边界层方案对山西冬季一次静稳天气PM_(2.5)浓度模拟的影响

准确的空气质量数值预报模式依赖于精确的气象条件模拟,尤其依赖于大气边界层的准确模拟.为理解边界层过程如何影响空气污染物的传输与混合,利用WRF-Chem模式不同边界层方案(YSU和MYJ)进行敏感性试验,针对山西冬季典型静稳天气,对地面温度场、地面风场、PM_(2.5)浓度及边界层内部的动力和热力层结进行模拟分析,并与观测资料进行对比,分析不同PBL方案对于气象要素和PM_(2.5)浓度分布的模拟能力,探讨边界层内部热力层结和湍流输送差异对PM_(2.5)浓度模拟的影响.结果表明:2种边界层方案均能较好模拟出冬季静稳天气背景下地面温度、风速及PM_(2.5)浓度的空间分布和日变化特征,气温模拟的较大误差主要出现在夜间,而地面风速和PM_(2.5)浓度的模拟结果在午后误差较大;相对于YSU方案,局地MYJ方案模拟的温度、风场和PM_(2.5)浓度的误差更小,模拟结果更接近于实况观测.地面PM_(2.5)浓度的模拟误差可能与近地面逆温层、混合层及地面风速等的模拟误差有关;不同边界层参数化方案导致的边界层内热力层结和湍流输送的模拟差异,可能是影响近地面PM_(2.5)浓度模拟差异的主要原因;夜间MYJ方案逆温层厚度较厚,地面PM_(2.5)模拟浓度较低;午后MYJ方案混合层高度较低,加之地面风速较弱,导致地面PM_(2.5)模拟浓度较高.     

WRF模式对污染天气下边界层高度的模拟研究

大气边界层高度是影响大气污染物浓度的重要因素之一,但数值模式中选择不同边界层参数化方案模拟的边界层高度有很大差异.利用WRF模式中5种边界层参数化方案及2006~2007年春、秋、冬3季河北香河地区激光雷达观测资料,对比分析了污染天气下,不同边界层方案对边界层高度的模拟效果,并分析了误差产生的可能原因.结果表明：5种参数化方案均能模拟出3季污染天气下边界层高度的变化特征,但各方案模拟的边界层高度与观测之间均存在较大误差.模拟的最大边界层高度月变化特征显示,秋冬季的模拟结果与观测值匹配较好,春季偏差较大;模拟的边界层高度日变化显示,均方根误差：春季 > 秋季 > 冬季,且误差在午后（14：00~18：00）更加明显;对该地区而言,非局地YSU方案能较好地模拟污染天气下的边界层高度;各参数化方案中边界层高度计算方法的不同及对大气廓线、湍流动能的模拟差异,可能是造成模拟边界层高度产生误差的主要原因.     

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.     

河谷地形气象要素对污染物浓度的影响

气象条件对环境空气质量影响的研究是科学制订大气环境污染防控方案、及时发布重污染天气应急预警的基础.利用兰州市西固区环境空气质量监测点2015年主要污染物小时浓度监测值,分析了污染物浓度的季节性变化和日变化特征,结合同期观测的气温、风速、相对湿度和降水量等气象资料,探讨了气象要素对污染物浓度变化的影响.结果表明:①除O₃外,其他污染物质量浓度呈"冬高夏低""早晚高下午低"的变化特点,这与表征污染物扩散能力的边界层参数变化特征一致. ②ρ（O₃）春季为71.42 μg/m3,夏季为62.74 μg/m3,春季高于夏季的主要原因是春季O₃的前体物NO_x质量浓度高于夏季且春季扩散条件弱于夏季. ③除O₃外,其他污染物质量浓度与气温、风速呈负相关. ④当相对湿度 < 40%时,污染物质量浓度与相对湿度呈正相关;当相对湿度>80%时,污染物质量浓度与相对湿度呈负相关;降雨对不同污染物的清除效果不同.研究显示,河谷地形气温和风速是影响污染物扩散的重要气象因子.      

