基于MM5模型的大连市气象场模拟分析研究

基于对MM5数值天气模型,从水文气象耦合的角度入手,运用MM5模型在大连区域建立的模拟模型,逐月对大连市气象场进行模拟,并利用大连市5个气象观测站的资料与MM5的模拟结果相比较。     

1961~2019年黄河流域大气自净能力指数变化特征分析

利用2015~2019年环境空气质量监测数据和黄河流域73个站点1961~2019年的气象观测资料,对11个站点的大气自净能力指数的适用性及其与环境空气质量之间的关联性进行了验证,并分析了黄河流域大气自净能力指数的时空变化特征及影响因子.结果表明,1961~2019年黄河流域大气自净能力指数整体呈下降趋势,下降速率为每10a下降0.18t/（d×km²）,平均值为4.44t/（d×km²）,且在1969年达到最大值,为5.32t/（d×km²）,2011年达到最小值,为3.81t/（d×km²）;黄河流域73个站点中有64个站点大气自净能力指数呈下降趋势,50个站点呈显著和极显著下降趋势.从年内变化看出,黄河流域大气自净能力指数最高值出现在4月,为5.30t/（d×km²）,最低值出现在1月,为3.48t/（d×km²）.在年空间分布上,黄河流域大气自净能力指数分布以青海西南部,山东、四川大部分地区,内蒙古、宁夏以及甘肃少部分地区,陕西西安,山西的五寨和右玉等大气自净能力较好,大气自净能力指数在4.69~7.18t/（d×km²）,其余地区大气自净能力相对较差.影响因子中,混合层高度与大气自净能力指数呈极显著正相关,相关系数为0.63（n=4307）;小风日数与大气自净能力指数呈极显著负相关,相关系数为-0.78（n=4307）,日平均风速³2.5m/s的日数及日平均风速³5.5m/s的日数与大气自净能力指数均呈极显著正相关,相关系数分别为0.78和0.55（n=4307）;降水日数与大气自净能力指数呈极显著正相关,相关系数为0.18（n=4307）,中雨及以上日数与大气自净能力指数呈显著正相关,相关系数为0.03（n=4307）,黄河流域小雨对大气自净能力的影响明显高于中雨.逐步回归分析显示,大气自净能力指数主要受日平均风速³2.5m/s的日数、降水日数和混合层高度的综合影响,其中,日平均风速³2.5m/s的日数对大气自净能力指数的贡献率最大,其贡献为正.     

四川盆地冬季两次典型大气污染过程对比分析

为探究四川盆地冬季污染天气过程气溶胶分布和垂直气象场特征,利用MODIS MCD19A2大气气溶胶光学厚度数据、实况格点融合分析数据、环境空气质量监测数据以及探空气象观测数据,对四川盆地2017年12月19日—2018年1月3日以及2018年1月11—24日两次污染天气过程的气溶胶光学厚度(AOD)空间分布以及气象条件进行分析.结果表明:①四川盆地冬季两次污染天气过程中,成都市一直为AOD高值区.②霾天气过程(2018年1月11—23日)中,四川盆地AOD高值区分布区域更广,高低空环流形势稳定,混合层高度偏低,近地层逆温和高湿环境均有利于霾天气的形成与持续.③沙尘天气过程(2017年12月29日—2018年1月1日)中,四川盆地AOD值呈“南高北低”的空间分布特征;冷空气携带沙尘气溶胶自北向南影响四川盆地,对混合层高度有小幅抬升作用,空气质量得到轻微改善;但混合层高度始终偏低,干冷空气使近地层相对湿度下降,本地气溶胶粒子数减少,但沙尘气溶胶粒子数增加,伴随近地层逆温稳定维持,有利于沙尘天气的形成与持续.研究显示,冬季四川盆地混合层高度偏低、近地层逆温稳定维持,均不利于气溶胶粒子垂直扩散,导致四川盆地易出现污染天气.      

成都市混合层高度与气溶胶层高度关系的研究

混合层高度(MLH)和气溶胶层高度(ALH)作为表征污染物在大气垂直结构上的最大高度,两者在某些情况下可近似相等,为探究成都市MLH和ALH是否可以等价替换使用,该文利用2017-2019年四川省环保厅超级监测站(西南交通大学站)以及同期成都温江探空站的监测数据,对成都市MLH和ALH的相关性和差异性进行分析研究。结果表明,MLH和ALH在数据分布上具有较大差异性,且MLH和ALH两者在数据上具有较弱的负相关关系。对成都市ALH和MLH的时间变化规律进行分析和研究表明,ALH在一般情况下明显高于MLH,但在白天,温度和辐射较强的时间段,ALH会低于MLH。因此在使用成都市MLH数据时,不能简单地将MLH用ALH进行替换。     

