质等环境因子的多重影响.基于太湖中尺度涡度通量网4个涡度通量观测站点(梅梁湾、大浦口、避风港和小雷山)的辐射和风速资料,结合晴空指数和水质数据,分析上述因子对太湖湖表反照率的影响及太湖湖表反照率空间差异的原因.主要结果为:太阳高度角是控制湖表反照率日变化、季节变化的主要因子;太阳高度角低于35°且当晴空指数在0~0.1和0.4~0.6之间时湖表反照率出现高值.反照率值呈现随风速、浊度和叶绿素a浓度升高而增大的趋势,而风浪通过影响浅水湖泊浊度、叶绿素a浓度从而间接影响湖表反照率.各站点湖表反照率关系为:小雷山避风港大浦口梅梁湾,其中小雷山站位于草型和藻型湖区过渡区而梅梁湾站位于藻型湖区.反照率与叶绿素a浓度水平之间的关系对蓝藻暴发及其严重程度并不敏感.本研究为湖体反照率的参数化过程提供参考依据.     

基于热红外遥感数据和光谱混合分解模型的城市不透水面估算

不透水面的迅速增长是城市化的显著特征之一,针对大范围的城市监测,运用遥感技术迅速提取城市不透水面是当前国内外研究的热点。论文选用Landsat 7的ETM+影像,基于光谱混合分解模型,结合热红外遥感数据反演生成的地表温度,研究杭州市的不透水面分布信息的提取。通过高、低反照率、植被及土壤4类光谱端元的线性组合来表征不同城市土地类型,并利用地表温度和土壤分量分别剔除高、低反照率分量中的"噪声",综合修正后的高反照率分量和低反照率分量估算杭州市不透水面分布。结果显示,研究区中均方根误差的平均值为0.003 6,不透水面分布结果与同期Google earth上的高分辨率影像和SPOT 4影像的解译结果对比分析,绝大多数样本的估算值与解译值之差落在±0.15区间内,精度令人满意。研究表明,热红外遥感数据和光谱混合分解模型相结合,可以实现对不透水面进行快速、精确的估算。     

上甸子本底站地面臭氧变化特征及影响因素

利用TE Model 49C型臭氧监测仪,于2004年1月1日-12月31日,在上甸子本底站进行了地面φ(O₃)的连续在线监测.分析了全年φ(O₃)的变化特征及其与同期气象要素的相关关系,并对φ(O₃)高值日的个例分析进行了验证.结果表明,上甸子本底站地面φ(O₃)具有明显的季节变化和日变化规律,并且与同期的气象条件密切相关.主要特征:①夏初φ(O₃)较高,6月的平均值达到最高,小时平均最大值可达129.7 μL/m3;而冬季φ(O₃)较低,12月的平均值达到最低,小时平均最大值仅为32.7 μL/m3.②日变化趋势较为明显,在4:00-7:00出现最低值,在15:00-18:00出现最高值,变化幅度为夏季最大、冬季较小.③气温与φ(O₃)呈显著正相关,夏季相对湿度与φ(O₃)呈显著负相关,风向和辐射强度也与φ(O₃)及其变化规律呈显著相关关系.      

三峡库区小流域不同土地利用类型对氮素流失影响

作为一个独立汇水单元,小流域是三峡库区面源污染源头.在三峡库区涪陵段王家沟小流域内选择最具有代表性3种土地利用类型布设地表径流监测点,利用2014年5~12月12场自然降雨采集地表径流样品,分析不同土地利用类型及其构成的坡面、子流域氮素流失浓度时空变化特征,揭示三峡库区小流域不同土地利用类型与氮素流失关系.结果表明,不同土地利用类型春季作物时期TN平均流失浓度差异最大,旱地分别是桑树套种地、水田的1.61、6.73倍;水田3个时期TN流失浓度变化最显著.氮素流失以NO~-_3-N为主,TN与NO~-_3-N存在显著的线性相关关系.TN、NO~-_3-N流失浓度与坡面旱地作物玉米、榨菜面积比显著正相关,与水稻、桑树面积比显著负相关;NH~+_4-N流失浓度与坡面榨菜面积比显著正相关.不同土地利用类型组成坡面中,桑树套种地与水田组成的坡面3个时期TN地表径流平均流失浓度最低,分别为2.55、11.52和8.58mg·L~(-1);玉米榨菜轮作旱地坡面最高,分别为27.51、25.11和27.11 mg·L~(-1).子流域不同土地类型和空间组合方式对其TN流失浓度影响较大,合理调整流域土地利用结构和空间布局是三峡库区面源污染源头控制有效措施.     