基于数值模拟与资料同化探究长三角地区冬季PM2.5污染过程的气象影响

细颗粒物(PM_2.5)累积主导着长三角地区冬季空气污染,其中,气象要素具有重要的作用.本文结合WRF-Chem模式和WRF-FDDA技术,针对2019年1月12—16日发生在长三角地区的一次典型PM_2.5污染过程进行数值模拟分析.通过敏感性试验,量化分析地面气象因素（温度、风速、相对湿度）对该地区PM_2.5浓度的影响,并利用对自动气象站观测资料的四维资料同化试验,探究气象场改进对PM_2.5模拟的改善.模拟结果表明,长三角地区PM_2.5污染受气象条件影响程度较为显著,PM_2.5浓度与风速和温度呈显著负相关,与相对湿度呈正相关.水平风速减少40%、温度增加3℃、相对湿度增加20%分别造成了+4.68%、-2.82%与+2.2%的PM_2.5浓度变化.而同化气象资料显著地改善了模拟的气象场精度,其均方根误差（RMSE）统计项中相对湿度减小9.68%,温度减小1.02℃,风速减小0.35 m·s^-1,这也使得PM_...     

南京城市下垫面变化对夏季臭氧浓度的影响研究

利用南京基准地面气象站1951~2010年的气象数据分析南京气象要素的长期变化,利用2007年南京草场门大气污染物监测数据探讨O3同气象要素之间关系并分析气象要素改变对污染的可能影响,结合WRF-CALGRID模式基于2008年7月的情景模拟研究1990年代以后南京城市下垫面变化对气象要素变化的贡献,并分析其对O3浓度的影响.结果显示,南京气温呈现增长趋势,平均风速、大气湿度、日照时数呈现降低趋势.气温与O3浓度呈一定的正相关关系、较小的风速和相对湿度有利于O3的生成.城市下垫面的增加使得南京城区气温增高超过1℃、风速减小0.4m/s、湿度下降0.5g/kg、混合层高度增加100m.气象要素的改变使地面NOx浓度减小,最大减小量超过6×10-9.对O3浓度的影响有增有减,南京市北部、西部增加,增加量超过2×10-9,主要受温度增加、风速减小以及NO的垂直输送影响;主城区的南部、东部O3浓度减小,减少量1×10-9~3×10-9,主要受混合层高度增加的影响.     

边界层方案对华北一次污染过程模拟的影响

采用WRF模式中YSU、MYJ和ACM2 3种边界层参数化方案,利用WRF模式和空气质量模式CAMx对2015年11月11~15日发生在京津冀地区的一次污染过程进行了模拟,同时利用地面气象要素、风廓线、秒探空和空气质量观测数据对3种参数化方案下的模拟结果进行了验证对比.一种基于临界垂直湍流交换系数确定边界高度的方法被用于对比3种参数化方案之间垂直扩散能力的差异.结果表明,MYJ方案对10m风速高估最大（平均高估0.66m/s）,对2m温度和2m湿度低估最小,YSU和ACM2方案对地面气象要素的模拟效果相近;ACM2方案对于边界层内垂直廓线模拟效果优于YSU和MYJ方案,但是3种参数化方案对边界层内风速均存在高估（高估可达2.6m/s）;基于临界垂直湍流交换系数方法定义的边界层高度更能反映大气的垂直扩散能力,MYJ方案边界层高度最小,其模拟的PM_2.5浓度最高;MYJ方案对于地面风速的高估,会降低模拟的区域整体PM_2.5浓度,但是会增加风速较大区域下风向的PM_2.5浓度;ACM2方案对边界层垂直廓线模拟最好,夜间底层垂直湍流交换系数计算值较大,使得ACM2方案对于本次过程中PM_2.5等污染物的模拟优于MYJ和YSU方案.     

黔中地区不同林龄马尾松小气候特征研究

以黔中地区不同林龄马尾松人工林为研究对象,采用时空替代法,选取农田（对照）、林窗、中林龄、近熟林、成熟林和过熟林6个样地,每月选择代表日分时段测量光照强度、光通量密度、气温、相对湿度、蒸气压亏损和风速等小气候指标,同时对样地内不同垂直高度（0.5,1.0和1.5m）观测指标进行比较.结果表明：（1）除风速随测量高度变化（1.5m > 1.0m > 0.5m）差异极显著外（P<0.01）,其余观测指标随测量高度均无显著差异（P>0.05）.（2）观测时段内,不同林龄马尾松林小气候均存在显著性差异（P<0.05）,其中光照强度、光通量密度、气温、蒸气压亏损和风速变化为农田 > 林窗 > 马尾松林;相对湿度变化为马尾松林 > 林窗 > 农田.（3）与农田相比,马尾松林分别降低了光照强度、光通量密度、气温、蒸气压亏损和风速的917.36%、837.35%、5.33%、30.77%、193.58%,增加了6.39%的相对湿度,具有显著的遮阳降温、增湿保湿、维持林冠下小气候稳定的作用.在演替前期,抵挡阳光和风速的效果明显,而在后期,降温增湿以及保湿效果显著.舒适度评价显示,除冬季外,黔中地区马尾松林可发挥良好的森林康养和游憩生态功能.     

