胶州湾冬季近岸海域大气扩散参数的测定试验

式中C为污染物浓度,Q为源强,u为风速,x为从源点出发到下风方向的水平距离,y、z分别为垂直烟轴的断面上距烟轴中心的水平及垂直距离,σy、σz分别为y方向和z方向上浓度分布的标准差。由于污染物质在随风传输扩散过程中不断稀释,故σy、σz也是随x的增大而不断增大,即σy、σz是x的递增函数。     

城市边界层大气扩散规律的研究

在北京北郊气象铁塔(325m高)的160 m高度上释放平衡气球,用双经纬仪定位的方法得到拉格朗日表示法的风速脉动资料.分析了气球运行轨迹特征以及地形风与热岛环流叠合的复合环流.用相继释放的两个气球的轨迹计算了水平扩散参数σy.发现扩散曲线在一公里左右发生转折,这反映了城市和郊区两种边界层特征.以一公里为界,将所得湍流资料分成前后两段,每段资料用滑动平均方法计算σy.计算出来的属于城市和郊区边界层的两条σy随距离而变的曲线有明显的不同.若将两段资料合并则可计算一公里以远的σy.无论两段资料的个数相同或不相同,得到的σy随距离变化均具有一公里以远的边界层特征.这说明城郊区的非均匀性对湍流高频段影响显著.而低频部分则受大尺度非均匀性的影响.似乎是其发展趋势决定了扩散的特性.此外还发现Pasquill的大气稳定度分类方法中.用160m高度的风速比用地面风速得到的高空扩散规律更符合实际.     

一个适用于中距离范围的湍流扩散型

从最简单的二阶闭合假设导出的物质连续方程出发。用近几年来整个行星边界层(PBL)的实测平均风,湍流统计量和拉氏时间尺度随高度和稳定度变化的新结果。对定常的三维方程作数值解,得到一适用于中距离范围的湍流扩散型。该扩散型由纯湍流,地面有效粗糙度,风向切变以及气象参数垂直切变引起的σy随高度和σx随横风方向变化等四个因子组成。在10—100km范围内,扩散型与实测资料和现有的理论扩散型有相当好的一致性。本文的结果无论对PBL内扩散本质的认识还是中距离范围污染模式的建立均有益处。     

静风条件下的大气扩散

1980年1月和6月在位于黄河河谷内的兰州市上空200m高度释放了大量平衡气球。平衡气球用氢和二氧化碳混合气体充灌于测风气球内制成,用双经纬仪跟踪气球。对符合下列条件的平衡气球资料进行了分析:沿轨迹的平均风速小于1m/s,定位误差小,气球不通过风的垂直切变层。 平衡气球的轨迹说明,静风条件下仍然存在明显的平均运动,特征是路径曲折,低频摆动大。混合层内的垂直速度脉动在 0 46—0.63m/s之间,垂直运动范围与混合层深度相接近,通常在500m左右。静风条件下的和约为Briggs城市地区扩散参数的三倍。中性条件下扩散接近于各向同性,稳定条件下大于和与下风距离同一量级,由于静风条件下平均运动的存在和不可忽略,建议用移动烟团积分扩散模式计算污染物浓度。用试验数据计算了移动烟团积分模式与静止烟团积分模式、高斯烟羽模式的浓度分布,并进行了比较。     

非均匀性和风速切变对中距离垂直扩散影响的一个数值分析

根据文献[1]中的表达式(10),数值分析了非均匀性和风速切变对中距离(10—100km)垂直扩散的影响,得到了一些有益的结果。     

低层大气湍流度的参数化估算

水平和垂直风向的标准差是划分大气扩散类型的有效参数.本文提出了一种合理估算σ_θ和σ_(?)的参数化方法.在分析中无因次湍流速度的标准差σ_v/u_*和σ_w/u_*按近年来边界层大气湍流研究所得到的规律确定,无因次风速u/u_*依高度的高低分别接近地面层的风速廓线规律和幂次律推论.结果表明σ_θ和σ_(?)同时依赖于大气稳定度类型、边界层厚度、地面粗糙度和高度.在实用中地面粗糙度可按常规经验确定,大气边界层的稳定度性质和L可按P—T稳定度分类推论,但是边界层高度必须通过与温度廓线有关的信息确定.     

320米塔上测量的湍流统计特征量的初步分析

应用320米塔上第一次获得的垂直风速脉动量的垂直分布资料,根据湍流扩散统计理论并结合半经验近似,讨论由欧拉参数估算边界层下层扩散参数的主要方法,得到了湍流统计特征量K_(?)、σ_w及ε随高度和稳定度变化的经验关系,为北京地区大气扩散规律研究及污染模式的建立提供实验基础.     

天津地区污染天气分析中垂直扩散指标构建及运用

基于255 m气象塔风、温和PM_(2.5)质量浓度数据获取天津地区大气稳定度特征,利用中尺度大气化学模式构建垂直扩散指数β和φ,开展天津地区污染天气预报中垂直扩散分析方法的研究,以期提高天津地区重污染天气预报预警准确率.结果表明,综合运用大气稳定度、基于边界层平均PM_(2.5)质量浓度与近地面PM_(2.5)质量浓度比值构建的垂直扩散指数β,基于数值模式chemdiag功能(以CO为示踪物)构建的垂直扩散指数φ,可以在污染天气预报中较好的进行大气污染物垂直扩散能力分析.当07:00~08:00和18:00~20:00大气稳定度为D及以上时,相比大气稳定为C及以下时,出现重污染天气的概率成10倍的增加;使用垂直扩散指数β和风速双重指标判断重污染天气,比单一的风速指标判断准确率提升67%;垂直扩散指数φ与近地面PM_(2.5)质量浓度相关系数达到0.8,当垂直扩散指数φ小于0.52时,重污染天气概率75%,可识别59%的重污染天气.     

局地大气扩散试验研究

本文主要介绍昆明附近某地的一次扩散试验.结果表明,水平扩散参数对不同稳定度分辨得较好.导出的垂直扩散参数能反映出地面不同粗糙度的差别,所得最大落地点浓度点距离及稀释因子比采用P-G参数提级办法算出的结果更符合实测值,并指明平均气流的上升或下沉对落地浓度的影响不可忽视.在有风条件下,导出了扩散参数随取样时间变化的指数q值.在小风条件下,对稀释效果起主要作用的是水平风方位变化的范围及垂直气流的方向和强弱,而垂直稳定度所起的作用往往是间接的.在模式选用上,小风和静风应加以区别.静风时可忽略模式中各速度分量,小风和静风的界线约在0.6m/s左右.     

施工扬尘空间扩散规律研究

通过检测建筑工地边界附近同一平面坐标1.5～4.1 m范围内不同高度处的降尘浓度变化,研究了建筑工地边界施工扬尘垂直扩散规律;通过监测建筑工地外同方向0～210 m范围内不同距离、相同高度(3 m)处的降尘浓度变化,研究了建筑工地施工扬尘水平扩散规律,通过数据回归分别得出了施工扬尘垂直、水平的扩散模型.结果表明,建筑工地边界同一平面坐标上方的施工降尘浓度与高度的2次方成反比关系,边界外部同一高度、同一方向的施工降尘浓度与监测点距工地中心距离的2次方成反比关系,施工活动和自然条件等因素主要影响垂直和水平扩散常数的大小.