外科手术室污染控制的数值模拟分析

就变化风速的送风口所产生的气流流型对外科手术室内的细菌浓度和人体热舒适的影响进行了数值模拟分析。研究表明,与通常采用的均匀风速的送风口相比,变化风速的送风口对于降低手术室工作区细菌浓度,防止病人手术切口及手术器械等被回风气流携带的浮游细菌再次感染,以及减少手术室的送风量等方面具有明显的优点。     

新疆准东煤田五彩湾露天矿区土壤重金属污染评估与分析

以新疆准东煤田五彩湾露天矿区为研究靶区,在研究区内的不同位置和不同深度处进行取样,测量土壤中重金属Zn、Cu、Ni和Cr的含量,同时利用GIS技术生成4种重金属含量的空间分布图。首先分析了区域内4种重金属含量的空间特征以及距矿区不同距离和不同高程处重金属含量特征,最后进行重金属污染因子分析。结论为:区域内土壤中Cr污染最为严重,其次为Zn、Ni和Cu;距离矿区不同距离和不同高程处重金属的含量存在差异,其中Cu的含量随距离和高程的变化不大;Ni的含量随距离的增加而略微增大,且含量与高程呈显著负相关;Zn的含量随距离变化波动较大,与高程呈极显著正相关;Cr的含量随距离增加呈现明显降低趋势,并且其含量随高程变化波动较大;Cu和Ni主要来源于土壤母质,Zn的来源比较复杂,自然因素对其贡献较大,煤矿开采对Zn含量的影响较小,Cr主要受煤矿开采时煤尘和人为因素的影响。     

南京地区一次灰霾天气的微脉冲激光雷达观测分析

利用微脉冲激光雷达(MPL)对2012年10月南京地区的一次灰霾天气进行了不间断观测,结合地面气象要素和PM10、PM2.5质量浓度资料分析了此次污染过程颗粒物质量浓度、气象要素、气溶胶垂直方向光学特性和混合层高度(MLH)日变化趋势以及相关性并与11月11~12日非灰霾天气做了消光系数和MLH的比较.结果表明,本次灰霾天气颗粒物浓度与近地面消光系数日变化较相似,基本上呈现夜间高午后低的趋势;灰霾期间MLH峰值滞后于地面温度峰值2h,MLH与PM2.5呈现负相关关系,两者相关系数为-0.57;霾天MLH远低于非灰霾天;霾期间近地面消光系数大部分时刻大于1.0km-1,远大于非霾日0.1~0.25km-1范围的消光系数.     

重庆市空气污染持续过程特征及其气象成因分析

利用空气质量日报数据分析了重庆市主城区空气质量的总体概况以及持续空气污染过程的特征,并着重探讨了2005年11月29日至12月31日期间的空气污染指数API变化及其与主要气象条件的相关关系.结果显示,一年中主城区出现连续3 d以上空气污染指数API超过100的持续污染过程10次,累计污染超标日为61 d,占全年总超标天数的61.6%;持续污染过程的气象条件往往有着共同的特点,即平均风速小,无降水或降水稀少,大气层结稳定,混合层高度较低.     

铜陵市空气污染物浓度与大气混合层高度的关系

以长三角地区典型工业城市为研究对象,利用气象探空站观测数据,采用干绝热曲线法计算代表大气垂直方向上大气混合能力的最大混合层高度,并与地面观测的空气污染物浓度观测结果进行对比分析。分析结果表明,2-4月和7-10月是月均最大混合层高度较高的2个时期;在季节变化上呈现出春季到冬季依次下降的特征,东亚季风气候是造成这些特征的主要原因之一。总体而言,随着最大混合层高度的增大,各污染物的最大可能浓度呈现出不同的降低趋势。最大混合层高度对颗粒态污染物(PM_(10),PM_(2.5))日均浓度的影响最为显著,主要原因是颗粒态污染物相对稳定、且生命周期长。对于气态污染物而言,化学性质稳定的CO的最大日均浓度与最大混合层厚度之间关系最好,其次为SO_2和NO_2。O_3由于化学性质不稳定且受太阳辐射影响显著,其最大日均浓度与最大混合层高度之间关系相对较差,但也存在着-0.692的负相关。     