未来土地利用类型对珠江三角洲气象场的影响

利用WRF/Noah/UCM开展未来下垫面变更的对比试验,分别对珠江三角洲区域冬季(1月)和夏季(7月)的气象场特征进行数值模拟,以探讨未来城镇化建设对区域气象条件的影响.WRF模式中控制试验使用GLC2009下垫面资料,敏感性试验使用变更后的下垫面资料.对比试验的结果表明:由于城市扩张,受下垫面类型变化的影响,地表能量平衡会发生显著变化;珠江三角洲建成区的气温将升高0.75℃(1月)及1.20℃(7月),相对湿度将下降2.61%(1月)与6.88%(7月);城市热岛效应将增强,城乡温差将升高0.21℃(1月)及0.41℃(7月);局地热力环流与背景流场叠加,将使得1月风速降低0.11m/s,而7月风速升高0.11m/s.近地面的变化可以传递到整个边界层内,并使得边界层高度抬升.     

中国东部冷锋推进中的PM2.5三维结构变化特征

利用观测资料和中尺度天气-化学模式（WRF-Chem）对一次冷锋南下天气过程导致的我国东部大范围空气污染开展研究,强调了冷锋过境前后的边界层结构及其对PM_2.5三维结构和变化的影响.观测发现,地面重污染区域位于冷锋前部均压场或等压线稀疏区域,在冷锋由北向南快速移动过程中,途经各站点PM_2.5浓度峰值伴随锋前而至.WRF-Chem模式可以较好地模拟中国东部地面和高空气象要素以及PM_2.5浓度的时空变化.模拟结果表明,处于该移动冷锋天气系统相同位置的沿途各站点的边界层结构以及PM_2.5垂直廓线表现出相似的特征.即:当冷锋开始入侵时,锋前污染物从地面被抬升到高空,PM_2.5浓度的增加和高空风速的增大导致高空PM_2.5通量增大,且PM_2.5浓度高值区随着高度升高向暖气团一侧倾斜.夜间冷锋过境引发边界层内对流性不稳定增加,边界层高度可达1 km以上,打破了边界层昼夜演变特征.本研究表明,垂直观测和精细模拟的结合可以有效地解释天气过程对空气污染的...     

变温过程试验箱温度特性分析

目的研究环境试验箱变温过程中的温度分布特性。方法对具有代表特性的温度试验箱进行温场特性测定及分析,深入了解变温过程中试验箱的温场分布和影响温度特性的各个因素。结果变温过程中不同位置的温度重合性差,温变率越高,变温过程的非线性越明显。结论在变温过程中,试验箱内部测点和控制温度相比有一定的差异性,使得处于试验箱中的受试产品的不同部位,承受温度梯度应力。对于产品外表面、安装在外表面的零部件或靠近外表面的内部零部件,可能产生物理损坏或性能下降。故在使用中应充分注意这种温场特性对受试产品的影响。     

直接测量法测试温度稳定性研究

阐述了温度试验中温度稳定的重要性。通过对测试方案、测试设备、测试过程及结果的分析,对如何应用直接测量法测试试验样品非工作状态下温度稳定进行了探索和研究。根据测试结果分析了影响试验样品温度稳定的因素,并指出了直接测量法的优越性。     

基于热网络模型的导弹贮存温度预计方法

目的提供一种预计空空导弹的外场贮存温度的方法,以确定空空导弹的环境适应性要求。方法基于热网络模型,预计不同环境条件下导弹的贮存温度与日高温极值。考虑各种环境因素对导弹热环境的综合影响,建立导弹内外各节点的能量守恒方程。将实测数据代入方程,利用最小二乘法拟合方程系数建立预计模型,将实测结果与模型的预计结果进行对比以验证模型的准确性。结果热网络模型预计的温度结果和实测结果较为吻合,95%置信度下实测数据与预计的日高温极值误差均值为0.3℃。结论该方法对舱内温度的预计结果较好,可用以确定空空导弹的环境适应性要求。     