鲁东山区流域景观格局与面源污染关联关系

基于实地监测和3S技术,以鲁东低山丘陵地区栖霞市为研究区,采用Spearman相关、非约束性PCA、对应典范分析（CCA）等方法,研究不同流域尺度下景观格局与面源污染的关联关系。结果表明：（1）研究区景观格局空间分异明显,在特征尺度下农用地和建设用地斑块较为破碎,林地、园地斑块聚集性强。（2）研究区河流面源污染物主要以TN为主,EC、COD污染次之,主河道出水口为污染较为严重的区域。（3）景观格局对水质的影响丰水期要大于平水期,TN和EC对土地利用类型面积比例和景观格局指数的变化最为敏感。（4）平水期河岸带尺度下景观格局对TN影响最大的为斑块密度,EC受景观边缘密度影响最大,小流域尺度TN受景观蔓延度影响最大,COD与景观多样性关系密切;丰水期河岸带尺度景观多样性对TN影响最大,EC受斑块聚合度影响最大,小流域尺度影响TN最大的因素与平水期一致,EC与景观蔓延度关系密切。（5）小流域景观类型水平下,TN主要受林地斑块密度影响,TP与耕地散布与并列指数关系密切;丰水期TN受林地散布与并列指数影响显著,TP对林地平均分维数变化敏感,EC受草地聚集性影响最大。本文分析了研究区景观格局与面源污染空间分布特征,探讨了两者在不同尺度下的相关性,可为栖霞市水土资源可持续利用提供科学依据。     

中国地表水酸化敏感性的区划

地表水体的酸化与集水区的许多环境因子密切相关,如土壤对酸的缓冲能力、基岩中和酸沉降的能力以及土地利用方式等.其中,土壤的抗酸化能力是关键因素.因此可以根据集水区土壤、基岩和土地利用方式等信息来评估地表水在不同流量下发生酸化的可能性.本研究成功地应用已有资料和数据得到了我国地表水对酸沉降的敏感性等级,并绘制了地表水酸化敏感性区划图.结果表明,我国大部分地表水对酸化并不敏感.极易酸化和较易酸化的地表水主要分布在东北的北部地区,占所有国土面积的2.67%,是该地区强酸性漂灰土、酸性母岩和针叶林植被共同作用的结果.对酸化敏感性为中级和低级,即不易酸化的地表水主要分布在东北暗棕壤地区和南方富铝土区域,占所有国土面积的15.2%.其余82.11%国土面积上的地表水对酸化不敏感,完全不可能发生酸化.北方地区主要是由于土壤的强缓冲能力,而在南方,石灰质土壤以及耕作农田的广泛分布是最重要因素.南方重酸雨区由于土壤对酸化并不很敏感,因此在短期内不会出现大面积水体酸化现象.由于东北近年来频频出现酸雨,因此东北的酸沉降必须及早防治,以免出现大面积酸化水体.     

AERMOD模型地表参数更新对模拟效果影响

基于2018年高分辨率土地利用数据,对2012版AERSURFACE集成系统进行了更新,以沧州市合围区为例,研究了地表参数更新对AERMOD模型模拟效果的影响,并利用沧州市大气环境监测系统(国控站、省控站、微站)进行了验证.结果表明,AERSURFACE集成系统土地利用数据更新可为AERMOD模型提供更准确的地表参数,使得模拟结果与实测值的相关系数提升,对国控站日均值和小时值年相关系数最大提升值分别为0.073和0.024;从统计学角度分析,该提升显著,使模型模拟结果与实测值的变化趋势更加一致,说明地表参数更新对模型模拟具有正向作用.从时间尺度上看,土地利用数据更新对冬、春季的模拟效果提升比夏季更大;对日均值的模拟效果提升比小时值更大.     

基于UV-Vis辽河保护区地表水DOM的时空分布特征

为探讨辽河保护区地表水中DOM（dissolved organic matter,溶解性有机质）组成、腐殖化程度及时空变化,采集辽河保护区上游至下游及主要支流入辽河干流河口处丰水期和枯水期地表水样品,基于UV-Vis（紫外-可见吸收光谱）揭示地表水中DOM结构组成的时空变化特征. 结果表明:①从季节上看,辽河保护区地表水丰水期DOC（dissolved organic carbon,溶解性有机碳）浓度(11.73 mg/L)高于枯水期(6.76 mg/L),且丰水期DOM中类蛋白质组分相对浓度高于枯水期,而类腐殖质组分的相对浓度较低;从空间上看,辽河保护区支流DOC平均浓度高于干流浓度,且丰水期地表水DOM中类蛋白物质与类腐殖质浓度增加. ②基于UV-Vis特征参数可知,辽河保护区地表水中DOM主要以内源释放为主;从季节上看,丰水期降水量和地表径流增加,DOM的芳香性、分子量、腐殖化水平降低;从空间上看,辽河保护区地表水DOM的腐殖化程度沿河流上游至下游呈现逐渐递减趋势,且支流DOM腐殖化程度较高,具有较高的芳香性及疏水性. 研究显示,河流地表水中DOM的芳香性与分子量大小受周边沿岸生态环境系统、生物条件、土地利用类型等因素影响,不同类型地表水中DOM具有显著差异.