贵阳市中心城区混合层高度变化特征与环境空气质量关系研究

根据2017年至2021年贵阳市中心城区的10个国控站点环境空气质量变化趋势,运用L波段雷达探空秒级数据,计算得出贵阳近5年混合层高度随时间序列变化特征,分析表明：(1)贵阳市四季混合层高度具有明显的季节变化,夏高冬低,日变化特征为07时至18时高,19时至06时低;(2)贵阳市混合层高度与污染天气的环境容量有直接相关性;(3)冬季大气以中性层结主导,低风速,混合层厚度低于200m是造成贵阳市主城区冬季轻度污染的主要因素。     

新疆五彩湾露天煤炭开采环境成本内部化驱动因素分析

通过分析五彩湾露天煤炭开采中环境成本内部化驱动因素分析,为类似地区实现矿产资源开发与生态环境保护双赢提供理论参考。本文运用德尔菲法和熵权法相结合,对该矿区露天煤矿企业资源开采环境成本内部化因素进行深入分析。对各影响因素的分析结果表明:矿区企业煤炭开采技术水平,对环境成本内部化的驱动因素最强,其余依次是煤炭市场行情、矿区环境管理能力、矿区煤炭资源开发强度等。研究结论:首先要严格审查进入准东开采矿业企业的技术能力,严格矿产开发技术标准,建立并不断完善相关企业环境成本核算制度等措施,并严格监督执行。其次要扩大煤炭市场范围,延长煤炭产业链,提高煤炭产品附加值;第三,着力加强环境管理部门的能力建设,解决各驱动因素之间失衡问题,提高各因素的整体性驱动强度,最终实现矿区煤炭开采与环境保护双赢的生态文明建设目标。     

MM5/WRF气象场模拟差异对CMAQ空气质量预报效果的影响

评估了为公共多尺度空气质量模式(CMAQ)提供气象输入场的第五代NCAR/Penn State中尺度 (MM5) 模式与天气研究和预报(WRF)模式模拟的多种气象要素的准确性;比较了2个模式提供的气象场对华北地区SO₂和NO₂源同化反演效果及其质量浓度预报的差异;分析了相对湿度和边界层高的变化对ρ(SO₂),ρ(NO₂)预报的影响及其物理机制.结果表明:WRF模式模拟的各气象要素准确性优于MM5模式,其中MM5模式对相对湿度和边界层高度的模拟值与实测值的偏差较明显,而WRF模式的模拟值与实测值较接近;相对湿度和边界层高度参数是影响CMAQ空气质量预报的关键气象要素,这2个参数的变化对ρ(SO₂)和ρ(NO₂)的预报有显著影响,因此,对2个参数的改进可显著减小预报误差;ρ(SO₂)模拟误差减小的主要原因是垂直输送和质量调整过程对ρ(SO₂)的贡献减小;而ρ(NO₂)模拟误差减小的主要原因是化学反应过程对ρ(NO₂)的贡献明显减小.      

基于COMSOL热强化SVE技术的污染场地数值模拟

利用COMSOL仿真软件分别模拟了尺度为2 m×2 m×1 m的SVE技术热反应单元,在地表以下1 m深度的温度场变化情况和地表以下0.5 m深度平面中的污染物迁移状态。对该尺度模型的温度场模拟发现,当热源功率在80 kW/m³时,加热至70 h,场地最高温和最低温分别达到2500,500 K的稳定值,随后在此温度下增加速度场,抽气钻孔负压达到101.325 kPa时,在6 min达到迁移速度峰值0.3 m/s,6～10 min出现最大降幅,10 min后基本保持稳定。表征污染物在10 min时已实现大部分去除,随后产生常见的拖尾效应。     

全国空气资源评估及其与空气质量相关性分析

利用WRF耦合CALMET模式对大气环境系统进行解析,计算全国范围36 km×36 km分辨率通风扩散系数分布,作为空气资源禀赋评估的依据.评估结果表明,全国区域空气资源禀赋整体呈现东低西高,南低北高,内陆闭塞区低,沿海平原地区高的分布趋势.同时,存在三大空气资源禀赋优质区,一是位于河北与山西交界处的太行山脉和东北三省的长白山区域,二是位于西北部青海、新疆和西藏三省交界的昆仑山脉和唐古拉山脉区域,三是位于山东半岛、长三角和珠三角区域的沿海蓝色经济带区域.在此基础上,采用CALPUFF模型,结合观测数据,选取重点城市定量测算空气资源禀赋空间分布的差异性对城市空气质量的影响.以北京为参照,空气资源禀赋对成都、上海、青岛、郑州、广州等各城市群空气质量改善的相对影响程度分别为0.2%、13.2%、25.9%、29.1%和39.4%.     