石墨炉原子吸收分光光度法测地面水中的铍

介绍了用石墨炉原子吸收分光光度计测定地面水中的铍的方法的建立     

冠层辐射温度对冬小麦生态系统碳通量的影响

用箱式法在太原盆地对冬小麦的碳通量进行了两年的测定,对比分析了气温(T_a)、土壤温度(T_s)和冠层辐射温度(T_c)的日、季节变化与冬小麦碳通量日、季节变化的关系.结果表明,在日、季节尺度上T_c与T_a具有较好的一致性,相关系数在0.90以上;日尺度上,净生态系统碳交换量(NEE)、总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Reco)与T_s的相关系数在绝大部分测定日都小于与T_a和T_c的相关系数,但它们与T_a和T_c的相关系数差异不大;季节尺度上,冬小麦的GPP、NEE和Reco与3个温度(T_a、T_s和T_c)都呈显著的二次抛物线关系.生态系统光合作用的最适温度T_c略低于T_a的,差异约1℃左右.Reco与T_a的关系均好于与T_s的关系,与T_c、T_a关系的决定系数差异不大(0.95~0.96).研究结果可以为基于遥感方式观测的冠层辐射温度在估算碳通量中的应用提供依据.     

太原市城市化发展对城市气温变化影响的定量化研究

采用位于同一纬度的太原气象站与远郊区农村气象站获取的1957年-2014年的气象数据,用皮尔卡森相关系数、一元线性回归、城市化影响分析等方法研究了在全球气候变暖背景下城市地区气温变化趋势以及城市化影响.结果表明:城市年平均气温升高趋势明显高于农村;城市年极端高温与农村极端高温升高趋势差异不明显;城市年极端低温升高趋势显著高于农村.就城市化影响而言,城市化对年平均气温、年极端低温趋势影响明显,但对年极端高温趋势影响微弱.     

平贮ZL205A铝合金微观缺陷与宏观力学性能关系研究

目的 评估长期贮存ZL205A铝合金的微观缺陷对性能的影响。方法 利用X射线无损检测研究平贮合金的缺陷等级分布,并进一步研究合金室温拉伸、高温拉伸、室温疲劳和室温冲击性能。结果 经过平贮12 a后的ZL205A铝合金,其微观缺陷即针孔等级位于1～6级,仅发现少量的伴生带状偏析。室温拉伸时,1～3级针孔样品的抗拉强度为380MPa,而5级针孔样品的抗拉强度大幅下降到340.5 MPa,表明室温下4级及以上针孔对于拉伸强度有着重要影响。高温拉伸时,仅在100℃表现为样品缺陷等级越高,抗拉强度越高的趋势。常温疲劳试验表明,在10⁷周的寿命下,合金的疲劳极限为99.2 MPa。常温冲击试验发现,1级针孔样品的平均冲击吸收能量为3.19J,明显优于其他针孔等级样品。结论 室温拉伸和室温冲击时,材料的力学性能与缺陷等级密切相关。高温拉伸时,温度上升导致材料强度下降的作用超过了缺陷自身对性能的影响。     

城市发展对室内外气温影响初探

本文以昆明市为研究对象。昆明地区受全球气候变暖影响年平均气温约升高 0 4 7℃ /a ;由于城市面积扩大导致昆明的室内外气温均升高 ,城市增温效应在 1 -4月较大 ,5-1 2月较小 ;在相同月份 ,平均室内气温的增温率均大于平均气温 ;城市增温效应与城市建成区面积、城市人口均有较好地相关关系。城市建成区面积增加对平均气温的影响较大 ;而城市人口增加对平均室内气温的影响较大。     

中国北方地区50年来最高和最低气温变化及其影响

最高和最低温度的变化对农业和环境的影响比平均温度更加重要。自20世纪50年代以来,中国北方最高和最低温度变化的特点是:最低温度升温速率大于最高温度的升温速率;冬季升温速率大于夏季;偏北(纬度较高)地区的升温速率大于偏南(纬度较低)地区。黄淮海和西北区,夏季最高气温呈下降趋势。对最高和最低温度变化作突变性检验,年平均最高气温变化的突变点发生于1992年,年平均最低温度变化的突变点发生于1981年。最低温度明显升高的年份远远早于最高气温,这说明最低气温的变化比最高气温变化敏感,中国北方气候变暖主要来自于最低温度升高的贡献。自20世纪80年代气候变暖以来,中国北方喜温作物种植面积扩大,作物种植北界向北推移。     

温度场数值模拟后置处理中等温线的算法研究

应用场论和映射法对温度场等温线的算法进行了分析研究。通过数量场方向导数、梯度等理论 ,建立了求取等温线的算法 ,通过母单元与子单元之间一一对应关系 ,建立了间接绘制等温线的算法。