广州地区灰霾过程和清洁过程的边界层特征对比分析

利用2014~2016年广州国家基本气象站的微波辐射计、风廓线雷达和地面观测数据,研究广州地区灰霾过程和清洁过程的边界层结构特征.结果表明：（1）灰霾过程中,270m高度以下风速随高度递减,270m高度以上的风速随高度递增,2000m以下的风速增率小于2000m以上的风速增率,盛行风向随高度的增加呈顺时针旋转,510m高度以下风速基本小于3.0m/s,其中08：00至20：00,390m高度以下风速小于2.0m/s;清洁过程中510~1590m和2790~3000m存在风速大于5.0m/s的高值中心,1830m高度以下,清洁过程各层的平均风速明显高于灰霾过程;（2）贴地逆温与能见度总体上呈负相关,与PM_2.5浓度呈正相关,相关系数分别为-0.367和0.455,而当贴地逆温和低空逆温同时存在时,其相关性更高,其相关系数分别为-0.5和0.601,说明多层逆温的存在更容易出现灰霾天气.灰霾过程中,低空逆温与能见度和PM_2.5的相关不明显,而清洁过程中,低空逆温的出现主要与冷空气南下有关,其与能见度呈正相关（0.217）,和PM_2.5浓度呈负相关（-0.64）,低空逆温不利于灰霾天气形成;（3）灰霾过程中,贴地逆温出现频率为60.68%,平均逆温强度为1.38℃/100m,平均逆温厚度为153.20m,明显高于清洁过程;清洁过程中,低空逆温的逆温强度、厚度和出现频率分别为0.27℃/100m、691.07m和64.61%,明显高于灰霾过程.（4）清洁过程的混合层高度明显高于灰霾过程,清洁过程的日均混合层高度（958.92m）是灰霾过程（398.03m）的2.4倍.     

基于长时间序列的北京PM2.5浓度日变化及气象条件影响分析

基于2005~2014年北京宝联(城区)和上甸子大气成分本底站(郊区)监测结果得到了PM_(2.5)质量浓度日变化特征,并且讨论了气象条件的影响.结果表明,北京城区PM_(2.5)质量浓度10年平均值的日变化呈双峰分布,对应早晚出行高峰.但是,该特征在2007年以后才比较明显.月际(季节)变化表现为单峰与双峰之间、日最大值在早高峰与晚高峰之间的转换.一年中早峰值浓度在5~8月最高,与地面风速小、相对湿度以及水汽压(空气绝对含水量)较高有关,该季节晚高峰期间浓度变化相对较小主要受混合层较厚、地面风速大、降雨天气发生频繁的影响.11~12月和1~2月的16:00以后浓度明显升高,混合层顶高度在14:00~17:00大幅度下降是重要的影响因素.此外,严重和重度污染日09:00以后污染加重,与年平均值和中度污染日不同.边界层偏南风对来自周边地区高架源的污染物输送是其重要的影响机制.PM_(2.5)质量浓度日变化幅度随污染加重而增大.日最大风速和相对湿度日变化对浓度日变化幅度有影响,而且午后地面出现4~6 m·s-1的偏南风也会加大日变化幅度.北京郊区PM_(2.5)质量浓度多年平均值日变化呈单峰分布,日最大值超前于城区.而且,昼间的浓度在5~7月高于冬季.本研究结果将有助于细化不利扩散条件下的污染减排方案.     

大气混合层高度的确定与计算方法研究

利用多个飞机场的气象资料对河北省及京、津地区的大气混合层高度进行研究,采用３种方法对大气混合层高度进行确定,把不同方法所得结果与实测值比较、分析后发现,干绝热法和经局地气象条件修正后的罗氏法是确定大区域大气混合层的最佳方法。利用离散点最小二乘曲线拟合原理得出精确度较高、计算简单的混合层高度计算公式。     

管材无模成形温度场的数值模拟及分析

采用有限单元法并结合有限元分析软件 ,对管材无模成形时管材温度场进行数值模拟研究 ,得到管材无模拉伸变形过程中温度场分布规律 ,并对影响温度场的因素加以分析 ,如冷热源间距、冷热源移动速度、加载时间分别对温度场分布的影响 ,该模拟结果与实验结果相吻合。     

包头市气象因素对空气自动监测结果的影响分析

气象因素对大气污染的形成、扩散、稀释、迁移密切相关,进而直接影响空气质量的监测,为了更好的掌握空气污染的变化规律,了解分析气象因素对监测的影响是十分重要的.     

焊接残余应力数值模拟的研究与发展

分析了用有限元法计算焊接残余应力的基本理论,其中包括温度场和应力场的数值模拟,介绍了焊接残余应力数值模拟方法的近期研究成果,并探讨了焊接残余应力数值模拟技术的发展趋势。